Влажный насыщенный пар располагается между пограничными кривыми x = 0 и x = 1. Возьмем точку е на изобаре Р в области влажного насыщенного пара (рис. 7.15 и 7.16). В области влажного насыщенного пара параметры состояния не могут быть определены только по давлению и температуре, поскольку давление однозначно определяет температуру насыщения и изобара влажного пара одновременно является его изотермой, представляющей прямую линию в Р,v- и Т,s- диаграммах. В качестве вспомогательного условного параметра для влажного пара применяется степень сухости х. Зная степень сухости х и параметры состояний насыщения воды на линии х=0 и пара на линии х=1, можно рассчитать все остальные параметры состояния влажного пара.
Параметры влажного пара обозначаются с индексом «x». 1 кг влажного пара содержит х кг сухого насыщенного пара и (1 — x) кг воды в состоянии насыщения. Следовательно, любой параметр, подчиняющийся закону сложения (аддитивности), для 1 кг влажного пара будет представлен в виде суммы произведений соответствующих параметров на x кг сухого насыщенного пара и на (1 — x) кг воды при давлении или температуре насыщения. Например, расчет удельного объема, энтальпии, энтропии и внутренней энергии для влажного пара можно выполнить по формулам:
Используя параметры влажного насыщенного пара, можно рассчитать его степень сухости:
При этом горизонтальные отрезки 1-2 изобар и изотерм в Р,v- и T,s- диаграммах в области влажного насыщенного пара делятся точкой е пропорционально значению степени сухости х=(1-е)/(1-2), что позволяет построить линии постоянных степеней сухости х=const (рис. 7.15 и 7.16). В критической точке сходятся все линии постоянных степеней сухости. Внутренняя энергия влажного пара проще определяется как
Теплота, необходимая для получения влажного пара из воды c t=0 о С при изобарном ее нагревании, называется полной теплотой влажного пара и определяется как
Наряду со степенью сухости x в практике часто используется понятие влажности пара (1-x). Влажность дается в долях или в процентах.
Источник статьи: http://ispu.ru/files/u2/book2/TD1_19-06/ttd7-5.htm
Влажный пар и его параметры
Водяной пар
Основные понятия
Газообразные тела (с примесью одноименной жидкости в виде взвешенных мелкодисперсных частиц или без нее) принято называть парами.
Все пары являются реальными газами и подчиняются всем присущим этим газам закономерностям, в частности закономерностям фазовых переходов.
Образование пара из одноименной жидкости происходит посредством ее испарения или кипения. Между этими двумя процессами существует принципиальное различие.
Испарение жидкости может происходить лишь с открытой поверхности и при любой температуре.
С повышением температуры жидкости процесс испарения ускоряется, т.к. средняя скорость движения молекул возрастает.
Кипение жидкости может происходить и при отсутствии открытой поверхности. Сущность его состоит в том, что образование пара происходит в основном в объеме самой жидкости.
В сосуде одновременно происходят противоположные процессы испарения жидкости и конденсации пара.
Пока концентрация молекул пара в паровоздушной смеси мала, первый процесс превалирует над вторым. Вместе с этим увеличивается и парциальное давление пара Рп в паровоздушной смеси; парциальное же давление воздуха Рв уменьшается, ибо избыток его удаляется в окружающую среду через обратный клапан, но суммарное давление паровоздушной смеси остается неизменным.
С повышением парциального давления пара скорость испарения жидкости уменьшается, а скорость обратной конденсации пара возрастает и в конечном итоге наступает момент, когда скорости обоих процессов становятся одинаковыми, а Рп устанавливается одинаковым.
Пар какого-либо вещества, находящийся в динамическом равновесии с одноименной жидкостью, называется насыщенным.
Температура и давление насыщенного пара взаимосвязаны и каждой температуре соответствует вполне определенное давление насыщения.
По мере роста температуры паровоздушной смеси содержание воздуха в ней уменьшается за счет вытеснения его паром через обратный клапан. Поэтому наступает момент, когда из сосуда удаляются последние остатки воздуха и в верхней его части остается один лишь насыщенный пар.
Этот момент отмечается тем, что давление насыщенного пара становится равным давлению окружающей среды, под которым все время находилась жидкость, а потому становится возможным кипение жидкости.
