Диаграмма I-s водяного пара.

При исследование тепловых процессов с водяным паром широко пользуются диаграммой. При построение диаграммы по оси откладывается ординат энтальпия пара, а по оси абсцисс-энтропия. За начало координат примем то состояние воды в тройной точке ( 0⁰С), где S₀=0 и . Пользуясь опытными данными, на диаграмму прежде всего наносят пограничные кривые жидкости и пара сходящиеся в критической точке К.

Нижняя пограничная кривая начинается из начала координат ( Верхняя пограничная кривая от точки К. Ниже верхней пограничной кривой (ВПК) расположена область влажного насыщенного пара.

На диаграмму также наносятся изохоры, изобары, изотермы и линии равной сухости.

Рис 1.21- диаграмма водяного пара.

Изобары в области насыщенного пара ( ниже ВПК) прямые линии, являющиеся одновременно изотермами. При переходе в область перегретого пара изотермы и изобары разделяются и каждая из них представляет собой отдельную кривую. Изобары поднимаются вверх, а изотермы представляют собой кривые линии, обращенные выпуклостью вверх. При низких давлениях изотермы весьма близки к горизонтальным линиям. С повышением давления кривая изотерм увеличивается.

На диаграмму наносятся сетка изохор, которые имеют вид кривых, поднимающихся более круто вверх по сравнению с изобарами.

Адиабатный процесс в диаграмме изображается вертикальной прямой. Поэтому все вертикальные линии в диаграмме представляют собой адиабаты.

Диаграмма позволяет быстро определить характер пара с достаточно высокой для технических расчетов точностью, дает возможность определить энтальпию пара и разности энтальпий в виде отрезков прямой, а не площадью, как в TS-диаграмме.

По i - S диаграмме Вукаловича можно определить:

1. Количество теплоты участвующей в процессе ; (1.109)

2. Работу, производимую паром: кДж/кг (1.110)

3. Изменение внутренней энергии пара: кДж/кг ; (1.111)

4. Изменение энтропии пара в процессе ; кДж/кг (1.112)

Графоаналитический метод расчета процессов с водяным паром.

1. Изобарный процесс.

Рис 1.22-Изобарный процесс с водяным паром на диаграмме.

Изобарный процесс 1p2p является процессом расширения и протекает с подводом теплоты.

Начальное состояние водяного пара : 1р: р₁;t₁;V₁; ;S₁.

Конечное состояние водяного пара характеризуется точкой: 2р: p₂; t₂; V₂, ; S₂

; ; .

2. Изохорный процесс.

Рис 1.23

Процесс идет подводом тепла, повышением P и Т.

Точка 1V: p₁; t₃; V₃; ; S₁ Точка 2V: p₂; t₅; V₃; ; S₂

При работа пара равна нулю.

; .

3. Изотермический процесс T=const

Рис. 1.24

Процесс 1t2t является процессом расширения водяного пара и идет с подводом тепла: .

Начальное состояние водяного пара характеризуется точкой: 1t: t₅: V₁p₁; S₁;

Конечное состояние водяного пара характеризуется точкой: 2t: t₅: V₂p₂; S₁;

Количество тепла, участвующее в процессе:

(1.113)

В изотермическом процессе с водяным паром внутренняя энергия пара не остается постоянной ( в отличии от идеального газа) и определяется соотношением: (1.110)

Работа, выполняемая паром: (1.114)

4. Адиабатный процесс:

Рис.1.25

Процесс представляет собой адиабатное сжатие пара. Так как процесс идет без теплообмена с окружающей средой то, работа, затраченная на сжатие, идет как изменение внутренней энергии пара:

;

Для водяного пара коэффициент Пуассона не является отношением теплоемкостей, как для идеального газа, а выбирается опытным путем. Для сухого насыщенного пара:

Для перегретого пара

Для влажного пара: