h-t-p диаграмма

В практике h-p-t диаграмма очень широко применяется для определения теплотехнических понятий, как например

• испарения,
• конденсирования,
• парообразования при разгрузке давления (выпар),
• перегрева,
• степени влажности пара при редуцировании и т.д.

С помощью h-t-p диаграммы можно непосредственно определить теплотехнические свойства пара, которые также представлены и в таблице.

Таблица насыщенного пара

Расширенная таблица насыщенного пара от 0 до 100 бар

h-t-p диаграмма

1. На горизонтальной оси диаграммы показано давление пара.
2. На правой вертикальной оси – температура.
3. На левой вертикальной оси энтальпия.

Например, по правой оси можно определить, что температура кипения воды при давлении 50 бар составляет 264оС. По левой оси определяется, что энтальпия (теплосодержание) воды при этом составляет 1155 кДж/кг.

Верхняя кривая представляет линию сухого насыщенного пара.

Площадь, заключенную между линией насыщения воды и линией сухого насыщения пара, называют зоной испарения и конденсации или зоной переходного состояния.

В этой зоне присутствует вода

• как в состоянии пара,
• так и в состоянии конденсата.

Эта зона разделена на участки, ограниченные кривыми (х = 0,1 bis x = 0,9), значение которых будет объяснено позже (х = массовое соотношение пар/вода).

1. Площадь под линией насыщения – это зона состояния конденсат/вода.
2. Площадь выше линии сухого насыщенного пара – это зона состояния перегретого пара.
3. Точку схождения линии кипения и линии насыщения, называют критической точкой. В этой точке давление составляет 221,2 бар и ему соответствует температура 374,15 оС.

В критической точке тепловая энергия парообразования/конденсации уменьшена до нуля. За пределами этой точки вода не может находиться в жидком агрегатном состоянии, иначе говоря в этой зоне отсутствует возможность фазового перехода между жидкостью и паром.

Примеры:

По линии кипения определяем, что при давлении 10 бар энтальпия воды составляет 760 кДж/кг. Если воде придать тепловую энергию в количестве 200 кДж, то суммарная энтальпия составит 960 кДж. Значение 960 кДж на левой оси продлеваем по горизонтали до пересечения с линией 10 бар в зоне переходного состояния пар/конденсат.

Определяем, что точка пересечения находится на линии х = 0,1. Это значит, что после придания конденсату с температурой 180оС тепловой энергии 200 кДж испарилось 10% конденсата. Если же придать 840 кДж, то суммарная энтальпия составит 1600 кДж и при этом испариться 42% конденсата.

Обратный процесс: если насыщенный пар с давлением 10 бар и энтальпией 2776 кДж/кг отдает 400 кДж тепловой энергии, то остаточная суммарная энтальпия составит 2376 кДж/кг. Продлеваем горизонтальную линию от значения 2376 кДж/кг на левой оси до пересечения с линией 10 бар.

Результат – сконденсируется 10% пара.

Потери свежего пара

Конденсат как фактор стоимости

Аппаратное обеспечение и точки слива конденсата

Продолжение статьи: "h-t-p диаграмма. Редуцирование давления"

Источник: "Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010"

Получить консультацию и приобрести оборудование для паро-конденсатных систем можно по телефону (495) 268-0-242.