I-S диаграмма водяного пара.

Энтальпийно-энтропийная (I - S) диаграмма, как и T - S строится по точкам с помощью таблиц насыщенного пара и формул. Значения i ′, i ″ и S ′, S ″ для различных значений давления наносятся на i-S диаграмму. Точки C′, которым соответствуют i ′ и S ′ соединяются плавной кривой – нижней пограничной кривой (x =0).

Точки C ″, которым соответствуют i ″ и S ″, также соединяются плавной кривой – верхней пограничной кривой (x =1). Нижняя и верхняя пограничная кривые пересекаются в критической точке К. В отличии от T-S и P-V диаграмм точка К на i-S диаграмме уже не является точкой максимума, а находится на восходящем участке i-S диаграммы. Значения q′, r, q_пп на i-S диаграмме изображаются как отрезки на оси ординат (i), что очень удобно. Размерность i (кДж/кг), а S ′ - кДж/(К∙кг).

Рис 7. Построение i-S диаграммы водяного пара

Из общей термодинамики известно:

dQ=TdS и dQ_р=dI,

откуда для изобарного процесса имеем:

       Процесс превращения кипящей воды в сухой насыщенный пар происходит при постоянном давлении и температуре. В области влажного насыщенного пара на i-S диаграмме этот фазовый переход подчиняется уравнению 

 ,

и поэтому изображается наклонной прямой с угловым коэффициентом Тнас. Так как с ростом давления температура насыщения увеличивается, то прямые С′C″ для различных давлений не будут параллельными. Крутизна этих прямых будет возрастать по мере повышения давления парообразования.

    Значение степени сухости (х) можно определить графически из подобия треугольников C₁′C₁″L и C₁′C₁xN (рис. 7),

откуда в общем случае                 .

В области перегретого пара (правее кривой х=1) изобары представляют собой кривые выпуклостью вниз, т.к. угловые коэффициенты изобар пароперегрева подчиняются уравнению

.

Из этого уравнения следует, что  угловой коэффициент изобары пароперегрева увеличивается по мере роста температуры перегретого пара Т при подводе теплоты.

В области влажного насыщенного пара изотерма и изобара совпадают. После точки C″ изобара и изотерма расходятся, причем изотерма в области пароперегрева – это кривая выпуклостью вверх, асимптотически стремящаяся к горизонтали. Это объясняется тем, что по мере увеличения температуры перегретого пара, его свойства все больше и больше приближаются к свойствам идеального газа. Для идеального газа из общей термодинамики известно, что dI=Cpdt, поэтому энтальпия идеального газа в изотермическом процессе постоянна.

На i-S диаграмме по точкам наносятся линии постоянной степени сухости х=const (пунктирные кривые). Также по точкам строятся изохоры, представляющие собой кривые выпуклостью вниз.

Наибольший интерес для практики представляет водяной пар с x>0,7, поэтому для повышения точности расчетов i-S диаграмма для этого случая изображается не полностью, а только ее верхняя часть.