Андрей Смирнов
Время чтения: ~18 мин.
Просмотров: 1

Теплофизические свойства водяного пара: плотность, теплоемкость, теплопроводность

Два формата: на основе давления и температуры

Так как давление и температура насыщенного пара напрямую связаны друг с другом, таблицы пара обычно доступны в двух форматах: на основе давления и температуры. В обоих содержится одинаковая информация, но классифицирована она по-разному.

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на давлении

Давл. (изб.)Темп. Удельный объёмУдельная энтальпия
кПа изб.°Cм3/кгкДж/кг
PTVfVgHfHfgHg
99.970.00104341.673419.022572676
20105.100.00104751.414440.622432684
50111.610.00105291.150468.222252694
100120.420.00106070.8803505.622012707

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на температуре

Темп. Давл. (изб.)Удельный объёмУдельная энтальпия
°CкПа изб.м3/кгкДж/кг
TPVfVgHfHfgHg
1000.0930.00104351.672419.122562676
11042.0510.00105161.209461.422302691
12097.3400.00106030.8913503.822022706
130168.930.00106970.6681546.421742720
140260.180.00107980.5085589.221442733
150374.780.00109050.39250632.321142746

Перегретый пар

Перегретый пар — это пар с температурой, превышающей его температуру кипения при абсолютном давлении, при котором проводились измерение температуры. Давление и температура перегретого пара не зависят друг от друга, поскольку температура может увеличиваться, в то время как давление остается постоянным.

Процесс перегрева водяного пара на диаграмме Ts представлен на рисунке между состоянием E и кривой насыщенного пара. Чтобы оценить тепловую эффективность цикла, энтальпия должна быть получена из таблиц перегретого пара.

Процесс перегрева — единственный способ увеличить пиковую температуру цикла Ренкина и повысить эффективность без увеличения давления в котле. Это требует добавления в конструкцию котла особого теплообменника, называемого пароперегревателем.

В пароперегревателе дальнейший нагрев при фиксированном давлении приводит к увеличению, как температуры, так и удельного объема. Наибольшее значение перегретого пара заключается в его огромной внутренней энергии, которая может быть использована для кинетической реакции для движения лопастей турбины, создающих вращательное движение вала.

Температура перегретого пара

Характеристики перегретого пара (ПП) аналогичны идеальному газу, но не равны насыщенному пару. Поскольку ПП не обладает зависимостью между температурой и давлением, при конкретном давлении он может вырабатываться в широком температурном диапазоне, что будет зависеть от площади нагрева пароперегревателя.

Перегретый пар отличается от насыщенного такими преимуществами:

  • gри равном давлении насыщения он обладает намного большей температурой;
  • обладает большим удельным объемом, что дает экономию энергоресурсов при использовании;
  • при снижении он не конденсируется, пока температура не упадет ниже точки насыщения при давлении среды.

Методы регулирования температуры перегретого пара

Довольно часто для технологических процессов, требуется получение перегретого пара строго определенной температуры. Для того чтобы снять ее излишки, обычно используют три метода воздействия на температуру ПП:

  • cмешивание разных температурных потоков, когда в ПП впрыскивают котловую воду или паровой теплоноситель меньшего теплосодержания;
  • поверхностное охлаждение, заключается в перенаправление ПП через систему специальных теплообменных аппаратов, выполняющих роль охладителей;
  • изменение тепловосприятия потока, реализуется через изменение температуры или расхода уходящих котловых газов.

В теплоэнергетике в котлах высокого давления наиболее часто применяют первый метод, путем впрыскивания в поток ПП питательной воды или конденсата от турбогенератора. Впрыском насыщенного пара, как правило, регулируют температуру вторичного перегрева пара.

Получение перегретого пара

Пароперегреватель устройство, устанавливаемый в котлоагрегате, вырабатывает перегретый пар с параметрами, превышающими температуру насыщения в барабане котла. Он относится к особо критичным котловым элементам, поскольку из-за высоких температур ПП металл конструкции функционирует в предельно-допустимых условиях.

Пароперегреватели бывают основного типа, работающие в зоне сверхкритического давления и промежуточного типа, которые направляют пар отработанный в турбине для промперегрева.

Кроме того пароперегреватели классифицируются по тепловосприятию на конвективные, установленные в конвективной части котла, радиационные — расположены около топочных экранов и ширмовые — установленные в верхней части топки. По направлению движения потоков ПП и уходящих котловых газов выпускают ПП : прямоточные, противоточные и смешанные.

Использование перегретого пара в технике

В современных паровых турбинах применяют ПП с температурой перегретого пара существенно выше критической (374C).

Перегретый пар используется в турбинах для повышения теплового КПД. Другое использование перегретого пара:

  • Пищевые технологии.
  • Технологии очистки.
  • Катализ / химическая обработка.
  • Технологии поверхностной сушки.
  • Технологии отверждения.
  • Энергетика.
  • Нанотехнологии.

Что такое насыщенный пар

Водяной пар, пребывающий в термодинамическом равновесии с котловой водой, является насыщенным. Это формулировка дает понимание того, что давление насыщенного пара при температуре может иметь только одно значение

В котлоагрегатах парообразование протекает при постоянном давлении и подводе тепла к котловой воде от уходящих газов. Этот процесс базируется на следующих последовательных стадиях: подпитка котла водой, подогрев ее до температуры точки насыщения, и образование сухого насыщенного пара, когда вся жидкость испаряется из него.

В паровых котлах питательная вода, пройдя через экономайзер, попадает в барабан. Из него более холодные потоки под воздействием силы тяжести опускаются по необогреваемым трубам, а поднимаются по подъёмным топочным экранам обогреваемые более горячими дымовыми газами.

Плотность пароводяной смеси в экранных пакетах уменьшается и становится ниже плотности воды в опускных трубах, что создает напор для движения пароводяной смеси по экранам в барабан, где смесь сепарируется на воду и пар.

В закрытой поверхности нагрева при не меняющейся температуре в точке насыщения устанавливается термодинамическое равновесие между котловой водой и водяным паром. Число молекул пара, выделяющихся из поверхности воды за определенное время, будет равняться числу молекул сконденсированного пара, которые перейдут обратно в воду в барабане котла.

Давление насыщенного пара

Давление насыщения в котле зависит от температуры котловой воды в равновесном термодинамическом состоянии. При росте давления, пар сжимается и баланс нарушается. Плотность пара первоначально несколько возрастает, и из паровой среды в котловую воду будет переходить больше молекул конденсата, чем наоборот.

Поскольку количество молекул, переходящих из воды в единицу времени связано исключительно с температурой, то сжатие паровой среды не будет влиять на изменение этого числа.

Процесс будет протекать пока не возникнет термодинамическое равновесие, а следовательно, и концентрация возвращающихся молекул не достигнет первоначального уровня. Таким образом, Тнп напрямую зависит от давления насыщения в котле.

Таблица насыщенного пара

Характеристики сухого НП, приводятся в Таблице водяного пара. В ней указывают Т (С), при точке кипения котловой воды и давление (кПа и мм. рт.ст.) при которой этот процесс протекает.

Дополнительно в таблице могут указываться и другие параметры пара:

  • eдельный объем, м3/кг;
  • плотность, кг/м3;
  • удельная энтальпия, кДж/кг
  • удельная теплота парообразования, кДж/кг.

Плотность насыщенного пара

Плотность НП определяют по формуле.

D st = 216,49 * P / (Z st * (t + 273))

Где:

  • D st — плотность насыщенного пара в кг / м3;
  • P- абсолютное давление пара в барах;
  • t — температура в градусах Цельсия;
  • Z st — коэффициент сжимаемости насыщенного пара при Р и t.

В этом уравнении символ «Z st» обозначает коэффициент сжимаемости насыщенного пара при абсолютной величине давления насыщенного водяного пара P, бар. Это удобное уравнение действительно для диапазона давления пара от 0,012 до 165 бар, с соответствующим диапазоном температур насыщения от 10 до 360 С.

Влажность насыщенного пара

Когда котлоагрегат нагревает воду, пузырьки, прорывающиеся через слой воды, захватываются паром. Влажный пар определяется как пар, в котором вода присутствует в виде микрокапель паров воды. В этом случае соотношение может составлять от 0 до 1. Если пар имеет 20 % воды по объему — он считается сухим на 80% или имеет долю сухости 0,8.

Таблицы НП содержит значения, такие как температура, энтальпия и удельный объем для сухого НП, но не для влажного. Для того чтобы их определить потребуется воспользоваться формулами, учитывая соотношение двух сред:

Удельный объем (v) мокрого пара

v = X * v g + (1 — X) * v f

Где:

  • X = сухость (% / 100);
  • v f = удельный объем жидкости;
  • v g = удельный объем НП.

Удельная энтальпия пара сухостью Х:

h = h f + X * h fg

Где:

  • X = сухость (%);
  • h f = удельная энтальпия жидкости;
  • h fg = удельная энтальпия НП.

Чем влажнее пар, тем ниже значения удельного объема, теплосодержание, энтальпия и энтропия. Таким образом сухость пара оказывает существенное влияние на все эти значения.

Задачей теплоэнергетиков является организация процессов парообразования в котле с сухостью 100%. Для этого в барабанах котлов устанавливают специальные сепарационные устройства, отделяющие пар от воды.

Как образуется пар

Согласно молекулярно-кинетической теории температура вещества определяется усредненной кинетической энергией частиц. Распределение частиц по скоростям, а значит и по энергиям, задается распределением Максвелла. Из графика этого распределения видно, что некоторая доля частиц имеет скорости существенно большие средней.

Рис. 1. Кривая распределения Максвелла для скоростей молекул идеального газа

Быстрые, энергичные молекулы отрываются от поверхности вещества. Переход отдельных молекул из жидкой фазы в газообразную называется испарением. Несмотря на то, что пар находится в газообразном состоянии, его поведение полностью не описывается законами для идеального газа.

Испарение твердых веществ происходит по тем же причинам, но гораздо медленнее и незаметнее. Фиксация этих процессов, например, для обнаружения взрывоопасных веществ, требует использования специальных приборов.

Давление

Давление пара воды в зависимости от температуры, Бар
°C123456789
0,0061080,0065660,0070540,0075750,0081290,0087190,0093480,0100130,0107210,011473
100,0122710,0131170,0140160,0149670,0159740,0170410,0181700,0193640,020620,02196
200,023370,024860,026430,028080,029820,031670,033600,035640,037790,04004
300,042410,044910,047530,050290,053180,056220,059400,062740,066240,06991
400,073750,077780,081980,086390,091000,095820,100850,106120,111620,11736
500,123350,129600,136120,142920,150010,157400,165090,173120,181460,19015
600,19920,20860,21840,22850,23910,25010,26140,27330,28560,2984
700,31170,32540,33960,35430,36960,38550,40190,41890,43650,4547
800,47360,49310,51330,53420,55570,57800,60100,62490,64950,6749
900,70100,72800,75610,78490,81460,84520,87690,90950,94300,9778
1001,01321,05001,08781,12671,16681,20801,25041,29411,33901,3852
1101,43271,48141,53161,58321,63611,69061,74651,80381,86281,9233
1201,98542,04912,11442,18152,25032,32082,39322,46742,54342,6213
1302,70112,78292,86682,9533,0413,1303,2223,3173,4143,513
1403,6143,7173,8233,9314,0414,1554,2714,3894,5104,634
1504,7604,8895,0205,1555,2935,4335,5765,7235,8726,025
1606,1806,3396,5026,6676,8357,0087,1837,3627,5447,731
1707,9208,1148,3118,5118,7168,9259,1379,3549,5749,799
18010,02710,26010,49610,73810,98411,23411,48811,74712,01112,280
19012,55312,83013,11213,40013,69213,98914,29114,59814,91015,228
20015,55015,87916,21216,55116,89517,24517,60117,96218,32918,701
21019,08019,46419,85520,25220,65421,06221,47822,09522,32722,760
22023,20223,64924,10224,56325,03025,50425,98526,47326,96727,469
23027,97928,49529,01929,55030,08930,63531,18831,75032,22032,895
24033,48034,07334,67335,28235,89936,52437,15737,80038,45039,109
25039,7840,4541,1441,8442,5343,2543,9644,7045,4346,18
26046,9447,7148,4849,2750,0650,8751,6952,5153,3554,19
27055,0555,9256,7957,6858,5859,4960,4161,3462,2863,23
28064,1965,1766,1667,1568,1669,1870,2171,2572,3073,37
29074,4575,5476,6477,7678,8880,0281,1882,3583,5284,71
30085,9287,1388,3789,6190,8792,1393,4294,7296,0397,36
31098,69100,05101,42102,80104,20105,61107,04108,48109,94111,41
320112,89114,40115,92117,45119,00120,57122,15123,75125,37127,00
330128,64130,31131,99133,69135,41137,15138,89140,67142,45144,26
340146,08147,92149,78151,66153,56155,47157,42159,38161,35163,35
350165,37167,41169,47171,55173,65175,77177,92180,09182,07184,49
360186,74188,99191,29193,59195,94198,30200,68203,11205,55208,02
370210,53213,06215,63218,23220,87

Как образуется насыщенный и ненасыщенный пар

Но вернемся к парообразованию. Мы продолжим экспериментировать и нальем жидкость – воду, например, в открытый сосуд, а к нему подсоединим манометр. Невидимое глазу, в сосуде происходит испарение. Все молекулы жидкости находятся в непрерывном движении. Некоторые движутся так быстро, что их кинетическая энергия оказывается сильнее той, что связывает молекулы жидкости вместе.

Покинув жидкость, эти молекулы продолжают хаотически двигаться в пространстве, подавляющее их большинство рассеивается в нем – так образуется ненасыщенный пар. Лишь небольшая их часть возвращается обратно в жидкость.

Если закроем сосуд, молекул пара постепенно будет становиться все больше. И все больше их будет возвращаться в жидкость. При этом будет увеличиваться давление пара. Это зафиксирует подсоединенный к сосуду манометр.

Спустя какое-то время число молекул, вылетающих из жидкости и возвращающихся в нее, сравняется. Давление пара перестанет изменяться. В результате насыщения пара установится термодинамическое равновесие системы жидкость-пар. То есть испарение и конденсация будут равны.

Насыщенный (сухой) пар

Черная линия вышеприведенного графика показывает, что насыщенный пар появляется при такой температуре и давлении, при которых пар (газ) и вода (жидкость) могут сосуществовать. Другими словами, он образуется тогда, когда скорость испарения воды равна скорости конденсации.

Преимущества использования насыщенного пара для подогрева

Свойства насыщенного пара делают из него отличный источник тепла особенно при температуре 100 °C и выше. Вот некоторые из этих свойств:

Свойства Преимущества
Обеспечивает быстрое и равномерное нагревание за счет передачи скрытой теплотыУлучшает качество продукта и повышает производительность
Давление может контролировать температуруТемпература устанавливается быстро и точно
Гарантирует высокий коэффициент теплопередачиТребуемая площадь теплообмена меньше, что позволяет снизить первоначальные затраты на оборудование
Образовывается из водыБезопасный, чистый и недорогой

Полезные советы

С учетом сказанного, при подогреве насыщенным паром необходимо помнить о следующих моментах:

  • эффективность подогрева может уменьшиться, если в данном процессе используется любой другой пар, кроме сухого. Вопреки общераспространенному мнению, фактически весь пар, производимый в котле — это не сухой насыщенный пар, а влажный, содержащий часть неиспарившихся молекул воды.
  • Потеря теплового излучения приводит к тому, что часть пара конденсируется. Получившийся влажный пар становится еще более влажным, к тому же образуется конденсат, который надо удалить, установив там, где это необходимо, конденсатоотводчики.
  • Образованный из пара тяжелый конденсат может быть выведен конденсатоотводчиками в специальные коллекторы. Однако этот влажный пар снизит эффективность нагрева, поэтому его следует удалить через устройства очистки или распределительные сборники.
  • В паре, в котором снижается давление за счет трения в трубопроводе и т.д., также может понизиться температура.

Влажность воздуха

Плотность и давление насыщенного пара обозначаются Pн и ρн. Понятно, что Pн и ρнмаксимальные плотность и давление, которые могут быть у пара при данной температуре. В воздухе всегда находится некоторое количество водяного пара. Чем больше это количество, тем выше влажность воздуха.

Абсолютная влажность — это парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе (т. е. давление, которое водяной пар оказывает сам по себе, в отсутствие других газов). Иногда абсолютной влажностью называют также плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность воздуха φ — это отношение парциального давления P водяного пара в нём к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Обычно это отношение выражают в процентах:

$ φ = { P\over Pн} $ * 100%.

