Diagrama Mollier
Diagrama Mollier este o diagramă termodinamică care reprezintă entalpia unui sistem (care poate fi un amestec sau o substanță chimică ) în funcție de alte mărimi termodinamice . [1] Exemple de mărimi termodinamice indicate în diagramă pot fi volumul , temperatura și presiunea sistemului. [1]
Dacă axa ordonată a diagramei raportează entalpia (h), iar axa absciselor raportează entropia (ele), vorbim mai specific despre o diagramă entalpie-entropie sau diagramă hs .
Diagrama Mollier poartă numele fizicianului și inginerului austriac Richard Mollier , care a introdus-o pentru prima dată în 1906.
Aplicații
Utilizată în mod special este diagrama Mollier a amestecului aer - apă , care reprezintă entalpia sa în funcție de entropie, volum , presiune , temperatură și titru de vapori , raportând entalpia pe axa ordonată și pe entropia axei abscisei sau titlul aburului. [2] Această diagramă este corespondentul european al diagramei psihometrice anglo-americane, [2] întrucât ambele conțin informații identice, dar reprezentate diferit. [2]
Diagramele Mollier ale amestecului aer-apă sunt adesea utilizate pentru proiectarea și analiza centralelor electrice , a turbinelor cu abur , a compresoarelor și a sistemelor de refrigerare . [3]
Diagrama Hs
Această intrare sau secțiune despre subiectul termodinamicii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Citirea diagramei hs
Pentru a citi diagrama hs, este necesar să identificați punctele de pe ea care descriu starea inițială și finală a unei transformări .
Trebuie cunoscuți doi parametri care identifică în mod unic un punct de pe diagramă care definește starea apei de abur. Celelalte puncte cunoscute sunt identificate și liniile care reprezintă transformările suferite de vapori sunt trasate, unind punctele.
Diagrama este reprezentată pe un plan cartezian unde entropia apare pe abscisă și entalpia pe ordonată. Cele două funcții de stare sunt corelate printr-o ecuație care exprimă variația entalpiei , ca o funcție a unei variații entropice corespunzătoare :
dU este variația energiei interne a sistemului: din prima lege a termodinamicii știm că variația energiei interne este suma dintre căldura absorbită de sistem și munca depusă de sistem asupra mediului (pozitivă dacă este achiziționată, negativă dacă vândut sau criteriu egoist).
Din a doua lege a termodinamicii obținem dQ rev = TdS:
Reprezentarea unei curbe izobare
Lucrând la presiune constantă, se obține o curbă izobară și ecuația devine:
Se pare că panta curbei izobare este temperatura sistemului:
Prin urmare, este posibil să observăm tendința izobarelor în diagrama Mollier știind că entalpia și entropia sunt legate de temperatură prin următoarele relații:
- (cp este căldura specifică a sistemului)
Să luăm în considerare, de exemplu, diagrama Mollier referitoare la apă:
- La temperaturi scăzute avem solidul și prin relațiile anterioare putem obține entalpia și entropia, care își vor asuma valori destul de scăzute datorită unei călduri specifice mici.
- Prin furnizarea de căldură suplimentară sistemului, vom avea o creștere a temperaturii până la punctul de topire. În timpul schimbării de stare, izobarul va fi o linie dreaptă care va avea temperatura de topire a sistemului ca un coeficient unghiular.
- Schimbarea entalpiei schimbării de stare este reprezentată de a tranziția și schimbarea entropiei este:
În timpul unei schimbări de stare este posibil să se determine compoziția relativă a celor două faze prin intermediul regulii pârghiei .
- La sfârșitul tranziției de fază vom avea apă lichidă. Continuând să furnizeze căldură, temperatura crește și se aplică aceleași considerații ca și pentru solid: este deci posibil să se calculeze schimbarea entalpiei și entropiei din relațiile anterioare prin introducerea cp a lichidului.
Temperatura crește până la punctul de fierbere, unde izobarul devine din nou o linie dreaptă.
În diagrama Mollier sunt reprezentate și izoterme, care în timpul schimbărilor de stare coincid cu izobarele.
Diagrama Tx sau HX
Diagrama tx este o diagramă specială Mollier în care temperatura (t) este prezentată pe axa ordonată și titlul vaporilor (x) este prezentat pe axa absciselor.
