Определить массу влажного пара если объем его

Расчеты, связанные с водяным паром

Задача 32.
В комнате объемом 45 м 3 при температуре 25,0 °С относительная влажность воздуха равна 70% или 0,7. Определите массу водяного пара в комнате, если давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 3,17 кПа.
Решение:
Массу водяного пара в комнате можно определить из уравнения Менделеева-Клапейрона.

р — давление насыщенного водяного пара; V — объем пара; М — молярная масса пара; R — газовая постоянная; Т — температура пара.

Температура, объем и молярная масса пара известны. Для определения давления водяного пара используем формулу относительной влажности.

При подставлении значения давления (фр_н) в уравнение Клапейнона-Менделеева, то найдем массу пара m, получим:

фр_нV = (m/M . RT)

m = фр_нVM/RT = [0,7 . (3,17 . 10 3 ) . 45 . (18 . 10 -3 )]/(8,31 . 298) = 0,738 кг = 738 г.

Ответ: масса водяного пара в комнате составляет 738 г.

Задача 33.
В комнате объемом 20,0 м 3 температура воздуха равна 20,0 °С, а его относительная влажность составляет 20,0 %. Какое количество воды следует испарить, чтобы относительная влажность воздуха в комнате достигла 60,0 %? Известно, что при 20,0 °С давление насыщенного пара равно 2,33 кПа, молярная масса воды составляет 18,0 г/моль.
Решение:
Масса водяного пара в воздухе определяется следующими формулами:

при влажности ф₁ = 20 %:

р₁ — плотность водяного пара в воздухе при влажности 20 %; V — объем комнаты;

при влажности ф₂ = 50%:

р₂ — плотность водяного пара в воздухе при влажности 60 %.

Масса воды, которую следует испарить для повышения влажности воздуха, определяется разностью

Плотность водяного пара при увеличении влажности увеличивается и определяется следующими формулами:

при влажности ф₁ = 20%:

p₁ — давление ненасыщенного водяного пара при влажности 20%; M — молярная масса водяного пара (воды); R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль . К); T — температура воздуха, T = 273 + 20 = 293 K;

при влажности ф₂ = 50%:

p₂ — давление ненасыщенного водяного пара при влажности 60 %.

Формула для расчета искомой величины принимает вид:

Давления ненасыщенного водяного пара найдем из формулы ф = (p . 100 %)/p₀:

при влажности ф₁ = 20%:

р₁ — первоначальная влажность воздуха, ф₁ = 20%; p₀ — давление насыщенного пара при температуре T = 293 К;

при влажности ф₂ = 60%:

ф₂ — влажность воздуха после испарения некоторого количества воды, ф₂ = 60 %.

Подстановка полученных выражений в формулу для ∆m дает:

∆m = (60,0% — 20,0%)/[100% . (2,33 . 10 3 ) . 20,0 . (18,0 . 10 -3 )/(8,31 / 293) = 137,8 . 10 -3 кг = 137,8 г.

Ответ: Для указанного повышения влажности воздуха в комнате необходимо испарить 137,8 г воды.

Задача 34.
Определить состояние водяного пара, находящегося под давлением p_п = 246660 Па, если его температура составляет:
а) t₁ = 115°С; б) t₂ = 132°С.
Решение:
Согласно табличным данным, давлению p_п = 246,66 кПа соответствует температура насыщения t_н = 127°С. Поскольку t₁ t_н, т.е. пар является перегретым.

Таким образом, водяной пар при температуре 115°С является влажным, а пар при температуре 132°С — перегретый.

Ответ: а) влажный; б) перегретый.

Задача 35.
Водяной пар, имеющий температуру t = 150°С, находится под давлением pп = 0,4 МПа. Определить степень его насыщенности.
Решение:
По табличным данным, применив метод интерполяции, определяем, что температуре t = 150°С соответствует давление насыщения p_н = 475722 Па. Далее, использовав формулу:

ф — степень насыщенности пара; p_п — давление пара (плотность перегретого пара); p_н — давление насыщенного пара воды (плотность насыщенного пара).

