H, s-diagram

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 21 december 2018; kontroller kräver 2 redigeringar .

H, s-diagram (fusk. "ash-es-diagram") (stavning med små bokstäver: "h, s-diagram", tidigare i, s-diagram, även - Mollier-diagram ) - ett diagram över de termofysiska egenskaperna hos vätska och gas (i huvudsak vatten och vattenånga ), som visar arten av förändringen i olika egenskaper, beroende på tillståndets parametrar . I grund och botten har h, s-diagram av vatten och ånga fått stor användning, eftersom det är vatten och ånga som oftast används som arbetsvätska inom värmeteknik , på grund av deras relativa billighet och tillgänglighet, och den största uppmärksamheten ägnas åt den del av diagrammet, där vatten är i ångtillstånd , eftersom det i flytande tillstånd är praktiskt taget inkompressibelt.

Skapande

Vid utförande av tekniska och ekonomiska beräkningar för val av utrustning inom värmekraftindustrin och andra industrier och modellering av termiska processer krävs tillförlitliga verifierade data om de termofysiska egenskaperna hos vatten och ånga i ett brett spektrum av tryck och temperaturer .

Långsiktigt internationellt samarbete inom området för att studera egenskaper hos vatten och vattenånga har gjort det möjligt att utveckla och implementera internationella normativa material innehållande ekvationer för att beskriva olika egenskaper i speciella tabeller. Baserat på dessa ekvationer, som överensstämmer med kraven i International System of Equations for Scientific and General Use (The IFC Formululation for Scientific and Generale Use), sammanställdes och publicerades detaljerade tabeller över de termofysiska egenskaperna hos vatten och ånga, som är allmänt används vid utövandet av tekniska termiska beräkningar. Data som erhållits genom beräkning enligt internationella ekvationer accepterades också i Sovjetunionen och fick definitionen av tabeller över termodynamiska egenskaper hos vatten och ånga. De inkluderade också dynamiska viskositetsdata.

Redan 1904 utvecklade den tyske termofysikern Richard Mollier ett speciellt diagram för att förenkla och underlätta lösningen av praktiska problem inom värmeteknik, där information från tillståndstabellerna visas grafiskt i entalpi ( ) och entropi ( ) koordinater. 1906 publicerades hans bok Nya tabeller och diagram för vattenånga i Berlin . Därefter kallades ett sådant diagram för Mollier-diagrammet. I Sovjetunionen accepterades namnet i, s-diagram under en tid , och för närvarande - h, s-diagram . $h$ $s$

Struktur

H, s-diagram innehåller oftast data om egenskaperna hos vatten i flytande och gasformiga tillstånd, eftersom de är av störst intresse ur värmeteknisk synvinkel.

Torrhetsgraden är en parameter som visar massandelen av mättad ånga i en blandning av vatten och vattenånga. Värdet motsvarar vatten vid kokningsögonblicket (mättnad). Värdet anger att endast ånga finns i blandningen. När man ritar motsvarande punkter i koordinater hämtade från mättnadstabellerna i referensböcker om egenskaperna hos vatten och vattenånga, när de är sammankopplade, erhålls kurvor som motsvarar vissa grader av torrhet. I detta fall är linjen den nedre gränskurvan och den övre gränskurvan. Området som är inneslutet mellan dessa kurvor är området för våt ånga. Området under kurvan , som drar ihop sig nästan till en rät linje (ej visad), motsvarar vatten. Arean ovanför kurvan motsvarar tillståndet för överhettad ånga. $x=0$ $x=1$ $(h,s)$ $x=0$ $x=1$ $x=0$ $x=1$
Kritisk punkt ( K ). Vid ett visst tillräckligt högt tryck, kallat kritiskt , blir egenskaperna hos vatten och ånga identiska. Det vill säga de fysiska skillnaderna mellan materiens flytande och gasformiga tillstånd försvinner. Ett sådant tillstånd kallas materiens kritiska tillstånd, vilket motsvarar den kritiska punktens position. Det bör noteras att den på gränskurvan ligger mycket till vänster om denna kurvas maximum.
Isoterm - isolin , byggd genom metoden att kombinera punkter enligt värdena av entalpi och entropi som motsvarar en viss temperatur. Isotermerna skär gränskurvorna med ett avbrott och när de rör sig bort från den övre gränskurvan närmar de sig asymptotiskt horisontalen. För enkelhetens skull visas endast tre isotermer i diagrammet:
- $t+\Delta t$
- $t$
- $t - \Delta t$
En isobar är en isolin konstruerad genom att kombinera punkter enligt entalpi- och entropivärdena som motsvarar ett visst tryck. Isobarer har inga avbrott vid korsning av gränskurvor. Diagrammet visar endast tre isobarer:
- $p + \Delta sid$
- $sid$
- $p - \Delta sid$
En isokor är en isolin konstruerad genom metoden att kombinera punkter enligt värdena för entalpi och entropi som motsvarar en viss volym. Isokorer på h, s-diagrammet i området för överhettad ånga löper alltid brantare än isobarer, och detta gör det lättare att känna igen dem på enfärgade diagram. Konstruktionen av isokorer kräver mer noggrant arbete med tillståndsbordet. Diagrammet visar endast tre isokorer:
- $v - \Delta v$
- $v$
- $v + \Delta v$

Isotermer och isobarer i det våta ångområdet sammanfaller, i enlighet med Gibbs-fasregeln .

Applikation

H, s-diagram används för att beräkna evaporativa kylsystem (med kyltorn eller spraydammar ) och luftkonditioneringssystem . Från diagrammet kan du bestämma förhållandet mellan relativ och absolut luftfuktighet vid olika temperaturer, daggpunkt , och även beräkna den erforderliga graden av luftmättnad med fukt för att uppnå önskad temperatur.

Beteckningar som används i beräkningar

P är absolut tryck (bar);
t är temperaturen ( grader Celsius );
h är den specifika entalpin (kJ/kg);
s är den specifika entropin (kJ/(kg K));
v - specifik volym (m³ / kg);
x är graden av torrhet ;
t s - mättnadstemperatur (grader Celsius);
h' är den specifika entalpin för kokande vatten (kJ/kg);
h' ' är den specifika entalpin för torr mättad ånga (kJ/kg);
v' är den specifika volymen av kokande vatten (m³/kg);
v' ' är den specifika volymen torr mättad ånga (m³/kg);
s' är den specifika entropin för kokande vatten (kJ/(kg K));
s' ' är den specifika entropin för torr mättad ånga (kJ/(kg K));
Punkt " 0 " - startpunkten för processen för expansion (komprimering) av ånga;
Punkt " 1t " - slutpunkten för expansion (komprimering) i den ideala processen;
Punkt " 1 " är slutpunkten för expansion (komprimering) i en verklig process med en given effektivitet;
H 0 \ u003d h 0 - h 1t ;
H \ u003d h 0 - h 1 .

Moderna h, s-diagram

Med utvecklingen av modern elektronisk datorteknik och tillkomsten av prisvärda datorer och applikationer har h, s-diagram i elektronisk form blivit utbredda. Sådana diagram är ett vanligt fönstergränssnitt med fält för inmatning av initialdata, grafiska funktionstangenter och ett svarsfält. Efter att ha angett tillgängliga data, genom att trycka på den grafiska tangenten "Beräkning" eller " Enter " på datorns tangentbord, kan du hämta den nödvändiga informationen, beroende på de angivna parametrarna.

Litteratur

Aleksandrov A.A. TERMOFYSISKA EGENSKAPER HOS ARBETSÄMNEN I VÄRMEKRAFTINDUSTRIN / A.A. Aleksandrov, K.A. Orlov, V.F. Ochkov. - 2:a uppl., reviderad. och lägg till. - M.: MPEI Publishing House. 2017. - 226 [8] s.: ill. - webbplatskatalog http://twt.mpei.ac.ru/rbtpp
Tabeller över termofysiska egenskaper hos vatten och ånga: en handbok. Rec. Gos.sluzhby standardreferensdata. GSSSD R-776-98 / A.A. Aleksandrov, B.A. Grigoriev - M.: MPEI Publishing House. 1999. ISBN 5-7046-0397-1 .
Termisk kraftteknik och värmeteknik. Bok två: ”Teoretiska grunder för värmeteknik. Värmetekniskt experiment. Katalog". / Under den allmänna redaktionen. V. A. Grigorieva och V. M. Zorina - Moskva. Energoatomizdat. 1988 ISBN 5-283-00112-1
Teoretiska grunder för värmeteknik: Proc. ersättning. 2:a uppl., ster. / Lyashkov V. I. - Moskva: Mashinostroenie-1 Publishing House, 2005. ISBN 5-94275-027-0