Файл: Васильев В.К. Термодинамические основы исследовательского проектирования судовых энергетических установок.pdf

■ч»

Рис. 26. Изотермы коэффициента а = а ( Т , р ) для воды и пара.

П р и м е ч а н и е . По данным этих расчетов на рис. 26 и 27 нанесены линии насыщения в координатах р —а.

Результаты указанных выше исследований полностью не рас­ крывают, однако, значение а в процессах энергетического цикла. По­ этому целесообразно свести функциональную зависимость а к одно­ параметрической форме, хотя бы путем отхода от общепринятых независимых переменных Т и р. Для оценки изоэнтропийных про­ цессов расширения, связанных со значением переменной а, требуется анализ однопараметрической зависимости

а = a (s).

Это не противоречит рассмотренной выше функциональной зави­ симости а — а (Т , р), так как энтропия s сама является двухпара­ метрической функцией состояния рабочего агента:

s = s (Т, р).

Однако попытка исследования величины а как функции энтро­ пии оказывается весьма полезной для более целеустремленного выбора начальных параметров процесса расширения. Такое иссле­ дование следует проделать в граничных значениях энтропии изо-

173

энтропийных процессов расширения современных энергетических

проводимого исследования в качестве исходных значений постоян­

Рис. 27. Линии постоянной энтропии в координатах а и р для воды

иее пара.

синтервалами: р = 900; 450; 270; 180; 90; 45; 27; 18; 9; 4,5; 2,7; 1,8; 0,9. Этот ряд выбран по изменяемости отношения давлений в про­

о д а .

По таблицам [22 ] при этих условиях определялись температура t, удельный объем v и удельная энтальпия i. По найденным данным рас­ считывалось значение произведений pv, кДж/кг, и RT, кДж/кг, и по

ним вычислялось значение а = - £ ~ . Примером таких табличных КI

расчетов может служить табл. 14 (при значении постоянной энтро­ пии s= 6,0000 кДж/(кг-К). Аналогично получены результаты рас­ четов и при других значениях постоянной энтропии.

По результатам расчетов на рис. 27 построены в координатах р и а пять изоэнтроп.

175

Рассмотрение полученного графика приводит к следующим заклю­ чениям.

1.Изоэнтропы с большим значением s (две верхние линии на рис. 27) идут почти горизонтально, т. е. сохраняют в ходе изоэнтропийного процесса расширения довольно высокое и почти постоян­ ное, причем однозначно определяемое значение а я» 0,8.

2.Изоэнтропы изгибаются по мере снижения s и приближения этой линии в области критической точки К ■Изгиб увеличивается по

мере приближения изоэнтропы к точке К. - 3. Изгиб изоэнтропы, наблюдаемый в области, близкой к крити­

ческой точке, при дальнейшем расширении и отходе изоэнтропы от точки К постепенно исчезает, и изоэнтропа в конце процесса рас­ ширения приходит в точку почти с тем же значением а, какое она имела в начале процесса расширения. Отсюда можно сделать вывод, что каждому значению постоянной энтропии процесса расширения соответствует свое однозначно определяемое зависимостью а = a (s) значение а. Отклонение в процессе величины а от этого постоян­ ного значения вызывается внутренними факторами, имеющими место при изоэнтропийных процессах в массе рабочего агента и свя­ занными с его теплофизическими свойствами. Очевидно, в изоэнтропийном процессе расширения в рабочем агенте могут совершаться другие самопроизвольные процессы, которые следует предвидеть и учитывать. В частности, влияние на процесс расширения близости критической точки объясняется фазовыми превращениями.

4. Значениям энтропии выбранных изоэнтропийных процессов, по данным диаграммы рис. 27, примерно соответствуют постоянные значения а, определяемые начальной и конечной точками процесса расширения (если эти точки достаточно удалены от критической):

Таким образом, можно считать, что эксперимент подтверждает закономерность прямой связи постоянной энтропии процесса рас­ ширения с коэффициентом а.

Практическая значимость проделанного исследования заклю­ чается в необходимости строго обоснованного выбора постоянного значения энтропии. Следует всегда проверять значение коэффици­ ента а, при котором будет происходить изоэнтропийный процесс расширения.

Обширные теоретические и экспериментальные исследования свойств воды и ее пара обеспечивают возможность использования современных таблиц теплофизических свойств рабочего агента для тепловых расчетов пароводяных циклов энергетических установок. Этого, однако, нельзя сказать применительно к энергетическим уста­ новкам с другими рабочими агентами и, в частности, к газотурбин­ ным установкам. Опубликованных результатов исследований тепло­ физических свойств разнообразных газов и газовых смесей, исполь­

J76