Находим степень насыщенности пара, получим:

Источник статьи: http://buzani.ru/zadachi/fizicheskaya-khimiya/1621-vodyanoj-par-zadachi-32-35

Как правильно определять основные физико-химические характеристики водяного пара

Расчет степени насыщенности и удельного объёма водяного пара

Задача 37.
Водяной пар при атмосферном давлении имеет температуру t = 126,09 0 С. Определить степень его насыщенности и удельный объем.
Решение:
По таблицам теплофизических свойств водяного пара находим, что температуре t = 126,09 0 С соответствует давление насыщения Р_н = 2,4 . 10 -5 Па. По формуле:
= Р_i/Р_н, где

ф — степень насыщенности; Рi — давление водяного пара, 101325 Па; Рн — давление насыщенного пара при заданной температуре.

= (1,01325 . 10-5)/(2,4 . 10-5) = 0,422.

Удельный объем пара рассчитаем по формуле:

Ri – газовая постоянная водяного пара, равная 461,58 Дж/(кг . К); T – температура пара, К.

v_i = (R_i . T)/Р_i = [461,58 . (126,09 + 273)]/(1,01325 . 10-5) = 1,818 м 3 /кг.

Ответ: = 0,422; v_i = 1,818 м 3 /кг.

Определение удельной энтальпии водяного пара

Задача 38.
Пар при температуре t = 85,95 0 С имеет удельный объем vп = 2,732 м 3 /кг. Определить удельную энтальпию пара.
Решение:
1. Находим плотность пара по формуле:

Р_п = 1/vi = 1/2,732 = 0,366 кг/м 3 .

2. Расчет степени сухости пара

Согласно таблличным данным, температуре t = 85,95 0 С соответствует плотность насыщенного пара рн = 0,366 кг/м 3 . Поскольку рп = рн, то в задаче задан сухой пар. По формуле = Р_п/Р_н ) находим степень сухости пара:

= 0,366/0,366 = 1.

= 1, что соответствует сухому насыщенному пару.

3. Расчет энтальпии пара

Расчет энтальпии пара проводим по формуле:

i_x = i’ * r * , где

i’ — удельная энтальпия кипящей воды; r — удельная теплота парообразования; — степень сухости влажного пара; ix — энтальпия пара.

По таблице приложения для t = 85,95 0С определяем удельную энтальпию кипящей воды и удельную теплоту парообразования i_x = 359,93 кДж/кг, r = 2293,64 кДж/кг.

i_x = 359,93 . 2293,64 . 1 = 825549,8452 кДж/кг.

Ответ: i_x = 825549,8452 кДж/кг.

Относительная упругость, плотность и давление перегретого пара

Задача 39.
Относительная упругость пара при температуре t = 150 0 С составляет ф = 80%. Определить плотность и удельную энтальпию пара.
Решение:
Пар, заданный в задаче, – перегретый. По таблице приложения для температуры t = 150 0 С определяем давление насыщения и плотность насыщенного пара: Р_н = 476000 Па, Р_п = 2,547 кг/м 3 .

1. Расчет плотности заданного пара

Плотности заданного пара находим по формуле:

= Р_i/Р_н, где

Р_i — плотность заданного пара; рн = плотность насыщенного пара.

Р_i = . Р_н = 0,8 . 2,547 = 2,0376 кг/м 3 .

2. Расчет давления перегретого пара

Давления перегретого пара рассчитаем по формуле:

= Р_t/Р_н, где

— относительная упругость пара при заданной температуре; рп =давление насыщенияпара.

Р_t = . Р_п = 0,8 . 476000 = 380800 кг/м 3 .

По таблице приложения находим, что такое давление является насыщенным при температуре t_н = 119,7 2 0 С. Таким образом, пар перегрет от температуры насыщения tн = 119,7 0 С до температуры t = 150 0 С. По таблице определяем удельную теплоемкость пара для этого диапазона температуры, которая оказывается равной сп = 2,114 кДж/(кг . К). По табл. 1 приложения для tн = 119,7 0 С находим удельную энтальпию насыщенного пара i’ = 2704,59 кДж/кг.

