H, s-diagram

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 21. prosince 2018; kontroly vyžadují 2 úpravy .

H, s-diagram (cheat. "ash-es-diagram") (hláskování malými písmeny: "h, s-diagram", dříve i, s-diagram, též - Mollierův diagram ) - schéma termofyzikálních vlastností kapalina a plyn (především voda a vodní pára ), ukazující charakter změny různých vlastností v závislosti na parametrech skupenství. V podstatě h, s-diagramy vody a páry našly velké využití, protože jako pracovní tekutina v tepelné technicenejčastěji se používá voda a vodní pára, pro jejich relativní levnost a dostupnost, přičemž největší pozornost je věnována právě té části diagramu, ve které je voda v parním stavu , neboť v kapalném stavu je prakticky nestlačitelný.

Tvorba

Při provádění technicko-ekonomických výpočtů pro výběr zařízení v tepelné energetice a dalších průmyslových odvětvích a modelování tepelných procesů jsou vyžadována spolehlivá ověřená data o termofyzikálních vlastnostech vody a páry v širokém rozsahu tlaků a teplot .

Dlouholetá mezinárodní spolupráce v oblasti studia vlastností vody a vodní páry umožnila vyvinout a implementovat mezinárodní normativní materiály obsahující rovnice pro popis různých vlastností ve speciálních tabulkách. Na základě těchto rovnic, které splňují požadavky Mezinárodního systému rovnic pro vědecké a obecné použití (The IFC Formulation for Scientific and Generale Use), byly sestaveny a publikovány podrobné tabulky termofyzikálních vlastností vody a páry, které jsou široce rozšířeny. používané v praxi inženýrských tepelných výpočtů. Údaje získané výpočtem podle mezinárodních rovnic byly akceptovány i v SSSR a obdržely definici tabulek termodynamických vlastností vody a páry. Zahrnovaly také údaje o dynamické viskozitě.

Již v roce 1904 vyvinul německý termofyzik Richard Mollier speciální diagram pro zjednodušení a usnadnění řešení praktických problémů v tepelné technice, ve kterém jsou informace ze stavových tabulek graficky zobrazeny v souřadnicích entalpie ( ) a entropie ( ). V roce 1906 vyšla v Berlíně jeho kniha Nové tabulky a diagramy pro vodní páru. Následně byl takový diagram nazván Mollierův diagram. V SSSR byl nějakou dobu přijat název i, s-diagram a v současnosti - h, s-diagram . $h$ $s$

Struktura

H, s-diagramy nejčastěji obsahují údaje o vlastnostech vody v kapalném a plynném skupenství, protože o ně je z hlediska tepelné techniky největší zájem.

Stupeň suchosti je parametr udávající hmotnostní podíl nasycené páry ve směsi vody a vodní páry. Hodnota odpovídá vodě v okamžiku varu (nasycení). Hodnota , znamená, že ve směsi je přítomna pouze pára. Při vykreslování odpovídajících bodů v souřadnicích převzatých z tabulek nasycení referenčních knih o vlastnostech vody a vodní páry, když jsou spojeny, se získají křivky, které odpovídají určitým stupňům suchosti. V tomto případě je čára dolní hraniční křivka a horní hraniční křivka. Oblast uzavřená mezi těmito křivkami je oblast mokré páry. Oblast pod křivkou , která se smršťuje téměř do přímky (nezobrazeno), odpovídá vodě. Oblast nad křivkou odpovídá stavu přehřáté páry. $x=0$ $x=1$ $(h,s)$ $x=0$ $x=1$ $x=0$ $x=1$
Kritický bod ( K ). Při určitém, dostatečně vysokém tlaku, nazývaném kritický , se vlastnosti vody a páry stávají identickými. To znamená, že fyzikální rozdíly mezi kapalným a plynným skupenstvím hmoty mizí. Takový stav se nazývá kritický stav hmoty, který odpovídá poloze kritického bodu. Je třeba poznamenat, že na hraniční křivce leží hodně vlevo od maxima této křivky.
Izoterma - izočára , postavená metodou spojování bodů podle hodnot entalpie a entropie odpovídající určité teplotě. Izotermy protínají hraniční křivky zlomem a při vzdalování se od horní hraniční křivky se asymptoticky přibližují k horizontále. Pro jednoduchost jsou v diagramu znázorněny pouze tři izotermy:
- $t+\Delta t$
- $t$
- $t - \Delta t$
Izobara je izočára vytvořená kombinací bodů podle hodnot entalpie a entropie odpovídajících určitému tlaku. Izobary nemají při přejezdu hraničních oblouků zlomy. Diagram ukazuje pouze tři izobary:
- $p + \Delta p$
- $p$
- $p - \Delta p$
Izochora je izočára vytvořená metodou slučování bodů podle hodnot entalpie a entropie odpovídajících určitému objemu. Izochory na h, s-diagramu v oblasti přehřáté páry jsou vždy strmější než izobary, a to usnadňuje jejich rozpoznání na jednobarevných diagramech. Konstrukce izochór vyžaduje pracnější práci se stavovou tabulkou. Diagram ukazuje pouze tři izochory:
- $v - \Delta v$
- $proti$
- $v + \Delta v$

Izotermy a izobary v oblasti mokré páry se shodují v souladu s Gibbsovým fázovým pravidlem .

Aplikace

H, s-diagramy se používají k výpočtu odpařovacích chladicích systémů (s chladicími věžemi nebo rozstřikovacími jezírky ) a klimatizačních systémů . Z diagramu lze určit poměr relativní a absolutní vlhkosti vzduchu při různých teplotách, rosný bod a také vypočítat požadovaný stupeň nasycení vzduchu vlhkostí pro dosažení požadované teploty.

Označení používaná ve výpočtech

P je absolutní tlak (bar);
t je teplota ( stupně Celsia );
h je specifická entalpie (kJ/kg);
s je specifická entropie (kJ/(kg K));
v - specifický objem (m³ / kg);
x je stupeň suchosti ;
t s - teplota nasycení (stupně Celsia);
h' je specifická entalpie vroucí vody (kJ/kg);
h' ' je specifická entalpie suché nasycené páry (kJ/kg);
v' je specifický objem vroucí vody (m³/kg);
v' ' je specifický objem suché nasycené páry (m³/kg);
s' je specifická entropie vroucí vody (kJ/(kg K));
s' ' je specifická entropie suché nasycené páry (kJ/(kg K));
Bod " 0 " - počáteční bod procesu expanze (stlačování) páry;
Bod " 1t " - koncový bod expanze (komprese) v ideálním procesu;
Bod " 1 " je koncový bod expanze (komprese) v reálném procesu s danou účinností;
H 0 \ u003d h 0 - h 1t ;
H \ u003d h 0 - h 1 .

Moderní h, s-diagramy

S rozvojem moderní elektronické výpočetní techniky a příchodem cenově dostupných počítačů a aplikací se h,s-diagramy v elektronické podobě rozšířily. Tyto grafy jsou běžným rozhraním okna s poli pro zadávání počátečních dat, grafickými funkčními klávesami a polem odezvy. Po zadání dostupných údajů stisknutím grafické klávesy "Výpočet" nebo " Enter " na klávesnici počítače vyvoláte potřebné informace v závislosti na zadaných parametrech.

Literatura

Aleksandrov A.A. TERMOFYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI PRACOVNÍCH LÁTEK TEPELNÉ ENERGIE / A.A. Alexandrov, K.A. Orlov, V. F. Ochkov. - 2. vyd., přepracováno. a přidat. - M.: Nakladatelství MPEI. 2017. - 226 [8] s.: nemoc. - adresář webu http://twt.mpei.ac.ru/rbtpp
Tabulky termofyzikálních vlastností vody a páry: příručka. Rec. Gos.sluzhby standardní referenční data. GSSSD R-776-98 / A.A. Alexandrov, B.A. Grigoriev - M.: Nakladatelství MPEI. 1999. ISBN 5-7046-0397-1 .
Tepelná energetika a tepelná technika. Kniha druhá: „Teoretické základy tepelné techniky. Tepelně inženýrský experiment. Adresář". / Pod generální redakcí. V. A. Grigorieva a V. M. Zorina - Moskva. Energoatomizdat. 1988 ISBN 5-283-00112-1
Teoretické základy tepelné techniky: Proc. příspěvek. 2. vyd., ster. / Lyashkov V. I. - Moskva: Mashinostroenie-1 Publishing House, 2005. ISBN 5-94275-027-0