Решение. Найдем на h–s диаграмме точку, соответствующую начальному состоянию водяного пара

Найдем на h–s диаграмме точку, соответствующую начальному состоянию водяного пара. Для этого найдем пересечение изобары p ₁ = 60 бар и линии постоянной степени сухости x = 0, 96. Определим значение энтальпии водяного пара в начальном состоянии

h ₁ = 2720 кДж/кг.

Поскольку в процессе адиабатического дросселирования энтальпия не меняется, то

.

Так как после дросселирования пар становится сухим насыщенным, найдем пересечение линии постоянной энтальпии с пограничной кривой x = 1. Давление в точке пересечения равно р ₂ = 2, 7 бар.

9.19. Какова должна быть начальная степень сухости пара, имеющего давление 100 бар, чтобы дросселированием до давления 0, 5 бар получить сухой насыщенный пар.

Ответ: х = 0, 93.

9.20. Водяной пар при давлении 18 бар и температуре 250 ^оС дросселируется до давления 10 бар. Определить температуру пара в конце дросселирования и дроссель-эффект процесса.

Ответ: t ₂ = 235 ^оС; ∆ t _пп = –15 ^оС.

9.21. Давление пара на входе в сопло р ₁ = 12 бар и температура t ₁ = 200 ^оС. Давление среды за соплом р ₀ = 1 бар. Определить тип сопла, обеспечивающий полное расширение потока до давления среды и скорость истечения пара по диаграмме h–s. На сколько изменится скорость, если перед соплом установить дроссельное устройство, снижающее давление до 6 бар? Изобразить процессы на диаграммах T–s и h–s.

Решение:

Вычислим отношение давлений до и после сопла

.

Критическое отношение давлений для водяного пара (табл. 9.1).

Поскольку , то для срабатывания полного перепада давлений необходимо выбрать комбинированное сопло Лаваля, при этом давление на выходе p ₂ будет равно давлению среды за соплом p ₀, а давление в горловине сопла .

Параметры пара (рис. 9.6) найдем с помощью h–s диаграммы (прил. 3).

Рис. 9.6. К задаче 9.21

По начальным параметрам р ₁ = 12 бар и t ₁=200 ^оС найдем:

h ₁ = 2810 кДж/кг; v ₁= 0, 17 м³/кг; s₁ = 6, 6 кДж/(кг·К).

Проведя адиабату от точки 1 до пересечения с изобарой р ₂ = 1 бар, найдем параметры на выходе из сопла

h ₂ = 2380 кДж/кг; v ₂ = 1, 5 м³/кг; t ₂ = 100 ^оC; х ₂ = 0, 875.

Тогда скорость истечения из сопла по (9.11):

Определим, как изменится скорость истечения, если перед соплом установить дроссельное устройство, снижающее давление пара до 6 бар. Так как в процессе адиабатного дросселирования энтальпия пара не меняется, то параметры пара перед соплом находятся путем пересечения изобары и линии постоянной энтальпии . Получаем:

.

Тогда, проведя адиабату от точки 1' до пересечения с изобарой р ₂ = 1 бар, найдем параметры на выходе из сопла с учетом предварительного дросселирования:

h ₂ = 2495 кДж/кг; v ₂ = 1, 6 м³/кг; t ₂ = 100 ^оC; х ₂ = 0, 92.

Скорость истечения из сопла в этом случае

9.22. Определить изменение энтропии воздушного потока при дросселировании и температуру в конце процесса, если давление воздуха понижается от p ₁ = 10 бар до p ₂ = 7 бар. Начальная температура потока t ₁ = 120 ^оС.

Ответ:

9.23. Водяной пар при начальном давлении p ₁ = 20 бар и степени сухости x ₁ = 0, 90 дросселируется до давления p ₂ = 6 бар. Определить изменение температуры в процессе дросселирования Δ t, интегральный дроссель-эффект и степень сухости пара в конце процесса x ₂, пользуясь таблицами водяного пара.