Из-за сложности аналитических зависимостей для реальных газов наряду с табличными данными используют графические методы решения теплотехнических задач. Среди диаграмм наиболее широкое распространение получила hs-диаграмма водяного пара (приложение Д).
Достоинством этой диаграммы является то, что техническая работа и количество теплоты на ней изображаются отрезками линий, а не площадями, как в Ts-диаграмме. Диаграмма строится путем переноса числовых данных таблиц водяного пара в hs-координаты (рис. 1.20).
За начало координат принято состояние воды в тройной точке (s # = 0; ho = 0). При построении этой диаграммы прежде всего на ней с табличными данными наносят обе предельные кривые, т.е. для различных состояний кипящей воды и сухого насыщенного пара наносят значение энтальпии и энтропии для воды при температуре кипения и для сухого насыщенного пара. Затем строят изобары и изотермы, которые в области влажной насыщенного пара совпадают. Линии изобар-изотерм в области влажного пара представляют собой веер прямых наклонных линий, тангенс угла наклона которых равна абсолютной температуре данного состояния. Крайняя изобары критического давления идет наиболее круто. Отсюда следует, что точка К лежит не на вершине, как в Ts-диаграмме, а на левом склоне предельной кривой.
В области перегретого пара изобары и изотермы расходятся, изобары имеют логарифмическую зависимость, а изотермы постепенно переходят в горизонтальные прямые. На диаграмму наносят линии постоянного удельного объема, идущие круче изобар. В области влажной насыщенного пара также наносят линии постоянного степени сухости.
hs-Диаграмма очень удобна в использовании. Для определения параметров водяного пара необходимо просто найти на диаграмме точку, которая соответствует данному состоянию. При нахождении точки на hs-диаграмме необходимо знать
- В области влажного пара - 2 параметра: X и Р (Т, v)
- Кипящая вода (линия АК) - 1 параметр: Р (Т, v)
- Сухая насыщенный пар (линия КВ) - 1 параметр: Р (Т, v)
- Перегретый пар - 2 параметра: Р и Т.
Конечно всю диаграмму не выполняют, а строят только ее верхнюю часть, которая наиболее часто используется в практике расчетов (см. рис. 1.20). Это дает возможность изображать ее в более крупном масштабе.
Для анализа работы паросиловых установок большое значение имеют изохорный, изобарный, изотермический и Адиабатный процесс. Расчеты этих процессов можно выполнить либо с помощью таблиц воды и водяного пара, или с помощью hs-диаграммы. Первый способ более точный, но второй более простой и наглядный.
Общий метод расчета по диаграмме заключается в следующем. По известным параметрам наносится исходное состояние рабочего тела, затем проводится линия процесса и определяются его параметры в конечном состоянии. Далее рассчитывают изменение внутренней энергии, определяют количество теплоты и работу в данном процессе. Рассмотрим основные термодинамические процессы на hs-диаграмме.