Пользуясь уравнениями, описывающими свойства идеального газа, можно получить для вычисления относительной влажности следующую формулу:

$ φ = { ρ \over ρн } $ * 100%.

Прибор для измерения влажности называется психрометром (от греческих слов “psychria” — холод, и “metreo” — измерять). Он состоит из двух термометров, один из которых завернут в мокрую ткань. Влажность газа определяют с помощью специальных таблиц по разности температур сухого и “мокрого” термометров.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что такое испарение с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Процесс испарения характерен как для жидких, так и для твердых веществ. Когда пар ненасыщен, масса жидкости постепенно уменьшается (испаряется).

Основные понятия и определения

Парообразованием называется процесс превращения вещества из жидкого состояния в газообразное.

Испарением называется парообразование, которое происходит только с поверхности жидкости. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает.

Кипением называется такой процесс превращения жидкости в пар, который происходит не только с поверхности жидкости, но и внутри нее, т.е. это процесс парообразования во всей массе жидкости. Кипение происходит при определенной температуре, зависящей от рода жидкости и от ее давления. Процесс кипения осуществляется при подводе к жидкости теплоты при неизменном давлении.

Под конденсацией понимается процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое. Процесс конденсации происходит при отводе от пара теплоты при неизменном давлении. Процесс конденсации, так же как и процесс кипения, происходит при постоянной температуре.

Сублимацией (возгонкой) называется процесс перехода вещества из твердого состояния в газообразное. Обратный процесс перехода газа в твердое состояние называется десублимацией.

При парообразовании в неограниченном пространстве вся жидкость может превратиться в пар. Если процесс парообразования происходит в закрытой емкости, то между процессами парообразования и обратного перехода пара в жидкость может наступить равновесие. Пар в таком состоянии принимает максимальную плотность при данной температуре и давлении и называется насыщенным. Следовательно, насыщенный пар — эго пар, находящийся в равновесном состоянии с жидкостью, ив которой он получается. При изменении температуры жидкости равновесие нарушается, что приводит к соответствующему изменению плотности и давления насыщенного пара.

При испарении всей жидкости получается сухой насыщенный пар, который не содержит частиц жидкой фазы. Температура и объем сухого насыщенного пара являются функциями давления, поэтому его состояние определяется лишь одним параметром — или давлением, или температурой.

Насыщенный пар, который содержит мельчайшие капельки жидкости, называется влажным насыщенным паром.

Отношение массы сухого насыщенного пара mCf содержащегося во влажном паре, к общей массе (нар + жидкость) влажного насыщенного пара тс + тж называется степенью сухости пара (паросодержанием) х, т.е.

где тв = тс + тж масса влажного пара; тж масса жидкости во влажном паре.

Таким образом, степень сухости определяет долю сухого насыщенного пара во влажном паре.

Массовая доля жидкости во влажном паре называется степенью влажности пара и обозначается (1 — х).

Степень сухости х может меняться в пределах от нуля до единицы. Например, для кипящей жидкости при температуре насыщения (температуре кипения при данном давлении) х = 0, а для сухого насыщенного пара х = 1.

Если к сухому насыщенному пару подводить теплоту, то его температура будет возрастать и пар станет перегретым. Разность между температурой tn перегретого пара и температурой tQ сухого насыщенного пара называется степенью перегрева. Перегретый пар является ненасыщенным. При данном давлении его плотность меньше плотности сухого насыщенного пара, а удельный объем больше. Чем выше степень перегрева, тем больше по своим свойствам перегретый пар приближается к газу.

Котлы перегретого пара

В России применяется ГОСТ 3619-76 на паровые котлоагрегаты, в котором установлены параметры насыщенного и перегретого пара, а также паровая производительность и температура воды для питания котла.

Современная российская энергетика использует котлоагрегаты производительностью вырабатывающих 1000/1650/2650/3950 т/ч пара для турбогенераторов соответствующей мощностью 300/500/800/1200 МВт, работающих на сверхкритических параметрах по давлению 25,5 МПа и Тпп=545С.

Схема котла с пароперегревателем

Энергетические котлы классифицируются по давлению пара — высокого от 10 до 14 МПа и сверхкритического свыше 25,5 МПа. Котлоагрегаты сверхвысокого давления, обычно, выполняют с вторичным перегревом пара.

