3. Параметри водяної пари в точці 2

Початкову точку ізотермічного процесу 2-3 знайдемо на перетині адіабати s=6.925 кДж/( кг ·K) та ізобари p₂=44.42бар. Точка 2 знаходиться у зоні перегрітої пари.

Знайдемо v₁, h₁, s₁ за hs- діаграмою, як показано штриховими лініями:

v₂=0.093 м³/кг , t₂=433ºC, h₂=3306 кДж/кг, s₂= s₁=6.925 кДж/(кг·К).

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₂ = h₂ – p₂v₂=3306 - 4500·0.093 = 2887.5 кДж/кг

Параметри точки 2 запишемо в таблицю 3.

4. Параметри водяної пари в точці 3

Тепер розглянемо, що є для знаходження на hs- діаграмі точки 3. За умовою 2-3 – ізотерма і V₃=4.2 м³, а отже питомий об’єм:

v₃=V₃/m=4.2/3=1.4 м³

Далі знайдемо точку 3 на перетині ізотерми t=433ºC та ізохори v₃=1.4 м³/кг

Графічно визначимо t₃, h₃, s₃, p₃ за hs- діаграмою, як показано штриховими лініями:

p₃=2.34бар , t₃=433ºC, h₃=3348 кДж/кг, s₃=8.263 кДж/(кг·К).

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₃ = h₃ – p₃v₃=3348- 237·1.4 = 3016.2 кДж/кг

Параметри точки 3 запишемо в таблицю 3.

5. Параметри водяної пари в точці 4

Тепер розглянемо, що є для знаходження на hs- діаграмі точки 4. Процес 3-4 – ізохоричний і згідно умов завдання p₄=p₁/2.5=2·10⁵ (Па)

Далі знайдемо точку 4 на перетині ізобари p₄=1.97бар та ізохори v₄=1.4 м³/кг

Графічно визначимо t₄, h₄, s₄ за hs- діаграмою, як показано штриховими лініями:

t₄=320ºC, h₄=3122 кДж/кг, s₄=8 кДж/(кг·К).

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₄ = h₄ – p₄v₄=3122 - 200·1.4 = 2842 кДж/кг

Параметри точки 4 запишемо в таблицю 3.

h₄

s₄

6. Параметри водяної пари в точці 5

Точка 5 знаходиться на перетині ізотерми 5-1 та ізобари 5-4, де ізотерма t₁=175ºC, а p₄=1.97бар.

Графічно визначимо h₅, s₅,v₅ за hs- діаграмою, як показано штриховими лініями:

v₅=1.03 м³/кг, h₅=2820 кДж/кг, s₄=7.415 кДж/(кг·К).

Внутрішню енергію розрахуємо:

u₅ = h₅ – p₅v₅=2820 - 200·1.03 = 2614 кДж/кг

П

h

араметри точки 5 запишемо в таблицю 3.

5

7. Розрахунок процесів водяної пари

Усі процеси, що складають цикл, зображені при визначенні параметрів останньої точки циклу. Розрахунок кожного процесу будемо вести у такій послідовності. По-перше, знайдемо ∆U, ∆H, ∆S у процесі; по-друге, розрахуємо Q, L, Lн; по-третє, складемо енергетичний баланс процесу за І законом термодинаміки, покажемо схему енергобалансу; по-четверте, накреслимо процес у hs-, Ts-, i pv- діаграмах водяної пари.

8. Процес 1-2

По аналогії з ідеальним газом першим йде процес 1-2. Для цього адіабатного процесу простежується різниця властивостей ідеального газу та водяної пари. У процесі 1-2 ідеального газу зміна ентропії рівна нулю. Внутрішня енергія газу і ентальпія залежать тільки від температури. Для водяної пари U=ƒ(T,p) і H=φ(T,p), тобто ∆U та ∆H не будуть мати нульового значення:

_∆U_1-2 = m·(u₂ - u₁) = 3·(2887.5 – 2610) = 832.5 кДж

_∆H_1-2 = m·(h₂ – h₁) = 3·(3306 – 2810) = 1488 кДж

Зміна ентропії в процесі 1-2 рівна нулю (_∆S_1-2=0).

Знайдемо характеристики процесу. Незважаючи на природу робочого тіла, у адіабатному процесі, що йде без теплообміну з навколишнім середовищем, теплота дорівнює нулю. Але при розрахунку роботи зміни об’єму та наявної роботи природа робочого тіла виявляє свої властивості. Формули, які використовувалися не підходять. Характеристики процесу знаходяться за І законом термодинаміки Q = _∆U + L або Q = _∆H + L_н. Тоді, якщо Q_1-2=0, отримаємо

L_1-2=-_∆U_1-2=-832.5 кДж

L_н1-2=-_∆Н_1-2=-1488 кДж

На основі останніх рівнянь складемо схему енергобалансу.

Зобразимо процес 1-2 у hs-, Ts-, i pv- координатах.

Запишемо отриманні дані в таблицю 4.

Таблиця 4

Процеси	∆Uі, кДж	∆Hі, кДж	∆Sі, кДж/K	Qі, кДж	Lі, кДж	Lні, кДж
1-2	832.5	1488	0	0	-832.5	-1488
2-3	386.1	126	4.014	2833.814	2447.784	2707.884
3-4	-522.6	-678	-0.789	-522.6	0	144.48
4-5	-684	-906	-1.755	-906	-218.67	0
5-1	-12	-30	-1.47	-658.56	-646.56	-628.56
∑	0	0	0	745.84	749.284	738.8