Парна водна енергия
ДИАГРАМА T S
В температурната диаграма T/S повърхностите представляват количества топлина.
На ординатата Т температурата започва при -273,15 ° C, т.е. абсолютна нула (всички атоми са неподвижни).
На абсцисата S = ентропия: количество, използвано в термодинамиката, което не е необходимо да се знае, за да се разбере диаграмата (за любопитното S = Сума на dQ/T).
За преминаване на флуид под налягане P1 от температура TA към TB е необходимо да се донесе количество топлина, равно на повърхността, нарязана в оранжево. Колкото по-голяма е повърхността, толкова по-висока е ТБ.
За водата измерихме количествата топлина, необходими за преминаване от едно състояние (налягане, температура) в друго: след много измервания получаваме TS диаграмата на водата отдолу, като свързваме точките на същото налягане (зелени криви).
ДИАГРАМА НА ВОДАТА
Нека следваме зелената крива 1b (1 бара = атмосферното налягане):
Ако водата се нагрява до 1b при 0 ° C, нейната температура ще се повиши от 0 до 100 ° C. Площта под тази крива (жълто люпене) показва количеството на използваната топлина (числена стойност = 426 кило джаула на кг вода: kj/kg).
Ако продължите да загрявате, температурата ще се задържи на 100 ° C и водата ще се изпари. Площта под кривата (червено люпене) показва количеството на използваната топлина (числова стойност = 2271 kj/kg). Ако използваме 3/4 от тази топлина, ще има 75% пара и 25% вода: казваме, че титърът на парите е 0,75. (точката на кривата ще бъде вътре в синята крива на камбаната)
Ако продължим да загряваме, температурата на парата ще се повиши. Площта под кривата (оранжево люпене) показва количеството на използваната топлина (колкото повече площта се увеличава, толкова повече температурата се увеличава).
Виждаме други зелени криви за налягания 10b, 20b и 100b. Ако свържем началната и крайната точки на кипене за различните налягания, ще получим синята камбановидна крива (нейният връх съответства на критичната точка 220 b 374 ° C).
При атмосферно налягане е необходимо 5,3 пъти повече топлина, за да се изпари 1 кг вода, отколкото да се нагрее от 0 до 100 ° С.
При налягане от 20 b това съотношение се променя на 2,1 (920 kj/kg за нагряване на водата и 1941 kj/kg за изпаряване).
За вода при критично налягане цялата топлина се използва за нагряване на водата (няма повече изпаряване).
Колкото по-високо е налягането, толкова повече топлина е необходима, за да заври водата.
При ниско налягане е важна енергията на трансформация на водна пара: В машините виждаме важността на използването на пара до най-ниското възможно налягане за възстановяване на възможно най-много енергия. (Пример за машина на Титаник: турбината, която работи само от 0,6 до 0,07 бара, осигурява мощност, равна на 60% от тази на машините с тройно разширение, които въпреки това използват пара при 15 до 0,6 бара. Вижте страницата с машини).
Колкото повече се повишава налягането, толкова по-близо са кривите на налягане. По този начин площта между криви 1b и 10b е по-голяма, отколкото между криви 10b и 20b.
Пример:
да се загрее от 0 ° C, след което да се изпари при налягане 42 mb (30 ° C) 1 kg вода е необходимо да се изразходват 2570 kj.
ако отидем до 1 b (100 ° C) трябва да добавим 127 kj
ако стигнем до 10 b (180 ° C), трябва да добавим 127 kj
ако стигнем до 20 b (213 ° C), трябва да добавим 30 kj
(количеството топлина, което трябва да добавите, е малко, когато налягането се увеличи: точката на пресичане зелена крива/синя крива се издига, което увеличава повърхността, но също се движи наляво, което я намалява)
Изтеглете pdf файл на диаграмата T S: Diagramme-Ts-eau.pdf
Страница за преобразуване на енергийни единици (kwh, kcal, kj, kg въглища/ch h): преобразувател