3. Расчет удельной энтальпии перегретого пара

По формуле [i_t = i’ . С_п(t -t’)] рассчитываем удельную энтальпию перегретого пара, получим:

i_t = 2704,59 . 2,114(150 -119,7) = 173240,34 кДж/кг.

Ответ: Рi = 2,0376 кг/м 3 ; i_t = 173240,34 кДж/кг.

Источник статьи: http://buzani.ru/zadachi/fizicheskaya-khimiya/1665-svojstva-vodyanogo-para-zadachi-37-39

СВОЙСТВА НАСЫЩЕННОГО ПАРА

Что это такое и как им пользоваться

Численные значения параметров теплоты, а также взаимосвязь между температурой и давлением, приведенные в настоящем Руководстве, взять из Таблицы «Свойства насыщенного пара».

Определение применяемых терминов:

Насыщенный пар

Чистый пар, температура которого соответствует температуре кипения воды при данном давлении.

Абсолютное давление

Абсолютное давления пара в барах (избыточное плюс атмосферное).

Зависимость между температурой и давлением

Каждому значению давления чистого пара соответствует определенная температура. Например: температура чистого пара при давлении 10 бар всегда равна 180°С.

Удельный объём пара

Масса пара, приходящаяся на единицу его объёма, кг/м3.

Теплота кипящей жидкости

Количество тепла, которое требуется чтобы повысить температуру килограмма воды от 0°С до точки кипения при давлении и температуре, указанных в Таблице. Выражается в ккал/кг.

Скрытая температура парообразования

Количество тепла в ккал/кг, необходимое для превращения одного килограмма воды при температуре кипения в килограмм пара. При конденсации одного килограмма пара в килограмм воды высвобождает такое же самое количество теплоты. Как видно из Таблицы, для каждого сочетания давления и температуры величина этой теплоты будет разной.

Полная теплота насыщенного пара

Сумма теплоты кипящей жидкости и скрытой теплоты парообразования в ккал/кг. Она соответствует полной теплоте, содержащейся в паре с температурой выше 0°С.

Как пользоваться таблицей

Кроме определения зависимости между давлением и температурой пара, Вы, также, можете вычислить количество пара, которое превратится в конденсат в любом теплообменнике, если известно передаваемое им количество теплоты в ккал. И наоборот, Таблицу можно использовать для определения количества переданной теплообменником теплоты если известен расход образующегося конденсата.

1 ккал = 4,186 кдж

1 кдж = 0,24 ккал

1 бар = 0,102 МПа

ПАР ВТОРИЧНОГО ВСКИПАНИЯ

Что такое пар вторичного вскипания:

Когда горячий конденсат или вода из котла, находящиеся под определенным давлением, выпускают в пространство, где действует меньшее давление, часть жидкости вскипает и превращается в так называемый пар вторичного вскипания.

Почему он имеет важное значение :

Этот пар важен потому, что в нем содержится определенное количество теплоты, которая может быть использована для повышения экономичности работы предприятия, т.к. в противном случае она будет безвозвратно потеряна. Однако, чтобы получить пользу от пара вторичного вскипания, нужно знать как в каком количестве он образуется в конкретных условиях.

Если воду нагревать при атмосферном давлении, ее температура будет повышаться пока не достигнет 100°С – самой высокой температуры, при которой вода может существовать при данном давлении в виде жидкости. Дальнейшее добавление теплоты не повышает температуру воды, а превращает ее в пар.

Теплота, поглощенная водой в процессе повышения температуры до точки кипения, называется физической теплотой или тепло-содержанием. Теплота, необходимая для превращения воды в пар, при температуре точки кипения, называется скрытой теплотой парообразования. Единицей теплоты, в общем случае, является килокалория (ккал), которая равна количеству тепла, необходимому для повышения температуры одного килограмма воды на 1°С при атмосферном давлении.

