5. Определение параметров водяного пара с помощью I-s диаграммы

1. Определение степени сухости (х) влажного насыщенного пара

Значение (х) считывается с кривой х=const, проходящей через данную точку C_x.

2. Определение удельной энтальпии и удельной энтропии влажного насыщенного пара со степенью сухости х

Для заданной точки С_х снимаются с диаграммы соответствующие значения i_x и S_x.

3. Определение удельной энтальпии и удельной энтропии сухого насыщенного пара для заданного Р (или t)

Для заданного Р (или t) находим соответствующую прямую парообразования C′C″ и снимаем с диаграммы значения i″ и S″, соответсвующие точке C″.

4. Определение температуры насыщения для точки Сх на i-S диаграмме

Значение температуры насыщения для точки Сх снимается с соответствующей прямой С′C″ или изотермы перегретого пара, проходящей через точку C″.

5. О пределение температуры перегретого пара (t) и пароперегрева (Δt_пп) для точки П на изобаре пароперегрева P=const

С диаграммы снимается значение температуры перегретого пара, соответствующее изотерме, проходящей через точку П в области перегретого пара. Пароперегрев определяется как разность между температурой перегретого пара и температурой насыщения, соответствующей давлению Р=const.

6. Определение удельных объемов влажного насыщенного пара (V_x) и сухого насыщенного пара (V″)

Для точки С_х на I-S диаграмме снимается значение V_x с изохоры, проходящей через эту точку. Значение V″ снимается с изохоры, проходящей через точку С″ на прямой C′C″, включающей точку С_х.

6. Изображение простейших процессов на p-V, t-s и I-s диаграммах. Вычисление параметров водяного пара с помощью I-s диаграммы.

Аналитическое определение работы(А) теплоты(q) и внутренней энергии (U) трудоемко из-за того, что к пару - реальному газу, применимы только уравнения состояния реального газа, имеющие сложный вид (например, уравнение Вукаловича – Новикова).

С помощью i-S диаграммы этот процесс значительно упрощается, т.к. сводится к снятию ряда параметров с i-S диаграммы и последующему решению простых уравнений.

Для общности результатов рассмотрим процессы, переходящие из области влажного насыщенного пара в область перегретого пара (или наоборот).

а) Изохорный процесс

Av = 0

q_v = ΔUv

ΔUv = U₂ – U₁ = (i₂ – P₂V) – (i₁ – P₁V)

Значения удельных энтальпий i₁ и i₂, а также Р₁ и Р₂ снимают с диаграммы I-S.

б) Изобарный процесс

Ap = P(V₂ – V₁)

q_p = i₂ – i₁

Значения удельных энтальпий i₁ и i₂, а также V₁ и V₂ снимаются с i-S диаграммы.

ΔU_p = (i₂ – PV₂) – (i₁ – PV₁)

в) Изотермический процесс

А_т = q_т – ΔU_т

q_{т =} T_н1 (S₂ – S₁)

Значения i₁ и i₂, а также Р₁ и Р₂, V₁ и V₂, S₁ и S₂ снимают с i-S диаграммы.

ΔU_т = (i₂ – P₂V₂) – (i₁ – P₁V₁)

В отличии от идеального газа у водяного пара ΔU_т не равно нулю и это неравенство объясняется затратами внутренней энергии на совершение работы дисгрегации по преодолению сил сцепления между молекулами жидкости при парообразовании.

г) Адиабатный процесс

A_S = -ΔU_S

dq_S = 0

Значения i₁ и i_2, а также Р₁ и Р₂, V₁ и V₂, S₁ и S₂ снимаются с i-S диаграммы.

ΔU_S = (i₂ – P₂V₂) – (i₁ – P₁V₁)

В P-V диаграмме адиабата в области перегретого пара описывается уравнением

PV^k=const, где k=1,3

В области влажного насыщенного пара при x ≥ 0,7 адиабата также описывается уравнением PV^k=const, но показатель адиабаты принимается значением

k=1,035 +0,1х.

Для сухого насыщенного пара k=1,135.

На практике показатель адиабаты k берется одним значением, которое определяется аналогично показателю политропы по двум точкам:

,

д) Процесс при постоянной степени сухости

В отличии от газов у водяного пара есть еще один дополнительный изопроцесс, а именно процесс, протекающий в области влажного насыщенного пара при постоянном значении х.

A_x = q_x – ΔU_x

П ри получении приближенной формулы для q_x линия x=const в области влажного насыщенного пара между точками 1 и 2 на T-S диаграмме принята прямой.

Значения i₁ и i₂ а также Р₁ и Р₂, V₁ и V₂, S₁ и S₂ снимают с i-S диаграммы.

U_x = (i₂ – P₂V₂) – (i₁ – P₁V₁)