Изохорный процесс

Изохорный процесс может иметь место в случае теплообмена с внешней средой водяного пара, находящегося в сосуде постоянного объема. На рис. 6.27, 6.28, 6.29 изображен изохорный процесс 12 в Р,v-, T,s-, h,s- диаграммах.

В Р,v- диаграмме изохора 12 – вертикальная прямая (рис.6.27). Работа расширения в изохорном процессе равна нулю (=Рdv, dv=0, _v=0). Теплота изохорного процесса расходуется только на увеличение внутренней энергии пара:

q_v = u₂ - u₁ = h₂ - h₁ -v(Р₂ - Р₁) . (6.32)

В диаграмме Т,s теплота q_v изображается площадью под изохорным процессом 12 (рис. 6.28). Эта же площадь соответствует изменению внутренней энергии изохорного процесса. Поскольку s₂ > s₁, теплота и изменение внутренней энергии процесса 12 положительные.

По диаграмме h,s можно определить все необходимые параметры состояния (рис. 6.29) для расчета теплоты и изменения внутренней энергии изохорного процесса.

Изобарный процесс

На рис. 6.30, 6.31, 6.32 изображен изобарный процесс 12 в Р,v-, T,s-, h,s- диаграммах. В точке 1 этого процесса водяной пар находится в области влажного насыщенного пара, поэтому его состояние может быть задано любой парой параметров, кроме Р₁ и t₁, так как в этой области изобара совпадает с изотермой. Вторая точка процесса находится в области перегретого пара и состояние пара здесь определяется любой парой параметров.

В диаграмме Р,v изобара представляет горизонтальную прямую 12 (рис. 6.30), площадь под которой соответствует работе изменениия объема, определяемой по формуле

. (6.33)

Количество теплоты в изобарном процессе соответствует изменению энтальпии (q = dh - vdР, dР = 0, dq_p = dh_p) и определяется как

q _p = h₂ - h₁. (6.34)

В

Рис. 6.31. Изобарный процесс в T, s - диаграмме

Рис. 6.32. Изобарный процесс в h, s - диаграмме

Т,s- диаграмме (рис. 6.31) теплота q_p представлена площадью под процессом, в h,s- диаграмме (рис. 6.32) – отрезком прямой в виде разности ординат. Изменение внутренней энергии изобарного процесса подсчитывается по формуле

u₂ - u₁ = (h₂ - Рv₂) -(h₁ - Рv₁) = h₂ - h₁ - Р(v₂ - v₁) = q_p - _p . (6.35)

Изотермический процесс

На рис. 6.33, 6.34, 6.35 изображен изотермический процесс 12 в Р,v-, T,s-, h,s- координатах. Определение параметров в начальной и конечной точках процесса аналогично предыдущим процессам.

Работа расширения изотермического процесса изображается площадью под процессом 12 в Р,v- координатах (рис. 6.33) и рассчитывается исходя из первого закона термодинамики:

 _т = q - (u₂ - u₁). (6.36)

В Т,s- диаграмме изотерма – горизонтальная прямая. Площадь под изотермическим процессом 12 в T,s- диаграмме представляет теплоту (рис. 6.34), которая может быть подсчитана по формуле

q_т = T(s₂ - s₁). (6.37)

В h,s- диаграмме (рис. 6.35) изотерма 12 – сложная кривая линия в области влажного пара, совпадающая с изобарой. Подсчет изменения внутренней энергии изотермического процесса ведется традиционным для водяного пара образом, через энтальпию:

u ₂ - u₁ = h₂ - h₁ - (Р₂v₂ - Р₁v₁).