Определить, как при понижении начального давления путем дросселирования изменятся располагаемый теплоперепад (∆i и ∆i*)

Определить, как при понижении начального давления путем дросселирования изменятся располагаемый теплоперепад (∆i и ∆i*) и термический КПД цикла Ренкина (η и η*) паросиловой установки, если начальное абсолютное давление пара p1, температура t1, а давление в конденсаторе установки 5 кПа. Давление, до которого дросселируется пар, равно p2. Решение задачи проиллюстрировать на is -диаграмме. Дано: t1=400 ℃; p1=30 бар; p2=10 бар; pK=5 кПа; Найти: ∆i , ∆i* , η , η*

Располагаемый теплоперепад ∆i водяного пара без дроселирования
По заданному давлению p1=30 бар и температуре t1=400 ℃ водяного пара определим его энтальпию и энтропию. Результаты записаны в таблице 4а.
Таблица 4а. Параметры перегретого водяного пара в точке 1
Известные параметры Найденные параметры
№ Состо-яние p,
бар
t,
℃
i,
кДж/кг
s,
кДж/кг∙К
1 ПВП 30 400 3231,7 6,9234
Процесс расширения на турбине будем считать изоэнтропным. Индексом «K» обозначим параметры пара на выходе из турбины и входе в конденсатор:
sK=s1=6,9234кДжкг∙К.
Расширение происходит до значения давления в конденсаторе pK=5 кПа.
По двум известным параметрам водяного пара определим остальные. Результаты записаны в таблице 4б.
Таблица 4б. Параметры влажного насыщенного водяного пара в точке К
Известные параметры Найденные параметры
№ Состо-яние p,
бар
s,
кДж/кг∙К
t,
℃
i,
кДж/кг
К ВНВП 0,05 6,9234 32,9 2110,7
Определим параметры на линии насыщения при давлении в конденсаторе. Запишем в таблице 5.
Таблица 5. Параметры воды и водяного пара на линии насыщения при давлении pK=5 кПа
№ Состо-яние p,
бар
t,
℃
i,
кДж/кг
s,
кДж/кг∙К
К'
НЖ 0,05 32,9 137,75 0,4762
К''
СНП
2560,7 8,3938
Располагаемый теплоперепад составляет ∆i:
∆i=i1-iK=3231,7-2110,7=1121кДжкг

.
По сути это удельная работа идеальной паровой турбины.
Термический кпд идеального цикла Ренкина без дросселирования составит η:
η=i1-iKi1-i'K=∆ii1-i'K=11213231,7-137,75=0,36232=36,232% .
Степень сухости влажного насыщенного пара на выходе из идеальной турбины x
x=iK-i'Ki''K-i'K=2110,7-137,752560,7-137,75=1972,952422,95=0,8143 .
Расчет процесса дроселирования
Процесс дросселирования происходит изоэнтальпически
i2=i1=3231,7 кДжкг.
Давление за дросселем задано
p2=10 бар;
По двум известным параметрам водяного пара определяем остальные, результаты представлены в таблице 6а.
Таблица 6а. Параметры перегретого водяного пара за дросселем в точке 2
Известные параметры Найденные параметры
№ Состо-яние p,
бар
i,
кДж/кг
t,
℃
s,
кДж/кг∙К
2 ПВП 10 3231,7 386,4 7,4175
В результате дросселирования температура водяного пара снизилась на
400-386,4=15,6℃