Обсуждение:H, s-диаграмма

Хорошая статья, сам писал? Жаль на картинке "структура ... диаграммы" через критическую точку не проведены изо- бара, терма и хора и в области влажного пара из картинки не очевидно, что все изы - прямые линии (в тырнете мне такая картинка не попадалась тоже).foxson

Ну, вообще-то, да (см здесь). Да, в области влажного пара все прямые, присмотритесь, но изотермы совпадают с изобарами, а изохоры мы всегда изображали (и в справочниках так) после х=1. ---- Pretenderrs ^=TALK=18:26, 21 июня 2010 (UTC)

Статья, вобщем-то, довольно пространная и не полная. Не отмечено что данная h,s-диаграмма применительна исключительно для воды и водяного пара - для других жидкостей и газов их свойства будут отличаться от свойств воды и водяного пара. Не отражены исследования свойств - кем, когда и в каких областях давлений и температур. Ссылаясь на справочник "Термодинамические свойства воды и водяного пара. Ривкин, Александов." автор статьи не отметил существование характеристических уравнений, постоянных и констант описывающих фазовые состояния и свойства воды и водяного пара. Так же ни слова не сказано о тройной точке - точке равновесного состояния трех фаз - твердой (лед), жидкой и газообразной (пар). Автор статьи утверждает что вода в жидкой фазе не заслуживает пристального изучения по причине "практической не сжимаемости" - не согласен. Анализ различных свойств воды в жидкой фазе так же дает много интересной с научной точки зрения информации. Как пример: нелинейность изменений внутренней теплоемкости воды в зависимости от температуры и давления при остывании и нагреве воды дает эффект изменения температур воды во времени аналогичный электромагнитному гистерезису. Так же представляют интерес точки перехода из одной фазы в другую минуя стадию плавления/кристаллизации и кипения/конденсации, точка перехода твердой фазы в газообразную (непосредственное испарение льда - явление вымораживания. Таким образом, считаю что данная статья нуждается в дальнейшей доработке и расширении. Автору статьи есть над чем подумать и поработать. Dr X-COM 11:18, 30 августа 2010 (UTC)

Основная часть пояснений по данному вопросу указана здесь. Если "анализ различных свойств воды в жидкой фазе так же даёт много интересной с научной точки зрения информации", и, если у вас есть подтверждённая информация по этому вопросу, нет никаких препятствий дополнить статью этой информацией. По поводу отсутствия уравнений, постоянных и констант - для обычного читателя они не представляют никакого интереса, а профессионалы в данной теме не будут опираться на них, и включать их все в статью нет смысла. Википедия - всё-таки не справочник. ---- Pretenderrs ^=TALK=18:20, 30 августа 2010 (UTC)

Исходной информацией для построения диаграммы являлись термодинамические таблицы свойств воды и водяного пара данные в которых получены двумя методами - методом прямых наблюдений и измерений и методом математических расчетов с помощью характеристических уравнений. Таким образом нет необходимости полностью расписывать все уравнения, но отразить в статье наличие взаимосвязи диаграмма-таблицы-уравнения считаю необходимым. Кроме того, данная диаграмма, в отличие от первоисточников - таблиц и уравнений, не охватывает весь диапазон свойств и состояний воды.

Поэтому профессионалы в данной теме не применяют диаграмму при детальных расчетах а используют таблицы в широком диапазоне стабильных фазовых состояний и уравнения в переходных между фазами состояниях. Данная диаграмма с достаточной точностью применима для приближенных вычислений которые выполняются студентами вузов в процессе их обучения а так же специалистами в теплоэнергетике когда нужно сделать поверхностно-приближенный анализ для определения дальнейшего направления разработок.

Что касается свойств воды в жидкой и твердой фазах и в межфазовых состояниях, то отмечу следующее - было проведено достаточно большое количество исследований и наблюдений разными специалистами и отмечены многие интересные для практического применения особенности в поведении воды.