Температура, при которой давление насыщения становится равным внешнему давлению на жидкость, называется температурой кипения; она является функцией внешнего давления и с увеличением его возрастает.
После начала кипения в рассматриваемом сосуде продолжение подвода тепла сопровождается дальнейшим парообразованием, причем давление в нём сохраняется неизменным, т.к. излишки пара вытесняются через обратный клапан. Неизменной остается и температура, как пара, так и самой жидкости. Такой процесс продолжается до полного выкипания жидкости, и, наступает момент, когда весь сосуд оказывается заполненным лишь насыщенным паром, температура которого еще равна температуре кипения.
Пар какого-либо вещества, не содержащий в себе одноименной жидкости и имеющий температуру кипения при данном давлении, называется сухим насыщенным.
Пар какого-либо вещества, температура, которого превышает температуру кипения при данном давлении, называется перегретым.
Состояние перегретого пара определяется значениями двух независимых параметров, в качестве которых наиболее часто используются давление и температура.
С повышением перегрева пар по своим свойствам приближается к идеальному газу.
При изобарном отводе теплоты от сухого насыщенного пара температура его не изменяется, а вместо этого начинается конденсация пара, и по всему его объему образуются мельчайшие капельки жидкости.
Насыщенный пар какого-либо вещества, содержащий в себе одноименную жидкость в виде взвешенных мелкодисперсных частиц, называется влажным насыщенным паром.
Представив себе влажный пар как механическую смесь сухого насыщенного пара и равномерно распределенной в нем жидкости, можно определить степень сухости х влажного пара как массовую долю содержащегося в нем сухого насыщенного пара.
Очевидно, величина х может изменяться от единицы (что соответствует сухому насыщенному пару) до нуля (что соответствует кипящей воде).
Таким образом, состояние влажного пара определяется значениями двух независимых параметров, – давления (или температуры) и степени сухости.
Влажный пар и его параметры
Объем влажного пара можно представить как сумму объемов двух компонентов.
где х – степень сухости пара.
Первое слагаемое представляет собой объем жидкости, содержащейся в 1 кг влажного пара, а второе – объем содержащегося в нем сухого насыщенного пара.
Для превращения 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный пар при постоянном давленииему необходимо сообщить количество теплоты, называемое теплотой парообразования:
Часть теплоты парообразования расходуется на увеличение внутренней энергии, связанное с совершением работы против сил взаимного притяжения молекул (внутренняя теплота парообразования). Остальная часть теплоты парообразования расходуется на работу расширения, не связанную с наличием сил молекулярного взаимодействия (внешняя теплота парообразования).
С помощью теплоты парообразования r энтальпия влажного пара определяется следующим образом.
В процессе парообразования при Р=const
где х – степень сухости влажного пара.
ix
Энтропия влажного пара:
а для данного случая
sx(*)
где Тн – температура кипения при заданном постоянном давлении.
Для сухого насыщенного пара х=1, поэтому
Формула (*) может быть записана так
sx
Дата добавления: 2016-02-09 ; просмотров: 3156 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/6-87645.html
Водяной пар. Насыщенный, сухой насыщенный, перегретый пар. Степень сухости пара. Удельная теплота парообразования. Тройная точка воды. Критическое состояние воды.
Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное
Конденсация – обратный процесс парообразования.
Температура насыщения– функция давления.
Насыщенный пар– это пар, образующийся над кипящей жидкостью, имеющий температуру равную температуре кипящей жидкости и находящийся с жидкостью в термодинамическом равновесии.
Сухой насыщенный пар— это насыщенный пар, не содержащий капель жидкости, представляющий собой реальный газ.
Перегретый пар имеет температуру выше температуры насыщенного пара при данном давлении, полученного из сухого насыщенного пара в результате теплоподвода.
Степень сухости– равна отношению массы сухого пара входящего в состав влажного пара к суммарной массе влажного пара.
Удельная теплота парообразования — это теплота, которую необходимо передать 1 кг кипящей жидкости, чтобы полностью превратить ее в сухой насыщенный пар. ,
где энтальпии, соответственно кипящей жидкости и сухого насыщенного пара. — чем выше давление, тем ниже
Тройная точка воды– особое состояние, при котором в равновесии находится лед, жидкая вода, водяной пар (все три агрегатных состояния).