Однако, если воду нагревать при давлении выше атмосферного, ее точка кипения будет выше 100°С, в силу чего увеличится также и количество требуемой физической теплоты. Чем выше давление, тем выше температура кипения воды и ее теплосодержание. Если давление понижается, то теплосодержание также уменьшается и температура кипения воды падает до температуры, соответствующей новому значению давления. Это значит, что определенное количество физической теплоты высвобождается. Эта избыточная теплота будет поглощаться в форме скрытой теплоты парообразования, вызывая вскипание части воды и превращение ее в пар. Примером может служить выпуск конденсата из конденсатоотводчика или выпуск воды из котла при продувке. Количество образующегося при этом пара можно вычислить.

Конденсат при температуре пара 179,9 °C и давлении 10 бар обладает теплотой в количестве 182, 1ккал/кг. См. Колонку 5 таблицы параметров пара. Если его выпускать в атмосферу, т.е. при абсолютном давлении 1 бар, теплосодержание конденсата сразу же упадет до 99,7 ккал/кг. Избыток теплоты в количестве 82,3 ккал/кг вызовет вторичное вскипание части конденсата. Величину части конденсата в %, которая превратится в пар вторичного вскипания, определяют следующим образом :

Разделите разницу между теплосодержанием конденсата при большем и при меньшем давлениях на величину скрытой теплоты парообразования при меньшем давлением значении давления и умножьте результат на 100.

Выразив это в виде формулы, получим :

% пар вторичного вскипания

q1 = теплота конденсата при большем значении давления до его выпуска

q2 = теплота конденсата при меньшем значении давления, т.е. в пространстве, куда производится выпуск

r = скрытая теплота парообразования пара при меньшем значении давления, при котором производится выпуск конденсата

% пара вторичного вскипания =

График 2.

Объем пара вторичного вскипания при выпуске одного кубического метра конденсата в систему с атмосферным давлением.

Для упрощения расчетов, на графике показано количество пара вторичного вскипания, которое будет образовываться, если выпуск конденсата будет производится при разных давлениях на выходе

Пар… основные понятия

Влияние присутствия воздуха на температуру пара

Рис. 1 поясняет, к чему приводит присутствие воздуха в паропроводах, а в Таблице 1 и на Графике 1 показана зависимость снижения температуры пара от процентного содержания в нем воздуха при различных давлениях.

Влияние присутствия воздуха на теплопередачу

Воздух, обладая отличными изоляционными свойствами, может образовать, по мере конденсации пара, своеобразное «покрытие» на поверхностях теплопередачи и значительно понизить ее эффективность.

При определенных условиях, даже такое незначительное количество воздуха в паре как 0,5% по объему может уменьшить эффективность тепло — передачи на 50%. См. Рис.1

СО₂ в газообразной форме, образовавшись в котле и перемещаясь вместе с паром, может растворится в конденсате, охлажденном ниже температуры пара, и образовать угольную кислоту. Эта кислота весьма агрессивна и, в конечном итоге «проест» трубопроводы и теплообменное оборудование. См. Рис.2. Если в систему попадает кислород, он может вызвать питтинговую коррозию чугунных и стальных поверхностей. См. Рис. 3.

Паровая камера со 100% содержанием пара. Общее давление 10 бар. Давления пара 10 бар температура пара 180°С

Рис.1. Камера, в которой находится смесь пара и воздуха, передает только ту часть теплоты, которая соответствует парциальному давлению пара, а не полному давлению в ее полости.

Паровая камера с содержанием пара 90%

И воздуха 10%. Полное давление 10 бар. Давление

Пара 9 бар, температура пара 175,4°С

Снижение температуры паро-воздушной смеси в зависимости от содержания воздуха

Температура насыщ. пара

Температура паро-воздушной смеси от к-ва воздуха в объему,°С

Источник статьи: http://vsevtempe.spb.ru/tehnicheskaya_informatsiya/svoystva_para/