H, s-diagrama

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 21 decembrie 2018; verificările necesită 2 modificări .

H, s-diagram (cheat. "ash-es-diagram") (ortografie cu litere mici: "h, s-diagram", anterior i, s-diagram, de asemenea - diagrama Mollier ) - o diagramă a proprietăților termofizice ale lichid și gaz (în principal apă și vapori de apă ), care arată natura modificării diferitelor proprietăți, în funcție de parametrii stării. Practic, h, s-diagramele de apă și abur au primit o mare utilizare, deoarece ca fluid de lucru în ingineria termicăde cele mai multe ori sunt folosiți apa și vaporii de apă, din cauza ieftinității și disponibilității lor relative, iar cea mai mare atenție este acordată exact acelei părți a diagramei în care apa este în stare de vapori , deoarece în stare lichidă este practic. incompresibil.

Creare

Atunci când se efectuează calcule tehnice și economice pentru selectarea echipamentelor în industria energiei termice și în alte industrii și modelarea proceselor termice, sunt necesare date verificate de încredere privind proprietățile termofizice ale apei și aburului într-o gamă largă de presiuni și temperaturi .

Cooperarea internațională pe termen lung în domeniul studierii proprietăților apei și vaporilor de apă a făcut posibilă dezvoltarea și implementarea materialelor normative internaționale care conțin ecuații pentru descrierea diferitelor proprietăți în tabele speciale. Pe baza acestor ecuații, care respectă cerințele Sistemului internațional de ecuații pentru uz științific și general (Formularea IFC pentru uz științific și general), au fost compilate și publicate tabele detaliate cu proprietățile termofizice ale apei și aburului, care sunt pe scară largă. utilizate în practica calculelor termice de inginerie. Datele obținute prin calcul conform ecuațiilor internaționale au fost acceptate și în URSS și au primit definiția tabelelor de proprietăți termodinamice ale apei și aburului. Acestea au inclus și date privind vâscozitatea dinamică.

În 1904, termofizicianul german Richard Mollier a dezvoltat o diagramă specială pentru a simplifica și a facilita rezolvarea problemelor practice din ingineria termică, în care informațiile din tabelele de stare sunt afișate grafic în coordonatele entalpie ( ) și entropie ( ). În 1906, cartea sa New Tables and Diagrams for Water Vapor a fost publicată la Berlin . Ulterior, o astfel de diagramă a fost numită diagrama Mollier. În URSS, numele i, s-diagram a fost acceptat de ceva timp , iar în prezent - h, s-diagram . $h$ $s$

Structura

Diagramele H, s conțin cel mai adesea date despre proprietățile apei în stare lichidă și gazoasă , deoarece sunt de cel mai mare interes din punctul de vedere al ingineriei termice.

Gradul de uscare este un parametru care arată fracția de masă a aburului saturat într-un amestec de apă și vapori de apă. Valoarea corespunde apei în momentul fierberii (saturarea). Valoarea , indică faptul că în amestec este prezent doar abur. La trasarea punctelor corespunzătoare în coordonate luate din tabelele de saturație ale cărților de referință privind proprietățile apei și vaporilor de apă, atunci când sunt conectate, se obțin curbe care corespund anumitor grade de uscăciune. În acest caz, linia este curba limită inferioară și curba limită superioară. Zona cuprinsă între aceste curbe este zona aburului umed. Zona de sub curba , care se contractă aproape într-o linie dreaptă (nu este prezentată), corespunde apei. Zona de deasupra curbei corespunde stării aburului supraîncălzit. $x=0$ $x=1$ $(h,s)$ $x=0$ $x=1$ $x=0$ $x=1$
Punct critic ( K ). La o anumită presiune suficient de mare, numită critică , proprietățile apei și ale aburului devin identice. Adică dispar diferențele fizice dintre stările lichide și gazoase ale materiei. O astfel de stare se numește stare critică a materiei, care corespunde poziției punctului critic. Trebuie remarcat faptul că pe curba limită se află mult la stânga maximului acestei curbe.
Izotermă - izolină , construită prin metoda combinării punctelor în funcție de valorile entalpiei și entropiei corespunzătoare unei anumite temperaturi. Izotermele intersectează curbele limită cu o pauză și, pe măsură ce se îndepărtează de curba limită superioară, se apropie asimptotic de orizontală. Pentru simplitate, în diagramă sunt prezentate doar trei izoterme:
- $t+\Delta t$
- $t$
- $t - \Delta t$
O izobară este o izolinie construită prin combinarea punctelor în funcție de valorile entalpiei și entropiei corespunzătoare unei anumite presiuni. Izobarele nu au pauze atunci când traversează curbele de limită. Diagrama arată doar trei izobare:
- $p + \Delta p$
- $p$
- $p - \Delta p$
Un izocor este o izolinie construită prin metoda combinării punctelor în funcție de valorile entalpiei și entropiei corespunzătoare unui anumit volum. Izocorile de pe diagrama h, s din regiunea aburului supraîncălzit sunt întotdeauna mai abrupte decât izobarele, iar acest lucru face mai ușor să le recunoașteți pe diagramele cu o singură culoare. Construcția izocorelor necesită o muncă mai minuțioasă cu tabelul de stat. Diagrama arată doar trei izocori:
- $v - \Delta v$
- $v$
- $v + \Delta v$

