H, S – діаграма водяної пари

Для практичних теплових розрахунків парових процесів більш зручною у порівнянні з T, S – діаграмою є h, S – діаграма. На цій діаграмі ординатами служать значення ентальпії h, а абсцисами – величини ентропії S. Основна перевага цієї діаграми на відміну від T, S – діаграми, що особливо виявляється при різних розрахунках, полягає в тому, що в h, S – координатах величини а також і ентальпія перегрітої пари зображується лінійними відрізками, а не площами, як у системі координат T, S.

Порядок побудови h, S – діаграми аналогічний викладеному вище для T, S – діаграми. На неї також наносяться прикордонні криві води і пара, криві постійних тисків, ступенів сухості і температур. Координатами точок для нижньої прикордонної кривої (х=0) є величини h^/ і S^/, для верхньої (х=1) – h^// і S^//. Для точок з однаковим тиском, що лежать на прикордонних кривих, відстань по вертикалі дорівнює , а відстань по горизонталі . Якщо ці точки, наприклад (в) і (с), з'єднати прямою, то одержимо ізобару й одночасно ізотерму насиченої пари (Мал. 11.2). Дані для побудови прикордонних кривих беруть у таблицях.

З (мал.11.2) випливає ве/вс =нм/нб = ( _x/T_н)/(t/Т_н)=х, тобто аналогічно діаграмам р, v і Т, S ступінь сухості вологої пари h, S – діагр. визначається відношенням відрізка ізобари між прикордонними кривими. Тому криві постійного ступеня сухості будують так само, як і в Т, S – діаграмі, шляхом ділення відрізків ізобар між прикордонними кривими на рівне число частин і сполукою однойменних точок розподілом (х₁, х₂, х₃ і т.д.). Відрізки ізобар в області вологої пари є слабо розходящимися прямими похилими лініями. В області перегрітої пари ізобари піднімаються зліва на право, будучи трохи круче прямолінійної ізобари насиченої пари, і звернені опуклістю вниз. Подібний характер їх протікання підтверджується формулою .

Ця формула дозволяє визначити тангенс кута дотичної до ізобари з віссю абсцис і показує, що цей кут залежить від температури пари (збільшується при її зростанні), а виходить, і ізобари будуть кривими, які піднімаються зліва направо, і з опуклістю, зверненою вниз.

В області ж вологої пари ізобара – пряма лінія, тому що і нахил її до осі абсцис визначається температурою пари (чим

Мал. 11.2 більше температура, тим круче ізобара). Приведена формула показує також, що ізобари паротворення плавно переходять в ізобари пароперегрівання, причому якщо продовжити першу ізобару, то вона буде дотичною до другої. Оскільки кут нахилу дотичних у міру збільшення температури зростає, ізобари перегрітої пари різних тисків являють собою розбіжні криві лінії.

За початок координат приймається стан води в потрійній крапці, де h=0, S=0. Тому прикордонна крива рідини ОК виходить з початку координат. Обидві прикордонні криві сходяться в критичній т. К.

Ізотерми перегрітої пари також піднімаються ліворуч праворуч, але набагато положисто, ніж ізобари. Підйом ізотерм зменшується в міру їх видалення від верхньої прикордонної кривої, і вони асимптотично наближаються до горизонталей, будучи звернені опуклістю нагору. Такий характер зображення ізотерм порозумівається тим, що по мірі віддалення від області насичення перегріта пара наближається по своїх властивостях до ідеального газу, а для ідеального газу, як випливає з формули h=с_р Т ентальпія залежить тільки від температури, тобто лінія t=const одночасно є лініями h = const.

Ізохори в h, S – діаграмі також будують по точках за допомогою таблиць водяної пари, і вони являють собою криві аналогічні ізобарам, але які мають більш крутий вигин. Оборотна адіабата в координатах h, S (так само як і в Т, S – діаграмі) зображується прямою вертикальною лінією (S = const), що дуже зручно, і використовується при розрахунках паросилових установок.

Очевидно також, що кількість теплоти, яка підводиться до пари в ізобарному процесі, буде вимірятися різницею ординат кінцевої і початкової крапок процесу .

Таким чином, у h, S – діаграмі по положенню точки, яка відповідає деякому стану пари, можна легко визначити значення всіх параметрів цієї пари .

ЛЕКЦІЯ 12