Так, например, вода под большим давлением (порядка 50-100 МПа - 500-1000 кгс/см^2) обладает высоким абразивным эффектом за счет собственной вязкозти и сил поверхностного натяжения, что нашло практическое применение в высоконапорных установках гидравлической очистки поверхностей нагрева от накипи и отложений в котельных установках и теплообменных аппаратах поверхностного типа (бойлера и конденсаторы). Данные установки выпускаются в промышленных масштабах как отечественными, так и иностранными производителями. При давлении свыше 150 МПа вода приобретает способность достаточно тонкой струей (диаметром порядка спичечной головки) резать даже такие тугоплавкие и плохо поддающиеся обработке металлы как титан, вольфрам, молибден, ванадий. Это свойство так же нашло практическое промышленное применение - гидравлические резаки, особенно в тех условиях когда наличие открытого пламени или применение способов обработки приводящих к сильному нагреву обрабатываемых деталей не допустимо. Dr X-COM 07:48, 31 августа 2010 (UTC)

Такие удивительные свойства воды скорее указывать надо в статье, отображающей различные физико-химические свойства воды, здесь такая информация не очень уместна по причине отсутствия зависимости от температуры (только высокое давление), а это - отсутствие теплосодержания (т.е. энтальпии), фактически одной из основных осей таблицы. Единственное, я согласен, что на первой картинке надо указать "h, s-диаграмма воды и водяного пара". Сделаю. Думаю, провокационный шаблон необходимо снять. При отсутствии конкретных причин его установки сниму сам через сутки. ---- Pretenderrs ^=TALK=11:57, 1 сентября 2010 (UTC)

• Вы бы лучше в статье это всё написали, уважаемый Dr X-COM, со ссылочкой на авторитетные источники. Я вижу Вы новичёк, попытаюсь объяснить в чём дело, в Википедии не принято просто писать с позиции превосходства знаний на страницах обсуждения. Если Вам есть, что добавить — Википедия:Правьте смело, многие статьи очень невысокого качества по различным причинам: у автора(ов) может быть недостаточно знаний, не хватает авторитетных источников необходимой полноты, просто нет желания или времени улучшить статью. Вы это ещё поймёте сами. Шаблон к улучшению я снимаю, посколько он некорректен. Вы ещё не знакомы с правилами Википедии, поясню — этот инструмент используется для улучшения совсем негодных, не соответствующих правилам статей, которые иначе отправились бы на удаление или быстрое удаление, но кому-то хочется их спасти, прочитайте пожалуйста Википедия:К улучшению. С уважением, Huller 12:19, 1 сентября 2010 (UTC)

Без обид. Прежде чем будешь вносить изменения в статью, обязательно попсмотри аналогичные статьи в английской и немецкой версиях Вики - для сравнения качества и полноты изложенной информации. Хотя даже там я заметил некорректность.

Обрати внимание так же и на статью Уравнение Ван-дер-Ваальса.

В обобщенном виде теплоэнергетическое состояние любой материальной субстанции сводится к фазовым состояниям металл/жидкость/газ/плазма будь это вода или другое вещество/материя и зависит от 3-х первоначальных параметров - давление, температура, удельный объем (величина обратная плотности). Все остальные физические, химические и пр. свойства зависят в первую очередь от этих параметров и по сути являются характеристическими функциями описывающими состояние материи. В том числе и функции энтальпии (теплосодержания) и энтропии (состояния однородности среды). Так что h,s-диаграмма как таковая может быть построена для любого вещества. А вот приведенная тобой на рисунке - действительно имеет отношение только к воде и пару.

Динамическая и статическая вязкости воды/пара равно как и силы поверхностного натяжения так же зависят от давения, температуры и удельного объема. Поэтому позволь не согласиться с твоим мнением о неуместности

Так же считаю, что часть фразы о том что вода в жидком состоянии не представляет интереса с научной и технической точки зрения нужно убрать из статьи. Ведь даже ее практическая несжимаемость нашла применение в глобальных масштабах - те же гидравлические преса, где в современности используется не вода а минеральное или синтетическое масло но тоже в жидком состоянии, гидравлическая система привода тормозов и сцепления в автотехнике, в робототехнике. Кроме того, на h,s-диаграмме наиболее точно можно проанализировать параметры состояния воды в парообразном состоянии. А вот в жидком - данные на диаграмме имеют не достаточную для практического применения точность. Именно эта недостаточная точность и привела к такому ошибочному заключению что вода в жидком состоянии не представляет интереса. Кроме h,s-диаграммы для описания термодинамического состояния так же используются T,s-, p,T-, p,V-, h,p-, Cp,T-, μ,T-, λ,T- и Pr,T-диаграммы. При этом сами таблицы на основании данных из которых была построена диаграмма и в особенности характеристические уравнения по которым были построены таблицы (наряду с данными, полученными путем прямых исследований, измерений и наблюдений) дают в целом гораздо большую практическую точность в расчетах. Сравни - расхождение данных полученных с помощью h,s-диаграммы от полученных экспериментально составляет порядка 10-12%, а расхождение табличных данных порядка 1-4% (в зависимости от области состояния).

Когда довелось считать проект тепловой части ТЭС, hs-д использовалась наравне с Ривкиным, процесс расширения пара в турбине (график на hs-д) требовалось "подколоть" к курсовику. ---- Pretenderrs ^=TALK=15:57, 1 сентября 2010 (UTC)

Аналогично - я тоже прикладывал график на hs-д, но лектор-профессор учил нас делать упор на таблицы и уравнения. А у меня было конкретное задание от него - для кафедры написать программу расчета параметров состояния воды и пара в любой момент времени и в любой точке процесса (учитывая полный цикл - заполнение водой системы котел-турбина-конденсатор-ПНД-деаэратор-ПВД-насосы-трубопроводы, разогрев и разворот системы энергоблока, работа в стационарном режиме - на рабочих параметрах, останов-расхолаживание-опорожнение системы) используя в расчетах именно характеристические уравнения. Кстати, обрати внимание на то, что сами уравнения представляют собой систему уравнений с 4-мя неизвестными - для каждой подобласти своя система, и отдельно системы уравнений для точек фазовых переходов, граничных областей и тройной точки. Dr X-COM 12:34, 3 сентября 2010 (UTC)

Если у тебя не достаточно информации или есть вопросы на которые ты не знаешь как ответить - можем поработать над ними вместе. Возможно я смогу чем-либо помочь. Dr X-COM 13:34, 1 сентября 2010 (UTC)

Э-э-э...Вы кому сейчас это говорили?.. Я к этой статье не имею никакого отношения, в данном случае я пытался до Вас донести некоторые правила проекта. Huller 14:04, 1 сентября 2010 (UTC)

• О каких-то обидах не может быть и речи. Не тот проект. Есть правила и предполагающиеся добрые намерения. Если есть актуальная и подтверждённая авторитетными источниками информация, то ни каких проблем включения её в статью нет. Если в гидравлике нет смысла использовать hs-д., то и включать её в статью не нужно. Кстати, воду не используют не потому, что она "Всё-таки сжимается", а потому, что замерзает, закипает и портит трубки и фитинги. Использование заменителей позволяет этого избежать. Изложенная вами информация интересна - хотелось бы ознакомиться с литературой, которую используете. Можно ли ею вообще пользоваться в данном случае (я про актуальность именно в этой статье). ---- Pretenderrs ^=TALK=13:53, 1 сентября 2010 (UTC)

Основная литература, используемая мной - М.П.Вукалович, С.Л.Ривкин, А.А.Александров. Таблицы тепло-физических свойств воды и водяного пара. Издательство Стандартов. Москва-1969. Государственная служба стандартных и справочных данных. Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при совете министров СССР. Советский координационный комитет по свойствам водяного пара АН СССР.

Кроме этого источника:

• справочник общей физики за 1975г (к сожалению автора не помню, потому не могу сослаться на него в статье. могу только отметить что справочник хоть и краткий но тем не менее все разделы физики освещены в нем достаточно грамотно и подробно)
• паспорт одной из промышленных модификаций высоконапорной установки отечественного производства в котором подробно описан технологический процесс, в том числе и свойства воды при высоких давлениях - не думаю что он является достаточно авторитетным источником для того чтобы на него можно было сослаться в статье
• заключение Института металлов и сварки им. Патона о неразрушаемости сварных соединений при применении ВНУ - вроде бы и авторитетная организация, но не думаю что допустимо на нее ссылаться в статье.
• статьи в журнале "Теплоснабжение" за период с 1995г. по сегодняшний день - ко многим правда уже не имею доступа, так что конкретно на какой-то номер журнала сослаться не могу.
• результаты наблюдений, замеров и их анализа за 8 лет, проведенные собственноручно за время работы в группе наладки в Тепловых сетях моего города (охвачено более 2.5 тыс. объектов, более 10 тыс. контрольных узлов управления - замкнутая радиально-кольцевая система централизованного теплоснабжения включающая в себя в том числе:

• 1-ну ТЭЦ (паровые энергетические котлы барабанного типа: 3 шт. паропроизводительностью до 120 т/ч на давление до 32 ата и температурой перегретого пара до 380 град., 4 шт. паропроизводительностью до 150 т/ч на давление до 80 ата и температурой перегретого пара до 460 град., 1 шт. паропроизводительностью до 180 т/ч на давление до 100 ата и температурой перегретого пара 520 град.; 5 водогрейных котлов ПТВМ-100; 6 паровых турбин мощьностью от 12 до 35 МВт, в том числе 2 турбины по 12 МВт - противодавленческие, с отбором пара на заводы - паровые пресса, молоты и прочее оборудование, что задает циклично-переменное скачкообразное изменение паровой нагрузки. Общее назначение ТЭЦ - выработка электроэнергии (основная нагрузка), выработка технологического пара для предприятий города и теплоснабжение (вторичная нагрузка));
• 1-ну районную отопительную котельную общей мощьностью 780 Гкал (6 ПТВМ-100 + 1 ПТВМ-180 - на сегодняшний день самая крупная в Европе и Европейской части бывшего СССР);
• 1-ну районную отопительную котельную общей мощьностью 19.5 Гкал (3 водогрейных котла КВГ-6.5):
• 38 ТРС, 12 ЦТП, 8 УС (1 УС на группу отдельно стоящих зданий-потребителей). На ТРС, ЦТП, УС в том числе установлены теплообменники (как пластинчатые, так и кожухотрубные) для ГВС и для отопления по независимой схеме подключения потребителя.

Общая, охваченная замерами, протяженность сетей централизованного тепло- и горячего водоснабжения - 338 км в двух-трубном исчислении (в том числе магистральных сетей 32 км в двухтрубном исчислении). Объем обработанных данных - более 2.5 ГБ. Так же были сделаны наработки для дополнения табличной модели графической частью в масштабе. Отдельно разрабатывалась программа для расчетов ТО и контроля за их работой. Все расчеты теплосодержания воды и ее параметров выполнены по таблицам свойств и характеристическим уравнениям а не по диаграмме (используемые таблицы включены в комплект рабочих файлов). В перспективе предусматривалось построение математической модели отслеживающей параметры в любой заданной точке в режиме реального времени с возможностью полного мониторинга всех узлов, заблаговременного выявления отклонений от заданных режимов и предотвращения возможного возникновения аварийных ситуаций и повреждения оборудования. Работа не закончена и заморожена до лучших времен по причине отсутствия заинтересованности в ней руководства предприятия. По этой же причине ушел из Тепловых сетей. Если интересуют результаты - могу предоставить табличный вариант математической модели работы наблюдаемых сетей и оборудования от источника до конечного потребителя. Однако сослаться на них в статье думаю не получится - согласно правил Вики они подпадают под ОРИС.

Обрати внимание - взято из английской версии (сорри за машинный перевод):

• Работу, сделанную на циклах пара, представляет длина, так это может быть взвешено непосредственно, тогда как в T-s диаграмме это показывается как область.
• В isenthalpic процессе, теплосодержание постоянно.[2] Вертикальная линия в h-s диаграмме означает, что isentropic процесс и горизонталь подразумевает isenthalpic процесс. Процесс 3-4 в rankine цикле isentropic, когда паровая турбина вышеуказана быть идеалом один. Так процесс расширения в турбине может быть легко вычислен, используя h-s диаграмму, когда полагается, что процесс идеален (, который является случаем нормально, вычисляя теплосодержания, энтропии, и т.п. Позже отклонения от идеальных ценностей могут быть вычислены, рассматривая isentropic эффективность паровой использованной турбины.)
• Вообще такие диаграммы не показывают ценности специфических объемов, как и они не показывают, что теплосодержания насыщенной воды в давлениях, которые являются заказом тех, испытали в конденсаторах в тепловой энергетической станции.[3] Следовательно диаграмма только полезна, ибо теплосодержание изменяется в процессе расширения парового цикла

Dr X-COM 12:34, 3 сентября 2010 (UTC)

