Un gráfico de entalpía-entropía , también conocido como gráfico H - S o diagrama de Mollier , traza el calor total contra la entropía, [1] que describe la entalpía de un sistema termodinámico . [2] Un gráfico típico cubre un rango de presión de 0,01 a 1000 bar y temperaturas de hasta 800 grados Celsius . [3] Muestra entalpía en términos de energía interna , presión y volumen usando la relación (o, en términos de entalpía específica , entropía específica y volumen específico , ).
Historia
El diagrama se ha creado en 1904, cuando Richard Mollier representa el calor total [4] H contra de la entropía S . [5] [1]
En la Conferencia de Termodinámica de 1923 celebrada en Los Ángeles se decidió nombrar, en su honor, como "diagrama de Mollier" cualquier diagrama termodinámico utilizando la entalpía como uno de sus ejes. [6]
Detalles
En el diagrama, se trazan las líneas de presión constante, temperatura constante y volumen, por lo que en una región de dos fases, las líneas de presión constante y temperatura coinciden. [7] Por tanto, las coordenadas del diagrama representan la entropía y el calor . [8]
El trabajo realizado en un proceso sobre ciclos de vapor está representado por la longitud de h , por lo que puede medirse directamente, mientras que en un diagrama T – s debe calcularse usando la relación termodinámica entre propiedades termodinámicas. [1]
En un proceso isobárico , la presión permanece constante, por lo que la interacción del calor es el cambio de entalpía. [2]
En un proceso isentálpico , la entalpía es constante. [2] Una línea horizontal en el diagrama representa un proceso isentálpico .
Una línea vertical en el gráfico h – s representa un proceso isentrópico . El proceso 3-4 en un ciclo Rankine es isentrópico cuando se dice que la turbina de vapor es ideal. Entonces, el proceso de expansión en una turbina se puede calcular fácilmente usando el gráfico h – s cuando el proceso se considera ideal (que es el caso normalmente cuando se calculan entalpías, entropías, etc.) Posteriormente, las desviaciones de los valores ideales y estos pueden ser calculado considerando la eficiencia isentrópica de la turbina de vapor utilizada.)
Las líneas de fracción de sequedad constante ( x ), a veces llamadas calidad , se dibujan en la región húmeda y las líneas de temperatura constante se dibujan en la región sobrecalentada. [3] X da la fracción (en masa) de sustancia gaseosa en la región húmeda, el resto son gotas de líquido coloidal . Por encima de la línea gruesa, la temperatura está por encima del punto de ebullición y la sustancia seca (sobrecalentada) es solo gas.
En general, estos gráficos no muestran los valores de volúmenes específicos ni las entalpías de agua saturada a presiones del orden de las experimentadas en los condensadores de una central térmica . [3] Por tanto, el gráfico sólo es útil para cambios de entalpía en el proceso de expansión del ciclo de vapor. [3]
Aplicaciones y uso
Se puede utilizar en aplicaciones prácticas como el malteado , para representar el sistema grano-aire-humedad. [9]
Los datos de propiedad subyacentes del diagrama de Mollier son idénticos a los de un diagrama psicrométrico . A primera vista, puede parecer poco parecido entre los gráficos, pero si el usuario gira un gráfico noventa grados y lo mira en un espejo, el parecido es evidente. Las coordenadas del diagrama de Mollier son la entalpía hy la relación de humedad x . La coordenada de entalpía está sesgada y las líneas de entalpía constante son paralelas y están espaciadas uniformemente.
Ver también
- Diagramas termodinámicos
- Línea de contorno
- Diagrama de fases
Referencias
- ^ a b c R. K. Rajput (2009), Termodinámica de ingeniería , Serie Infinity Science / Serie de ingeniería (3 ed.), Jones & Bartlett Learning, p. 77, ISBN 978-1-934015-14-8, consultado el 25 de junio de 2010
- ^ a b c YVC Rao (2004), Introducción a la termodinámica , Universities Press, p. 70, ISBN 978-81-7371-461-0, consultado el 25 de junio de 2010
- ^ a b c d TD Eastop, A. Mcconkey (15 de marzo de 1993), Termodinámica aplicada para tecnólogos en ingeniería (5 ed.), Longman, ISBN 978-0-582-09193-1
- ^ "calor total" se utiliza de forma equivalente a "entalpía", un término acuñado sólo después de 1904, y en un uso más amplio de c. la década de 1920.
- ^ Mollier, R. (20 de febrero de 1904). "Neue Diagramme zur technischen Wärmelehre" [Nuevos gráficos para termodinámica de ingeniería]. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (en alemán). 48 (8): 271–275.
- ^ Ver:
- Mollier, R. (8 de septiembre de 1923). "Ein neues Diagramm für Dampfluftgemische" [Un nuevo diagrama para mezclas de aire y vapor de agua]. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (en alemán). 67 : 869–872.
- Traducción en inglés: Mollier, Richard (diciembre de 1923). "Un nuevo diagrama para mezclas de aire y vapor de agua". Ingeniería Mecánica . 45 : 703–705.
- ^ YVC Rao (2001), Termodinámica , Universities Press, pág. 113, ISBN 978-81-7371-388-0, consultado el 25 de junio de 2010
- ^ Robert CH Heck (2008), The Steam Engine and Turbine - Un libro de texto para universidades de ingeniería , Read Books, ISBN 978-1-4437-3134-8, consultado el 25 de junio de 2010
- ^ Dennis Edward Briggs (1998), Maltas y maltas , Springer, p. 499, ISBN 978-0-412-29800-4, consultado el 25 de junio de 2010