Розв’язування. Задачу розв’язуємо за допомогою таблиць водяної пари (додаток Д) і

Задачу розв’язуємо за допомогою таблиць водяної пари (додаток Д) і

h – s діаграми (рис.3.8). Із додатка Д визначаємо параметри сухої насиченої пари з тиском 12 МПа: t₁ = 324,6⁰C; ν₁² = 0,1426 м³/кг; h₁ = 2685 кДж/кг;

S₁ =5,49 кДж/(кг×К).

Теплота, яка витрачена на перегрів пари в процесі 1–2, кДж/кг

q_1–2 =0,2222 ×3600 = 800. Оскільки процес перегрівання пари ізобарний, то: q_{1 –2} = Dh = h₂ – h₁

Ентальпія пари після перегріву, кДж/кг:

h₂ = h₁ + q_{1 –2} = 2685 + 800 = =3485.

Точка 2 на h – S діаграмі визначається на перетині ізобари P₁ = P₂ з ізоентальпою h₂=3485.

Параметри пари в точці 2: t₂ = 550⁰C; v₂ = 0,03 м³/кг; S₂=6,68 кДж/(кг×К).

Визначаємо на діаграмі параметри пари, яка має змішуватись з парою в точці 2.Точка 4 знаходиться на перетині ізобари P₃ з ізотермою t₄,тобто P₃ = P₄ = 3 МПа і t₄ = 335⁰C.

Інші параметри в точці 4: h₄=3215 кДж/кг; ν₄= 0,1 м³/кг; S₄ = 6,9 кДж/(кг×К).

Оскільки процес змішування можливо здійснити за умови, коли

P₂ =P₃, то перегріту пару необхідно здроселювати до тиску P₃. Точку 3 визначаємо на перетині ізобари P₃ з ізоентальпою h₂ = h₃.

Параметри в точці 3: ν₃ = 0,12 м³/кг; t₃ =510⁰C; S₃ =7,28 кДж/(кг×К).

На ізобарі P₃ визначаємо точку суміші потоків пари за температурою пари на вході в турбіну t_c = t_T = 450⁰C. Інші параметри пари в точці С:

h_c = 3350 кДж/кг; S_c = 7,1 кДж/(кг×К); ν_c =0,115 м³/кг.

Температура пари після розширення в турбіні,⁰С:

.

Кінцеву точку 5 визначаємо на перетині ізотерми t₅ з ізоентропою S_c= S₅.

Параметри пари в точці 5: P₅= 4 кПа; h₅ = 2145 кДж/кг; х₅ = 0,83; ν₅=3м³/кг.

Точку 5² визначаємо на перетині ізобари P₅ з кривою насичення х=1. Ентальпія сухої насиченої пари в точці 5²: h₅ = 2555 кДж/кг.

Зміна внутрішньої енергії та ексергії в процесі 1 – 2, кДж/кг:

Du_{1 – 2} = h₂ – h₁ – (P₂ν₂ – P₁ν₁) = 800 – 12000 × (0,03 – 0,01426) = 611,12

Dex_{1- 2} = h₂ – h₁ – T_нс(S₂ – S₁) = 800 – 303 × (6,68 – 5,49) = 439,43.

Зміна внутрішньої енергії та ексергії в процесі дроселювання 2 –3, кДж/кг:

Du_{2 – 3} = h₃ – h₂ – (P₃ν₃ – P₂ν₂) = 0 + P­₂ν₂ - P₃ν₃ = 12000×0,03 – 3000×0,12 = 0

Dex = h₃ – h₂ – T_нс(S₃ – S₂) = 0 – 303(7.28 – 6,68) = -181,8.

Рівняння балансу енергій потоків пари в процесі змішування:

g₁h₃ + (1 – g₁)h₄ = h_c, або g₁× 3485 + (1 – g₁) ×3215 = 3350, звідки g₁ = 0,5 = g₂.

Отже для утворення суміші витрата першого потоку пари і другого потоку пари складають по 27 т/год.

Зміна внутрішньої енергії та ексергії в процесі змішування потоків пари 3-4, кДж/кг

Du_{3 – 4} = h₄ – h₃ – (P₄ν₄ – P₃ν₃) = 3215 – 3485 – 3000(0,1 – 0,12) = - 330;

Dex_{3 - 4} = h₄ – h₃ – T_нс(S₄ – S₃) = 3215 –3485 – 303(6,9 –7.28) = - 154,86.

Питома робота пари в турбіні, кДж/кг:

_т = H₀ = h_c – h₅ = 3350 – 2145 = 1205.

Зміна внутрішньої енергії та ексергії в процесі адіабатного розширення пари в турбіні С – 5, кДж/кг:

Du_{с – 5} = - H₀ – (P₅ν₅ – P₄ν₄) = 1205 – (4 × 30 – 3000× 0,1) = -1025

Dex_{c - 5} = – H₀ – T_нс(S₅ – S_c) = -H₀ – 0 = - 1205.

Теплота пароутворення пари для P₅ =4 кПа, кДж/кг: