Диаграмма энтальпии-энтропии

Диаграмма энтальпия-энтропия , также известная как H – S диаграмма или диаграмма Молье , отображает общее количество тепла в зависимости от энтропии. ^{[ 1 ]} описывающая энтальпию системы термодинамической . ^{[ 2 ]} Типичная диаграмма охватывает диапазон давления 0,01–1000 бар и температуру до 800 градусов Цельсия . ^{[ 3 ]} Он показывает энтальпию $H$ по внутренней энергии $U$ , давление $p$ и объем $V$ используя отношения $H=U+pV\,\!$ (или, в терминах удельной энтальпии , удельной энтропии и удельного объема , $h=u+pv\!$ ).

История

Диаграмма была создана в 1904 году, когда Рихард Молье рассчитывал общее количество тепла. ^{[ 4 ]} $H$ против энтропии $S$ . ^{[ 5 ]}^{[ 1 ]}

На конференции по термодинамике 1923 года, проходившей в Лос-Анджелесе, было решено назвать в его честь «диаграммой Молье» любую термодинамическую диаграмму, использующую энтальпию в качестве одной из своих осей. ^{[ 6 ]}

Подробности

Диаграмма Молье (диаграмма), единицы I–P

На схеме нанесены линии постоянного давления, постоянной температуры и объема, поэтому в двухфазной области линии постоянного давления и температуры совпадают. ^{[ 7 ]} Таким образом, координаты на диаграмме обозначают энтропию и тепло . ^{[ 8 ]}

Работа , совершаемая в процессе паровых циклов , представлена длиной $h$ , поэтому ее можно измерить напрямую, тогда как на диаграмме T – s ее необходимо вычислять с использованием термодинамической зависимости между термодинамическими свойствами. ^{[ 1 ]}

В изобарном процессе давление остается постоянным, поэтому тепловое взаимодействие представляет собой изменение энтальпии. ^{[ 2 ]}

В изоэнтальпийном процессе энтальпия постоянна. ^{[ 2 ]} Горизонтальная линия на диаграмме представляет собой изоэнтальпический процесс.

Вертикальная линия на графике h – s представляет изэнтропический процесс. Процесс 3–4 в цикле Ренкина является изоэнтропическим , когда паровая турбина называется идеальной. Таким образом, процесс расширения в турбине можно легко рассчитать с помощью диаграммы h–s, когда процесс считается идеальным (что обычно и происходит при расчете энтальпий, энтропий и т. д. В дальнейшем отклонения от идеальных значений и они могут быть устранены). рассчитано с учетом изоэнтропического КПД используемой паровой турбины.)

Линии постоянной степени сухости ( x ), иногда называемые качеством , рисуются во влажной области, а линии постоянной температуры — в перегретой области. ^{[ 3 ]} X обозначает долю (по массе) газообразного вещества во влажной области, остальное представляет собой капли коллоидной жидкости. Выше жирной линии температура выше точки кипения, а сухое (перегретое) вещество представляет собой только газ.

В общем, такие диаграммы не показывают значения удельных объемов , а также не показывают энтальпий насыщенной воды при давлениях порядка тех, которые наблюдаются в конденсаторах на тепловых электростанциях . ^{[ 3 ]} Следовательно, диаграмма полезна только для изменения энтальпии в процессе расширения парового цикла. ^{[ 3 ]}

Приложения и использование

Его можно использовать в практических приложениях, таких как соложение , для представления системы зерно-воздух-влага. ^{[ 9 ]}