• Да, есть, чем оперировать. Что конкретно хотите вставить/удалить из статьи? Разумеется, имеется в виду информация непосредственно о диаграмме. К примеру, если требуется изобразить цикл Ренкина, то только в HS-д (не T,s и проч.). По поводу авторитетных источников - желательно, чтобы эта информация была проверяема вне известных предприятий теплоэнергетики, чтобы обычный пользователь имел хоть малейшую возможность проверки. К сожалению, результаты измерений использовать нельзя из-за чрезмерной специфичности. По вашему последнему переведённому предложению видно, что в Hs-д полезна только при изменении энтальпии в процессе расширения пара в турбине. Тем более - нет смысла рисовать диаграмму ниже 50 градусов:) ---- Pretenderrs ^=TALK=18:24, 4 сентября 2010 (UTC)

Именно на это я и пытался обратить Ваше внимание:

* вода в жидкой фазе "не представляет интереса" не потому что она не сжимаема, а потому что именно на h,s-д процессов расширения-сжатия воды или конденсации-испарения практически не видно, что не позволяет их изучать с помощью данной диаграммы.

* изначально h,s-д была построена исключительно для изучения парового цикла расширения, но это не означает что эта диаграмма имеет отношение только к воде.

* отметить в статье:

- что помимо h,s-д существуют и другие диаграммы (в других осях), позволяющие видеть и изучать те процессы, которые в h,s-д не виды или различимы с трудом (дают большую погрешность).

- что диаграмма была построена на базе табличных данных, полученных исследовательским путем при наблюдениях и экспериментах.

- что до 1934г. полной и качественной систематизации термодинамических свойств воды и водяного пара, признаной в международных кругах как таковой не существовало - были только единичные попытки систематизации.

- что в период с 1934г. до 1963г. основой для составления подробных таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара являлись Международные скелетные таблицы, принятые на III Международной конференции по свойствам водяного пара в 1934г., а не h,s-д.

- что в связи со все возрастающими требованиями к точности и емкости расчетов, VI Международная конференция по свойствам водяного пара (Нью-Йорк, 1963г.) на основании результатов проведенных исследований утвердила новые Международные скелетные таблицы, которые не могут быть непосредственно использованы для практических расчетов, но послужили базой для проверки данных получаемых по разработанным позднее характеристическим уравнениям. Так же на этой конференции был образован Международный комитет по уравнениям (ИФК - International Formulation Committee), которому была поручена разработка системы уравнений, описывающих свойства водяного пара в пределах параметров состояния, охваченных скелетными таблицами, и пригодных для расчетов на ЭВЦМ - решение, которое было продиктовано "стремлением к созданию унифицированного в международном масштабе нормативного материала о термодинамических свойствах воды и водяного пара для передачи наилучшим образом наиболее достоверных данных и обеспечения согласования всех термодинамических величин" (Вукалович, Ривкин, Александров).

- что на втором совещании ИФК (Глазго, 1966г.) была принята за основу система уравнений, которая лучше других удовлетворяла предъявленым требованиям и которая к концу 1967г. была окончательно доработана и согласована специальной международной группой, состоящей из представителей СССР, ФРГ и ЧССР.

- что, таким образом, основным нормативным документом описывающим термодинамические свойства воды и водяного пара является система из 4-х уравнений:

а) уравнения для линии насыщения, разработанного в Великобритании;

б) уравнения состояния воды в жидкой фазе, составленного в ФРГ;

в) уравнения состояния перегретого пара для температур от линии насыщения до 550 градусов и для критической области, разработанного в ЧССР;

г) уравнения состояния перегретого пара для температур от 550 до 800 градусов, разработанного в СССР.

- что на втором плане по значимости и точности - подробные таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, составленные по указанным уравнениям.

- что h,s-д не принята как нормативный документ применимый для проведения детальных расчетов и служит только для отображения наглядности протекающих процессов расширения парового цикла Ренкина

Кстати, последнее замечание - ответ, почему настоящие спецы не используют диаграмму для получения результатов, а все расчеты проводят или по уравнениям или по таблицам. На самой же диаграмме всего лишь по расчитанным величинам графически отображают паровую часть цикла - для наглядности.

Dr X-COM 07:54, 6 сентября 2010 (UTC)