/S-диаграмма водяного пара

Наиболее удобной для расчетных целей является /s-диаграмма. Это связано с тем, что удельные количества теплоты и работы изображаются не площадями, как это имеет место в 7sи ра-диаграммах, а отрезками линий (рис. 4.4).

Рис. 4.4. /s-диаграмма водяного пара.

За начало координат в /s-диаграмме принято состояние воды в тройной точке, где So = 0 (допущение) ц = 0. По оси абсцисс откладывается удельная энтропия, а, но оси ординат — удельная энтальпия. На основе данных таблиц водяного пара на диаграмму наносятся пограничные кривые жидкости (АК) и пара (КВ) (соответственно нулевой 1 = 0и единичной х = 1 степени сухости), сходящиеся в критической точке К.

Изобары (р = const) в области влажного пара являются прямыми наклонными линиями, берущими начало на пограничной кривой нулевой степени сухости, к которой они являются касательными. В этой области изобары и изотермы совпадают, т. е. они имеют одинаковый угол наклона к оси абсцисс. Для любой изобары-изотермы.

где ср — угол наклона изобар к оси s; T_s — температура насыщения, неизменная для данного давления всюду между пограничными кривыми АК и КВ.

В области перегретого пара (правее и выше кривой х = 1) изобары имеют вид кривых, отклоняющихся вверх с выпуклостью, направленной вниз. Изотермы в этой области отклоняются вправо, и их выпуклость направлена вверх.

Изобара АВу соответствует давлению в тройной точке р$ = 0,611 МПа. Область диаграммы, расположенная ниже тройной точки, характеризует различные состояния смеси пара и льда.

Между кривыми АК и КВ наносится сетка линий постоянной степени сухости (х = const) пара, сходящихся в критической точке К.

Кроме того, на диаграмму наносится сетка изохор, имеющих вид кривых, поднимающихся вверх (как в области влажного, так и в области перегретого пара) более круто, чем изобары. На 7л-диаграмме (см. рис. 4.3) изохоры не приведены.

В практических расчетах обычно используется лишь область диаграммы, расположенная в правом верхнем углу. В связи с этим начало координат переносится из точки 0 в точку 0', что дает возможность изображать диаграмму в большем масштабе.

«-диаграмма широко применяется для расчета процессов с водяным паром. Общий метод состоит в следующем.

• 1. По заданным начальным параметрам, характеристике процесса и заданному конечному параметру в «-диаграмме находится график процесса.
• 2. По начальной и конечной точкам процесса находятся все основные параметры пара в этих точках.
• 3. Определяется изменение внутренней энергии по формуле

• 4. Определяется теплота процесса по формулам:
  • а) процесс v = const: q = и₂— щ = i₂— i — v (p₂ — p 1);
  • б) процесс p = const: q = i₂ — i,
  • в) процесс T= const: q = T (s₂ — s_f);
  • г) процесс s = const: <7 = 0.
• 5. Определяется удельная работа по формуле

Все рассмотренные выше диаграммы в pv-, Ts- и «-координатах в соответствующих масштабах строятся на основе таблиц параметров, полученных из опытных и теоретических данных. Наиболее точные таблицы для водяного пара разработаны в Московском энергетическом институте под руководством проф. М. П. Вукаловича [14, 15].