Паровые котлоагрегаты малой и средней паропроизводительности используются для производства насыщенного и перегретого пара с характеристиками до 3,9 МПа и Т=450 С. Они эксплуатируются на промпредприятиях и в жилищно-коммунальном хозяйстве для производственно-технологических нужд и в системах центрального теплоснабжения.

Типичными представителями агрегатов данной категории являются котел Е (ДЕ) производительностью пара от 1 до 25 т/ч, Е (КЕ) производительностью пара до 25 т/ч с газомазутной горелкой и ДКВР производительностью до 20 т/ч. Их применение – источники тепловой энергии для центрального теплоснабжения с параметрами насыщенного и перегретого пара.

Пар для движения

Пар регулярно используется для приведения в движение (в качестве движущей силы) в паровых турбинах. Паровая турбина — это часть оборудования, которая необходима для производства электроэнергии на тепловых электростанциях. Прогресс в увеличении эффективности был достигнут за счет применения всё более и более высоких температуры и давления.
Существует несколько тепловых электростанций, которые используют в своих турбинах сухой сверхкритический пар с абсолютным давлением 25 МПа, 610 °C.

Сухой пар часто используется в паровых турбинах для предотвращения повреждений оборудования, вызванных притоком конденсата. Однако на некоторых атомных электростанциях следует избегать использования высокотемпературного пара, так как это может стать причиной проблем с материалом, используемым в турбине. Вместо него обычно используется насыщенный пар высокого давления. В тех случаях, когда необходимо использовать насыщенный пар, в подводящей трубе часто устанавливают сепараторы для удаления конденсата из потока.

Помимо выработки электроэнергии, пар для движения служит для работы турбокомпрессоров или турбонасосов (газовых компрессоров, градирен и т.д.).

Генераторная турбина

Для просмотра файла необходим Flash Player

Движущая сила пара поворачивает лопасти, которые в свою очередь запускают ротор подключенного электрогенератора, и именно благодаря этому вращению и производится электричество.

Разные единицы измерения: избыточное и абсолютное давление

Таблицы насыщенного пара также используют два различных вида давления: абсолютное и манометрическое (избыточное).

  • Абсолютное давление — это нулевая точка по отношению к абсолютному вакууму.
  • Манометрическое давление — это нулевая точка по отношению к атмосферному давлению (101.3 кПа).

Таблица насыщенного пара с абсолютным давлением

Давл. (абс.)Темп. Удельный объёмУдельная энтальпия
кПа°Cм3/кгкДж/кг
PTVfVgHfHfgHg
2060.060.00101037.648251.423582609
5081.320.00102993.240340.523052645
10099.610.00104321.694417.422582675

Таблица насыщенного пара с избыточным давлением

Давл. (изб.)Темп. Удельный объёмУдельная энтальпия
кПа изб.°Cм3/кгкДж/кг
PTVfVgHfHfgHg
99.970.00104341.673419.022572676
20105.100.00104751.414440.622432684
50111.610.00105291.150468.222252694
100120.420.00106070.8803505.622012707

Избыточное давление было придумано для простоты измерения давления по отношению к тому, которое мы обычно испытываем.

В таблицах пара, составленных на основе манометрического давления, атмосферное давление определяется как 0, а в таблицах с абсолютным давлением — 101.3 кПа. А для того чтобы отличать избыточное давление от абсолютного в конце добавляют «изб.», например, кПа изб. или фт/кв. дюйм изб..

Перевести показатели избыточного давления в показатели абсолютного

Важное замечание:  Проблемы могут возникнуть в том случае, если перепутать абсолютное и манометрическое давление, именно поэтому надо быть особенно внимательными с единицами давления, указанными в таблице

Плотность — водяной пар

Поскольку фактическое количество водяных иаров ( абсолютная влажность) равно 11 3 — 10 — 3 кг / м3, то по табл. 6 находим ту температуру ( точку росы), которой соответствует дайн а я плотность водяных паров. Такой температурой примерно будет 13 С.

Вязкость ( ц углекислого газа 10 сП .

Данные о плотности водяного пара при высоких температурах и давлениях ( табл. 9), представляют большой интерес, так как растворяющая способность пара, как и других надкритических флюидов, в значительной мере определяется его плотностью. При температуре 400 — 500 С и давлениях 600 кгс / см2 и выше плотность надкритического пара приближается к плотности жидких углеводородов.