Izotermele și izobarele din regiunea aburului umed coincid, în conformitate cu regula fazei Gibbs .

Aplicație

Diagramele H, s sunt folosite pentru a calcula sistemele de răcire prin evaporare (cu turnuri de răcire sau iazuri de pulverizare ) și sistemele de aer condiționat . Din diagramă, puteți determina raportul dintre umiditatea relativă și absolută a aerului la diferite temperaturi, punctul de rouă și, de asemenea, puteți calcula gradul necesar de saturație a aerului cu umiditate pentru a atinge temperatura dorită.

Denumiri utilizate în calcule

P este presiunea absolută (bar);
t este temperatura ( grade Celsius );
h este entalpia specifică (kJ/kg);
s este entropia specifică (kJ/(kg K));
v - volum specific (m³ / kg);
x este gradul de uscăciune ;
t s - temperatura de saturație (grade Celsius);
h' este entalpia specifică a apei clocotite (kJ/kg);
h' ' este entalpia specifică aburului saturat uscat (kJ/kg);
v' este volumul specific de apă clocotită (m³/kg);
v'' este volumul specific de abur saturat uscat (m³/kg);
s' este entropia specifică a apei clocotite (kJ/(kg K));
s' ' este entropia specifică a aburului saturat uscat (kJ/(kg K));
Punctul " 0 " - punctul de plecare al procesului de dilatare (compresie) aburului;
Punctul " 1t " - punctul final de expansiune (compresie) în procesul ideal;
Punctul „ 1 ” este punctul final de expansiune (compresie) într-un proces real cu o eficiență dată;
H 0 \ u003d h 0 - h 1t ;
H \ u003d h 0 - h 1 .

Diagramele h, s moderne

Odată cu dezvoltarea tehnologiei moderne de calcul electronic și apariția calculatoarelor și aplicațiilor la prețuri accesibile , diagramele h, s în formă electronică au devenit larg răspândite. Astfel de diagrame sunt o interfață de fereastră comună cu câmpuri pentru introducerea datelor inițiale, taste funcționale grafice și un câmp de răspuns. După introducerea datelor disponibile, apăsând tasta grafică „Calcul” sau „ Enter ” de pe tastatura computerului, puteți apela informațiile necesare, în funcție de parametrii introduși.

Literatură

Aleksandrov A.A. PROPRIETĂȚI TERMOFIZICE ALE SUBSTANȚELOR DE FUNCȚIONARE ALE INDUSTRIEI POTERILOR TERMICE / A.A. Alexandrov, K.A. Orlov, V.F. Ochkov. - Ed. a II -a, revizuită. si adauga. - M.: Editura MPEI. 2017. - 226 [8] p.: ill. - directorul site-ului http://twt.mpei.ac.ru/rbtpp
Tabelele proprietăților termofizice ale apei și aburului: un manual. Rec. Date de referință standard Gos.sluzhby. GSSSD R-776-98 / A.A. Alexandrov, B.A. Grigoriev - M.: Editura MPEI. 1999. ISBN 5-7046-0397-1 .
Inginerie termică și inginerie termică. Cartea a doua: „Bazele teoretice ale ingineriei termice. Experiment de inginerie termică. Director”. / Sub redacţia generală. V. A. Grigorieva și V. M. Zorina - Moscova. Energoatomizdat. 1988 ISBN 5-283-00112-1
Baze teoretice ale ingineriei termice: Proc. indemnizatie. Ed. a II-a, ster. / Lyashkov V. I. - Moscova: Editura Mashinostroenie-1, 2005. ISBN 5-94275-027-0