Т, s – диаграмма водяного пара

Лекция 6

Если соединить одноимен­ные точки плавными кривыми, то получим нулевую изотерму I, каждая точка которой соответству­ет состоянию 1 кг воды при 0 °С и давлении р, нижнюю погра­ничную кривую II, представ­ляющую зависимость от давления удельного объема жидкости при температуре кипения, и верхнюю пограничную кривую III, дающую зависимость удельного объема сухого насыщенного пара от давления.

Определение параметров воды и пара.

Термодинамические парамет­ры кипящей воды и сухого насы­щенного пара берутся из таблиц теплофизических свойств воды и во­дяного пара.

Поскольку для изобарного про­цесса подве­денная к жидкости теплота

q=h₂–h₁,

то, применив это соотношение к про­цессу bc,получим:

q=h₂–h₁=r.

Величина r называется тепло­той парообразования и оп­ределяет количество теплоты, необ­ходимое для превращения одного килограмма воды в сухой насыщен­ный пар той же температуры.

Приращение энтропии в процес­се парообразования определяется формулой

.

За нулевое состояние, от которо­го отсчитываются величины s', s", h', h",принято состояние воды в тройной точке.

Так как состояние кипящей во­ды и сухого насыщенного пара оп­ределяется только одним парамет­ром, то по известному давлению или температуре из таблиц воды и во­дяного пара берутся значения v', v", h', h", s', s", r.

Удельный объем v_x, энтропия s_x и энтальпия h_x влажного насы­щенного пара определяются по правилу аддитивности

Непосредственно из таблиц взять параметры влажного пара нельзя. Их определяют по приве­денным выше формулам по задан­ному давлению (или температуре) и степени сухости.

Однофазные состояния некипя­щей воды и перегретого пара зада­ются двумя параметрами. По задан­ному давлению и температуре из таблиц воды и перегретого пара находят значения v, h, s.

Т, s – диаграмма водяного пара.

Для исследования различных про­цессов с водяным паром кроме таб­лиц используется Т, s -диаграмма (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Т, s -диаграмма водяного пара

Она строится путем пе­реноса числовых данных таблиц водяного пара                       в Т, s -координаты.

Состояние воды в тройной точке (s₀=0, T₀=273,15 К) изображается в диаграмме точкой b. Откладывая на диаграмме для разной темпера­туры значения s' и s", получим ниж­нюю и верхнюю пограничные кри­вые. Влево от нижней пограничной кривой располагается область жид­кости, между пограничными кривыми – двухфазная область влажного насыщенного пара, вправо и вверх от верхней пограничной кривой – область перегретого пара.

На диаграмму наносят изобары, изохоры и линии постоянной степе­ни       сухости.

На Т,s-диаграмме площадь под кривой процесса эквивалентна коли­честву теплоты, подведенной или отведенной от рабочего тела. Рабо­та любого обратимого цикла изо­бражается площадью цикла, поэто­му с помощью диаграммы можно определить термический КПД цик­ла.