Параметры тройной точки: (глубокий вакуум);
Критическое состояние воды характеризуется параметрами: ; ; .
Дата добавления: 2016-07-09 ; просмотров: 1144 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/8-41316.html
Природа пара
Природа пара
Что такое пар?
Водяной пар образуется при переходе воды из жидкого состояния в газообразное. Это сопровождается поглощением значительного количества энергии, называемое скрытой теплотой парообразования. При обратном процессе, процессе конденсации, выделяется такое же количество тепла. В этом и заключается основной принцип передачи тепла с помощью пара, то есть использование энергии фазового перехода.
Существуют следующие виды состояний пара: влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар и перегретый пар.
Влажный насыщенный пар
Это наиболее распространенная форма пара, в котором часть молекул воды отдали свою энергию (скрытая теплота) и сконденсировались, с образованием мельчайших капелек воды в виде тумана. Понятие сухость (влажность) пара характеризует количество капельной жидкости, содержащейся в насыщенном паре.
На практике, даже самые лучшие котлы производят пар, содержащий 3% — 5% влаги. Поскольку генерируемый пар увлекает за собой, некоторое количество воды, как правило, в виде тумана или капель.
Эксплуатация влажного пара увеличивает энергозатраты и имеет ряд недостатков. С увеличением влажности насыщенного пара энтальпия (энергоэффективность) его существенно снижается, увеличиваются потери давления в паропроводе, паропроводы подвергаются эрозии, появляется вероятность скопления конденсата, приводящая к гидравлическим ударам и разрушению паропроводов и оборудования.
Поэтому при проектировании и эксплуатации пароконденсатных систем необходимо предусматривать меры по осушению пара (установка циклонных сепараторов, редукционных клапанов серии COS) и дренированию паропроводов (установка конденсатных карманов), а так же тепловой изоляции всех участков паропроводов и арматуры.
Сухой насыщенный пар
Прозрачный газ, не имеющий влаги, обладает многими свойствами, которые делают его отлично управляемым источником тепла.
Особенность
Преимущество
Быстрое и равномерное нагревание через скрытую передачу тепла
Повышение качества продукции и производительности
Используется как в технологических процессах, так и в системах отопления и вентиляции предприятия
Упрощает эксплуатацию и унифицирует энергораспределение на предприятии. Снижает затраты на энергогенерирующее оборудование.
Давлением можно контролировать температуру
Температура может быть установлена быстро и точно
Высокий коэффициент теплопередачи
Необходимо меньше площади поверхности теплопередачи, что позволяет снизить габариты и первоначальные затраты на оборудование
Производится из воды
Безопасный, экологически чистый и недорогой
Перегретый пар
Перегретый пар образуется путем дальнейшего нагрева влажного или насыщенного пара свыше температуры насыщения.
В таком состоянии пар, имеет более высокую температуру и более низкую плотность, чем насыщенный пар при том же давлении. Перегретый пар используется в основном в различных тепловых машинах, таких как турбины, для повышения их КПД и обычно не используется для передачи тепла.
Особенность
Недостатки
Низкий коэффициент теплопередачи
Снижение продуктивности
Необходимость увеличения площади поверхности теплопередачи
Переменная температура пара даже при постоянном давлении
Ухудшается управляемость системы
Для передачи тепла используется физическое тепло
Перепады температур может оказать негативное влияние на качество продукции
Температура может быть чрезвычайно высокой
Существенное увеличение капитальных затрат на установку высокотемпературного оборудования
По этим и другим причинам, насыщенный пар является предпочтительным по сравнению с перегретым паром в качестве теплоносителя в теплообменниках и другом теплопередающем оборудовании. С другой стороны, если перегретый пар рассматривать в качестве источника тепла для прямого нагрева, в качестве высокотемпературного газа, он имеет преимущество по сравнению с горячим воздухом, особенно в бескислородных условиях. Так же его применяют в пищевой промышленности, для сушки и обработки пищевых продуктов.
Источник статьи: http://opeks.energy/priroda-para/
В сосуде одновременно происходят противоположные процессы испарения жидкости и конденсации пара.
(*)
,
энтальпии, соответственно кипящей жидкости и сухого насыщенного пара. 
— чем выше давление, тем ниже 
(глубокий вакуум); 
; 
; 
.