Базовые данные о свойствах диаграммы Молье идентичны психрометрической диаграмме . На первый взгляд может показаться, что между диаграммами мало сходства, но если пользователь повернет диаграмму на девяносто градусов и посмотрит на нее в зеркало, сходство станет очевидным. Координатами диаграммы Молье являются энтальпия h и влажность x . Координата энтальпии перекошена , а линии постоянной энтальпии параллельны и равномерно расположены.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Р.К. Раджпут (2009), Инженерная термодинамика , Серия Infinity Science / Инженерная серия (3-е изд.), Jones & Bartlett Learning, стр. 77, ISBN 978-1-934015-14-8 , получено 25 июня 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с YVC Rao (2004), Введение в термодинамику , Universities Press, стр. 70, ISBN 978-81-7371-461-0 , получено 25 июня 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д TD Eastop, А. Макконки (15 марта 1993 г.), Прикладная термодинамика для инженеров-технологов (5-е изд.), Longman, ISBN 978-0-582-09193-1
^ «общее тепло» используется эквивалентно термину «энтальпия», придуманному только после 1904 года и более широко используемому с ок. 1920-е годы.
^ Молье, Р. (20 февраля 1904 г.). «Новые диаграммы для инженерной термодинамики» . Журнал Ассоциации немецких инженеров (на немецком языке). 48 (8): 271–275.
^
См.:
- Молье, Р. (8 сентября 1923 г.). «Новая диаграмма для смесей водяного пара и воздуха». Журнал Ассоциации немецких инженеров (на немецком языке). 67 :869-872.
- Английский перевод: Моллиер, Ришар (декабрь 1923 г.). «Новая диаграмма для смесей водяного пара и воздуха». Машиностроение . 45 : 703–705.
^ YVC Рао (2001), Термодинамика , Universities Press, стр. 113, ISBN 978-81-7371-388-0 , получено 25 июня 2010 г.
^ Роберт Ч. Хек (2008), Паровой двигатель и турбина - учебник для инженерных колледжей , читайте книги, ISBN 978-1-4437-3134-8 , получено 25 июня 2010 г.
^ Деннис Эдвард Бриггс (1998), Солод и соложение , Springer, стр. 499, ISBN 978-0-412-29800-4 , получено 25 июня 2010 г.

[n1-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Р.К. Раджпут (2009), Инженерная термодинамика , Серия Infinity Science / Инженерная серия (3-е изд.), Jones & Bartlett Learning, стр. 77, ISBN 978-1-934015-14-8 , получено 25 июня 2010 г.

[rao-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с YVC Rao (2004), Введение в термодинамику , Universities Press, стр. 70, ISBN 978-81-7371-461-0 , получено 25 июня 2010 г.

[east-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д TD Eastop, А. Макконки (15 марта 1993 г.), Прикладная термодинамика для инженеров-технологов (5-е изд.), Longman, ISBN 978-0-582-09193-1

[4] «общее тепло» используется эквивалентно термину «энтальпия», придуманному только после 1904 года и более широко используемому с ок. 1920-е годы.

[5] Молье, Р. (20 февраля 1904 г.). «Новые диаграммы для инженерной термодинамики» . Журнал Ассоциации немецких инженеров (на немецком языке). 48 (8): 271–275.

[6] См.:
Молье, Р. (8 сентября 1923 г.). «Новая диаграмма для смесей водяного пара и воздуха». Журнал Ассоциации немецких инженеров (на немецком языке). 67 :869-872.

Английский перевод: Моллиер, Ришар (декабрь 1923 г.). «Новая диаграмма для смесей водяного пара и воздуха». Машиностроение . 45 : 703–705.

[7] Молье, Р. (8 сентября 1923 г.). «Новая диаграмма для смесей водяного пара и воздуха». Журнал Ассоциации немецких инженеров (на немецком языке). 67 :869-872.

[8] Английский перевод: Моллиер, Ришар (декабрь 1923 г.). «Новая диаграмма для смесей водяного пара и воздуха». Машиностроение . 45 : 703–705.

[7] YVC Рао (2001), Термодинамика , Universities Press, стр. 113, ISBN 978-81-7371-388-0 , получено 25 июня 2010 г.

[steam-8] Роберт Ч. Хек (2008), Паровой двигатель и турбина - учебник для инженерных колледжей , читайте книги, ISBN 978-1-4437-3134-8 , получено 25 июня 2010 г.

[9] Деннис Эдвард Бриггс (1998), Солод и соложение , Springer, стр. 499, ISBN 978-0-412-29800-4 , получено 25 июня 2010 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]