Se obține pornind de la diagrama hx (sau ix unde hoi reprezintă entalpia) deformată corespunzător. Izotermele sunt reprezentate pe graficul hx, în acest moment se ia ca referință izoterma la 0 ° C, care interceptează axa entalpiei la valoarea 0kJ / kg, graficul este apoi întins prin rotirea izotermei la 0 ° C până la să o facă să devină orizontală, păstrând ordonata fixă [4] . Graficul care ne este prezentat acum arată pe noua abscisă (paralelă cu izoterma la 0 ° C) valorile titlului vaporilor (ale căror linii de izotitol au rămas paralele și verticale) în timp ce pe ordonate avem valorile temperaturii .
În cazul amestecului aer-apă, acesta este perfect echivalent cu diagrama psihrometrică a lui Carrier , care poate fi urmărită înapoi prin transformări geometrice simple. [5] .
În mod specific, curbele albastre din figură se referă la umiditatea relativă - indicată cu φ sau Ur - unde valoarea 1 corespunde cu 100% umiditate sau curba de saturație, în timp ce curbele roșii sunt relative la izoterme, în timp ce cele negre sunt oblice la izoentalpicul . În diagrame mai complete [6] [7] , pe lângă temperatura bulbului uscat , se notează temperatura bulbului umed , presiunea vaporilor și volumul specific de aer umed.
Cum citiți diagrama
Deoarece acest grafic este obținut dintr-o transformare a diagramei hx, cu excepția titlului vaporilor, celelalte mărimi nu pot fi citite pe linii paralele cu axele de coordonate (a căror valoare este de obicei prezentă pe axă ca pe un plan cartezian clasic) . Putem considera diagrama ca suprapunerea a două planuri: cel tx (unde izotitlele sunt linii verticale și izotermele pot fi aproximate la liniile orizontale) și cel h-φ (unde entalpia este reprezentată pe linii aproape paralele, oblică în raport cu izotermele și umiditatea relativă este reprezentată în funcție de curbele caracteristice).
Prin urmare, pe această diagramă este posibil să extrapolăm 4 informații diferite: t, h, φ și x. Referindu-ne la imagine, pentru fiecare punct al diagramei, urmărind verticala, putem găsi cantitatea de abur prezentă pe kg de aer uscat, urmând liniile roșii (izoterme) găsim temperatura, urmând liniile negre oblic (isoentalpic) ) găsim valoarea entalpiei și în cele din urmă cu curbele în albastru putem obține umiditate relativă [8] .
Mai mult, într-un mod complet similar cu ceea ce se face cu diagrama Carrier, este posibil să extrapolăm punctul de rouă : luând un punct pe diagramă, verticala este adusă până la intersecția cu curba de saturație (φ = 100%) apoi urmează izoterma care va indica temperatura dorită. Temperatura bulbului umed se găsește în schimb începând de la punct și urmând isoentalpicul până la curba de saturație și apoi izoterma pentru a găsi valoarea. [9]
Notă
- ^ A b(EN) Dicționar Merriam-Webster, "diagrama Mollier"
- ^ a b c ( EN )Fizica conservării, "Diagrama Mollier și diagrama psihrometrică"
- ^(RO) S. Bobby Rauf, „Termodinamica de bază: entalpia, entropia, diagrama Mollier și tabelele cu abur” Depus pe 21 august 2016 în Internet Archive .
- ^ Diagrama de deformare hx în tx
- ^(EN)Fizica conservării, "Diagrama psihrometrică"
- ^ Grafic psihrometric Mollier (SUA)
- ^ Grafic psihrometric (SI)
- ^ Elemente de psihrometrie, Universitatea din Pisa
- ^ Aerul umed și utilizarea diagramei psihrometrice, Universitatea din Florența
Elemente conexe
- Diagrama Andrews
- Diagrama entropică
- Diagrama fazelor
- Entropie (termodinamică)
- Generator de aburi
- Psihometrie
- Turbină cu abur
Alte proiecte
- Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe diagrama lui Mollier
Controlul autorității | Thesaurus BNCF 19347 · LCCN (EN) sh85086604 |
---|