Cos'è diagramma di mollier?

Il diagramma di Mollier, noto anche come diagramma entalpia-entropia o diagramma h-s, è una rappresentazione grafica delle proprietà termodinamiche di una sostanza, in particolare del vapore acqueo. È ampiamente utilizzato in termodinamica, ingegneria meccanica e chimica per l'analisi di processi che coinvolgono fluidi comprimibili, come cicli a vapore e processi di refrigerazione.

Ecco alcuni elementi e caratteristiche chiave del diagramma di Mollier:

• Assi: L'asse orizzontale rappresenta l'entropia specifica (s), solitamente espressa in kJ/(kg·K). L'asse verticale rappresenta l'entalpia specifica (h), solitamente espressa in kJ/kg.

• Curve di pressione costante (Isobare): Sono linee curve che rappresentano diverse pressioni costanti. Salgono e si spostano verso destra man mano che l'entalpia e l'entropia aumentano.

• Curve di temperatura costante (Isoterme): Nella regione del vapore surriscaldato, queste curve rappresentano temperature costanti. Si sovrappongono alle isobare nella regione del vapore saturo (a "campana").

• Curve di titolo di vapore (Titolo o Frazione di Vapore): All'interno della "campana" (regione di coesistenza liquido-vapore), queste curve rappresentano il titolo di vapore (x), ovvero la frazione di massa del vapore nella miscela liquido-vapore. Vanno da x=0 (liquido saturo) a x=1 (vapore saturo).

• Regione del liquido sottoraffreddato (liquido compresso): Si trova a sinistra della curva del liquido saturo.

• Regione del vapore surriscaldato: Si trova a destra della curva del vapore saturo.

• Punto Critico: Il punto in cui le curve del liquido saturo e del vapore saturo si incontrano. Al di sopra della temperatura e pressione critiche, non esiste una distinzione tra le fasi liquida e gassosa.

Applicazioni:

• Analisi del ciclo di Rankine: Il diagramma di Mollier è cruciale per l'analisi e la progettazione di cicli di Rankine utilizzati nelle centrali elettriche a vapore. Permette di determinare facilmente le proprietà del vapore in diversi punti del ciclo (ingresso ed uscita turbina, condensatore, ecc.).

• Calcoli di espansione e compressione: Permette di determinare il lavoro svolto e il calore scambiato durante processi di espansione e compressione di fluidi, specialmente nel caso di processi non ideali (con perdite).

• Progettazione di turbine e compressori: Aiuta nella progettazione e nell'ottimizzazione di turbine e compressori, permettendo di visualizzare le variazioni di entalpia ed entropia durante il processo.

• Processi di refrigerazione: Può essere utilizzato anche per l'analisi dei cicli di refrigerazione, anche se in questo caso spesso si preferiscono diagrammi pressione-entalpia (p-h).

In sintesi, il diagramma di Mollier è uno strumento grafico potente per la visualizzazione e l'analisi delle proprietà termodinamiche del vapore acqueo, semplificando i calcoli e la progettazione di sistemi che coinvolgono questo fluido di lavoro.