エンタルピー・エントロピー図
熱力学系の内部エネルギーを示す図
水と蒸気のモリエルエンタルピー-エントロピー線図。「乾燥率」xは、湿潤領域における気体水の質量分率を示し、残りは液滴である。

エンタルピー-エントロピー線図は、 H - S線図またはモリエル線図とも呼ばれ、全熱量とエントロピーをプロットし、[1]熱力学系のエンタルピーを表します。[2]典型的な線図は、0.01～1000 barの圧力範囲と、摂氏800度までの温度をカバーしています。[3]この線図は、関係を使用して、内部エネルギー、圧力、および体積の観点からエンタルピーを示します（または、比エンタルピー、比エントロピー、および比容積の観点から、）。 H {\displaystyle H} あなた {\displaystyle U} p {\displaystyle p} V {\displaystyle V} H ＝ あなた + p V {\displaystyle H=U+pV\,\!} h ＝ あなた + p v {\displaystyle h=u+pv\!}

歴史

この図は1904年にリチャード・モリアーが全熱量[4] HとエントロピーS [5] [1]をプロットしたときに作成された。

1923年にロサンゼルスで開催された熱力学会議では、彼に敬意を表して、エンタルピーを軸の1つとする熱力学図を「モリエル図」と名付けることが決定されました。[6]

詳細

モリエル線図（チャート）、I-P単位
モリエル線図（チャート）、米国単位

この図には、定圧、定温、定体積の線が描かれており、二相領域では定圧と定温の線が一致する。[7] このように、図上の座標はエントロピーと熱を表す。[8]

蒸気サイクルの過程で行われる仕事はhの長さで表されるため直接測定できますが、T-s図では熱力学的性質間の熱力学的関係を使用して計算する必要があります。[1]

等圧過程では圧力は一定に保たれるので、熱相互作用はエンタルピーの変化となる。[2]

等エンタルピー過程においては、エンタルピーは一定である。[2]図中の水平線は等エンタルピー過程を表す。

h-s線図の垂直線は等エントロピー過程を表します。ランキンサイクルにおける3-4の過程は、蒸気タービンが理想過程とみなされる場合、等エントロピー過程となります。したがって、タービン内の膨張過程は、プロセスが理想過程とみなされる場合（エンタルピーやエントロピーなどを計算する場合は通常、理想的とみなされます）、h-s線図を用いて簡単に計算できます。その後、理想値からの偏差を計算し、使用する蒸気タービンの等エントロピー効率を考慮して計算します。

湿潤領域には、乾き度（x）（品質とも呼ばれる）が一定となる線が描かれ、過熱領域には温度が一定となる線が描かれている。 [3] Xは湿潤領域における気体物質の割合（質量比）を示し、残りはコロイド状の液滴である。太線より上では、温度は沸点を超えており、乾燥（過熱）物質はガスのみである。

一般的に、このようなグラフは比容積の値を示しておらず、火力発電所の凝縮器で経験される圧力程度の飽和水のエンタルピーも示していない。[3]したがって、このグラフは蒸気サイクルの膨張過程におけるエンタルピーの変化にのみ有用である。[3]

アプリケーションと使用方法

これは麦芽製造などの実用分野で穀物・空気・水分のシステムを表現するために使用することができます。[9]

モリエル線図の基礎となる特性データは、乾湿計線図と同一です。一見すると、線図の類似性は薄いように見えるかもしれませんが、線図を90度回転させて鏡で見ると、類似性が明らかになります。モリエル線図の座標は、エンタルピーhと湿度比xです。エンタルピー座標は歪んでおり、一定エンタルピー線は平行で等間隔に配置されています。

参照

参考文献

ウィキメディア コモンズには、エンタルピー-エントロピー図に関連するメディアがあります。
  1. ^ abc RK Rajput (2009)、工学熱力学、Infinity Science Series / Engineering series (3 ed.)、Jones & Bartlett Learning、p. 77、ISBN 978-1-934015-14-8、 2010年6月25日閲覧
  2. ^ abc YVC Rao (2004)、熱力学入門、大学出版局、p. 70、ISBN 978-81-7371-461-0、 2010年6月25日閲覧
  3. ^ abcd TD Eastop、A. Mcconkey（1993年3月15日）、工学技術者のための応用熱力学（第5版）、ロングマン、ISBN 978-0-582-09193-1
  4. ^ 「全熱」は「エンタルピー」と同義語として使われており、エンタルピーは 1904 年以降に造られた用語で、1920 年代頃から広く使われるようになりました。
  5. ^ モリエ、R. (1904 年 2 月 20 日)。 「Neue Diagramme zur technischen Wärmelehre」[工学熱力学の新しい図表]。Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (ドイツ語)。48 (8): 271–275。
  6. ^ 参照:
    • モリエ、R. (1923 年 9 月 8 日)。 「Ein neues Diagramm für Dampfluftgemische」[水蒸気と空気の混合物の新しい図]。Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (ドイツ語)。67 : 869–872 .
    • 英語訳： モリエ、リチャード（1923年12月）「水蒸気-空気混合物の新しい図」機械工学45 : 703–705 .
  7. ^ YVC Rao (2001)、熱力学、大学出版局、p. 113、ISBN 978-81-7371-388-0、 2010年6月25日閲覧
  8. ^ Robert CH Heck (2008)、「蒸気機関とタービン - 工学部向け教科書」、Read Books、ISBN 978-1-4437-3134-8、 2010年6月25日閲覧
  9. ^ デニス・エドワード・ブリッグス（1998年）、モルトとモルティング、シュプリンガー、p.499、ISBN 978-0-412-29800-4、 2010年6月25日閲覧
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