Водяной пар с давлением p1=23 бар и степенью сухости x1=0,76 дросселируется до состояния сухого

Водяной пар с давлением p1=23 бар и степенью сухости x1=0,76 дросселируется до состояния сухого насыщенного пара (x2=1). Определить давление пара p2 и уменьшение температуры при дросселировании (t2<t1), пользуясь таблицами термодинамических свойств воды и водяного пара. Представить процесс дросселирования водяного пара в hs-диаграмме.

Процесс дросселирования происходит изоэнтальпически:
i2=i1.
Определим энтальпию влажного насыщенного i1 пара в точке 1. Для этого нам понадобятся значения энтальпий воды на линии насыщения при давлении p1=23 бар., которые определим с помощью программы REFPROF.
Результаты расчета параметров в точке 1 представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Параметры воды и водяного пара на линии насыщения при p=23 бар
Точка Агрегатное состояние воды Давлениеp1 , бар
Температура насыщенияt1 ,℃
Энтальпияi, кДжкг
Энтропияs, кДжкг∙К
Степень сухостьx
1''
Сухой насыщенный пар 23
219,56
i1''==2800,8
s1''==6,2872
1
1'
Насыщенная жидкость
i1'==941,53
s1'==2,5136
0
1 Влажный насыщенный пар
2354,58
5,3815
0,76
Энтальпия влажного водяного пара i1 определяется из выражения:
i1=1-x1i1'+ x1i1'' ,
где i1' — энтальпия воды на линии насыщения,
i1'' — энтальпия водяного пара на линии насыщения;
x — степень сухости влажного пара.
i1=1-0,76∙941,53+ 0,76∙2800,8=2354,58 кДжкг.
Энтропия влажного водяного пара s1 определяется из аналогичного выражения:
s1=1-x1s1'+ x1s1'' ,
где s1' — энтропия воды на линии насыщения,
s1'' — энтропия водяного пара на линии насыщения;
s1=1-0,76∙2,5136+ 0,76∙6,2872=5,3815 кДжкг∙К.
Таким образом, в точке 2 энтальпия i2 известна
i2=i1=2354,58 кДжкг ,
и степень сухости равна x2=1.
По двум известным параметрам можно определить оставшиеся неизвестные параметры сухого насыщенного пара как графически, так и расчетным путем

.
Графически состояние водяного пара в конце процесса дросселирования (точка 2) можно найти при помощи hs-диагаммы как точку пересечения горизонтальной изоэнтальпы (i2=i1=const) и верхней пограничной кривой (x2=1), выходящей из критической точки.
Но графически мы видим (см. рис. 2), что в процессе адиабатного дросселирования невозможно попасть из точки 1 на верхнюю пограничную кривую ни при каком, даже сверхнизком давлении пара p2 — в результате дросселирования степень сухости увеличится, но пар останется влажным вплоть до давления тройной точке воды, равном pтт=0,006117 бар.
При давлениях за дроселем ниже давления тройной точки дросселируемый влажный пар с высокой степенью сухости x2≈1 скорее всего станет полностью перегретым паром, либо частично жидкая фаза перейдет в твёрдую (см. фазовую диаграмму воды на рис 1).
Рис 1