Hődiagramok (entrópia és entalpia)

A gőz (gáz) kompressziójának vagy bővítésének adiabatikus folyamata a külső környezettel való hőcserélés nélkül zajlik le, azaz anélkül, hogy a külső hő hatására beáramlik és anélkül, hogy kívülről sugározna. Az eljárás olyan gyorsan megy végbe, hogy nincs hőmérsékletkiegyenlítés. Ilyen eljárás lehet például a hűtőközeg gőzök összenyomása vagy bővítése a kompresszor hengerben, amelynek falai ideálisan szigeteltek.

Adiabatikus terjeszkedés esetén a gőz (gáz) a belső hőenergia rovására végzi munkáját, ezért a nyomás csökkenésével párhuzamosan hőmérséklete is csökken. Adiabatikus tömörítéssel, a nyomásnövelés mellett a gőz (gáz) hőmérséklete és a belső hőenergia nőni fog a külső erők által végzett munka miatt. Mindkét esetben a pára (gáz) állapotának egyik paramétere állandó marad. Ez a paraméter entrópia. amelyet a koordináták egyik tengelyeként használunk. Annak érdekében, hogy a munkatest entrópiája bizonyos számértékű legyen, meg kell kezdeni a visszaszámlálást valamilyen önkényes állapotból, amelynél a test entrópiáját feltételezzük, hogy nulla. A jövőben csak az entrópia változását fogjuk érdekelni, hiszen a nulla értéket csak a diagram használatának megkönnyítése érdekében választják ki.

Példaként, hogy melyik entrópiát használják, a fordított Carnot-ciklusban megváltoztathatjuk a munkás testületen átesett állapotot. Ennek a ciklusnak mind a négy folyamata reverzibilis, vagyis az ellenkező irányba lehet hajtani a közvetlen folyamatok összes köztes állapotán keresztül. A valódi hűtőgépekben a hőátadás tényleges folyamata nem teljesen visszafordítható.

A hűtőkészülékek ciklusainak kiszámításakor a hűtőközeg paramétereinek meghatározásához a kísérletek és számítások alapján összeállított hődiagramokat és táblázatokat kell használni. A termikus diagramok (entrópia és entalpia) a termodinamikai folyamatokat kifejező görbék tulajdonságainak egy csoportját képviselik, és lehetővé teszik számunkra, hogy egyszerűen meg lehessen találni a paraméterek értékét a vizsgált folyamat bármely pontján. Az entrópia változása a hűtőközeg egyik állapotból a másik közelébe történő átmenetében számszerűen egyenlő a test abszolút hőmérsékletére leadott hőmennyiség arányával. A termodinamikai folyamatok többségének tanulmányozásához nem szükséges az entrópia abszolút értéke, csak a folyamaton belüli változtatásra vonatkozó adatok szükségesek. Ezért általában feltételezzük, hogy egy 0 ° C-os telített folyadék entrópiája egyenlő az egységgel (egyes diagramokon az entrópia feltételezhető, hogy nulla).

Ábra. 1 - Entropia diagram T - s

A jobb és a bal oldali határgörbék konvergálnak a kritikus pontnál K. A diagram ezen pontja olyan állapotot jelöl, amely fölött a test csak páraállapotban lehet. A kritikus pont alatt a test egyszerre két állapotban - folyadék és gőz, bizonyos paraméterek és három állapot esetén - szilárd, folyékony és gőzös (hárompontos). A hármas pont alatt a test egyszerre csak két állapotban helyezhető el - szilárd és gázhalmazállapotú.

Számos hűtőközegben a kritikus pontot magas hőmérséklet jellemzi, és a hármas pontot nagyon alacsony hőmérséklet jellemzi. Ebben az esetben a diagramot csak a hűtőközeg hőmérséklet-tartományánál fogják felrajzolni.

A nedves gőzökben lévő izobárok párhuzamosak a vízszintes tengellyel, és ezáltal egybeesnek az izotermákkal, és a túlhevített gőz térségében meredeken emelkednek.

Az összegzett és átirányított hő, valamint a hűtőközeg sűrítésénél elköltött munka hőmennyisége a rajzon területenként ábrázolható.

Ábra. 2 - A termikus diagram struktúrája p - i

A 2. ábra az lg p - i termikus diagram szerkezetét mutatja. ahol a hőtartalomra (izo-talippiára) vonatkozó értékeket a vízszintes tengelyen ábrázolják, és a függőleges tengelyre gyakorolt ​​nyomást. A diagram rácsát izobárok (p = const) és isoenthalpas (i = const) alkotják. Az ábrán a határgörbék láthatók, és ezek között ugyanazok a sorok, mint a T-s ábrán. de egyesek elhelyezkedése más. A nedves gőzös régióban az izotermák (T = const) egyeznek az izobarokkal (p = const). A túlhevített gőz térségében az izotermák görbéje meredeken lefelé esik, és a folyadékkörben meredeken felfelé emelkednek. Az adiabaták (s = const) a vízszintes tengelyhez képest szögben helyezkednek el.