В запаянном сосуде находится вода, занимающая объем, равный половине объема сосуда. Найти давление и плотность водяных паров при температуре 400 С, зная, что при этой температуре вся вода обращается в пар.

Для определения влажности воздуха или газа введены понятия абсолютная влажность, относительная влажность и точка росы. Абсолютной влажностью называется плотность водяного пара, измеряемая количеством граммов водяного пара, содержащихся в 1 м3 воздуха, или газа. Единицы абсолютной влажности: т / нм3 сух.

Абсолютной влажностью воздуха f называется масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха при данных условиях. Значение / оценивается по плотности водяного пара в воздухе.

Абсолютной влажностью воздуха f называется масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха при данных условиях. Значение f оценивается по плотности водяного пара в воздухе.

Как следствие рассматриваемого закона, должно принять, что существует распадение в тех случаях, когда объем паров, соответствующий весовому количеству тела, вступающему в реакции, более, чем объем двух весовых частей водорода. Представим себе, что мы определили бы плотность водяного пара при температуре выше ее разложения, когда вода, если не вся, то почти вся, или большая часть распалась на водород и кислород.

В сильную жару выделение пота и его испарение предохраняют организм человека от перегрева. В болотистых ( и вообще сырых) местностях плотность водяного пара в воздухе больше, чем в сухих, и испарение пота происходит медленнее. Такая одежда не дает образовавшейся под ней влаге испаряться в окружающий воздух; организм перегревается. Испарение воды снижает температуру горящего тела настолько, что реакция горения прекращается; кроме того, пар обволакивает горящее тело и прекращает доступ к нему кислорода. Кипяток, так как он превращается в пар быстрее, чем холодная вода. В газонаполненной лампе распыление нити происходит медленнее, чем в лампе, из которой откачан воздух. Отрезок ВС изображает процесс конденсации пара; отрезки АВ, CM, K. N — изменения температуры пара, конденсата, калориметра и находившейся в нем первоначально воды.

При решении водной проблемы тепловых электростанций существенное значение имеет также то обстоятельство, что переход к высокому и сверхкритическому давлениям значительно видоизменяет не только условия парообразования, теплообмена — при кипении, гидродинамики пароводяной смеси в котельных трубах, отделения пара от влаги, но и свойства самого рабочего тела. Так, например, с повышением давления возрастает плотность водяного пара, уменьшается скорость пароводяной смеси в парообразующих трубах, снижаются поверхностное натяжение и вязкость воды.

Задачи, для решения которых используется понятие влаж: ности, принципиально почти не отличаются от задач об идеальных газах. Кроме того, предполагается широкое использование таблиц упругости и плотности водяных паров, из которых находятся дополнительные данные к тем, что заданы в условии задачи. Например, при заданной температуре ненасыщающего пара и его точке росы можно с помощью таблиц определить абсолютную и относительную влажность воздуха; при заданной температуре насыщающего пара таблица помогает найти его давление ( упругость) и плотность при этой температуре. Здесь следует рассматривать массу росы как разность масс пара до и после его частичной конденсации.

Подведем итоги

На несложных примерах мы разобрали суть процесса испарения и образующиеся в его результате ненасыщенный и насыщенный пар. Все эти явления вы ежедневно можете наблюдать вокруг себя: например, видеть высыхающие после дождя лужи на улицах или запотевшее от пара зеркало в ванной комнате. В ванной вы даже можете наблюдать, как сначала происходит парообразование, а потом конденсация скопившейся на зеркале влаги обратно в воду.

Вы также можете использовать эти знания, чтобы сделать свою жизнь более комфортной. Например, зимой во многих квартирах воздух очень сухой, и это плохо сказывается на самочувствии. Вы можете использовать современный прибор-увлажнитель, чтобы сделать его более влажным. Или по старинке поставить в комнате емкость с водой: постепенно испаряясь, вода насытит воздух своими парами.

Поделитесь ссылкой на эту статью со своими одноклассниками и друзьями. Сделать это совсем не сложно – специальные кнопки есть под текстом. А кто-нибудь даже скажет вам спасибо за полезную информацию.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации