2. Побудова процесів водяної пари в і-s діаграмі

Для побудови процесу в діаграмі необхідно знати: два початкових параметри, характерну лінію процесу і один кінцевий параметр.

Характерні лінії процесів

Ізобарний – проходить по лінії Р = const.

Ізохорний – проходить по лінії v = const.

Ізотермічний – проходить по лінії t = const.

Адіабатний – проходить по лінії s = const.

Дроселювання - проходить по лінії і = const.

Побудову процесу проводять так. Початкова точка процесу 1 знаходиться в місці перетинання ліній двох початкових параметрів. З цієї точки рухаються по характерній лінії процесу до перетинання з лінією кінцевого параметру і отримують кінцеву точку процесу 2. Всі інші лінії, які проходять через точку 1 або 2 визначають невідомі нам раніше параметри стану в початковій і кінцевій точках процесу. Початкова точка процесу може бути задана комбінацією будь-яких двох параметрів із шести.

3. Процеси водяної пари в і-s діаграмі

   1. Ізобарний процес

В ізобарному процесі тиск не змінюється: Р = const. Розглянемо побудову процесів на прикладах. Нехай початковий стан водяної пари задається ізобарою Р₁=0,02 МПа і х = 0,9. Пара ізобарно підігрівається до температури t₂ = 200 ^оС. Для побудови процесу знаходимо в діаграмі точку перетину ізобари Р₁ і лінії ступеню сухості х₁, рис. 2.2, що дає початкову точку процесу 1. Опустимось з цієї точки на координату s і визначимо раніше невідому нам ентропію s₁ = 7,2 кДж/(кгК); опустившись на координату і, визначимо ентальпію і₁ = 2370 кДж/кг. Піднявшись по ізобарі до лінії х = 1 визначимо t₁ = 60 ^оС. Через точку 1 проходить ізохора v₁ = 7,3 м³/кг. Точка 1 знаходиться між ізохорами 5 м³/кг та 10 м³/кг. Величина v₁ визначається по правилу пропорції. З точки 1 рухаємось по лінії ізобари Р₁ = 0,02 МПа до точки перетину з ізотермою t₂ = 200 ^оС і отримуємо кінцеву точку процесу 2. У цій точці раніше невідомі параметри s₂ = 8,59 кДж/(кгК), і₂ = 2880 кДж/кг, v₂ = 11,5 м³/кг, задані параметри Р₂ = 0,02 МПа, t₂ = 200 ^оС. Лінію ізобарного процесу 1-2 наводимо більш товстою лінією. Процес побудований.

Кількість теплоти, підведеної до 1 кг пари в ізобарному процесі, кДж/кг

q_p = i₂ – i₁

Робота ізобарного процесу, кДж/кг

l_p = P₁(v₂ - v₁).

Якщо у процесі пара нагрівається, то по лінії Р = const рухаються уверх, якщо охолоджується, то вниз. У точці 1 пара волога насичена, а у точці 2 – перегріта.

Рис. 2.2. Ізобарний процес

2. Ізохорний процес

В ізохорному процесі питомий об’єм пари не змінюється: v = const = v₁ = v₂. Нехай початковий стан пари задається ізобарою Р₁ = 0,014 МПа та ізохорою v₁ = 10 м³/кг. До пари в ізохорному процесі підводиться теплота, пара нагрівається і в кінці нагрівання тиск стає Р₂ = 0,03 МПа. Початкову точку процесу знаходимо в місці перетину ізобари Р₁ і ізохори v₁, рис. 2.3. У цій точці задані параметри Р₁ і v₁, визначаємо раніше невідомі параметри. Через точку 1 проходить лінія ступеню сухості х₁ = 0,94. Опустившись на осі координат, визначаємо ентальпію і₁ = 2450 кДж/кг, ентропію s₁ = 7,6 кДж/(кгК). Піднявшись по ізобарі до лінії х = 1 визначаємо t₁ = 54 ^оС. Із точки 1 рухаємось по ізохорі v₁ = 10 м³/кг уверх до точки перетину з ізобарою Р₂ = 0,03 МПа і отримуємо кінцеву точку процесу 2. Визначаємо невідомі параметри цієї точки, це будуть лінії, які проходять через точку 2: і₂ =3200 кДж/кг, s₂ =9,04 кДж/(кгК), t₂ = 370^оС. Лінію ізохорного процесу 1-2 наводимо більш товстою лінією. Процес побудований.

Рис. 2.3. Ізохорний процес

Кількість теплоти, підведеної в ізохорному процесі

q_ = U = i₂ – i₁ - v(P₂ – P₁),

де U – зміна внутрішньої енергії.

Робота ізохорного процесу l_v = 0.

Якщо теплота до пари підводиться, то по ізохорі рухаються уверх, якщо відводиться – униз. У точці 1 пара волога насичена, а у точці 2 – перегріта.