Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Энтальпия — сухой насыщенный пар
Энтальпия сухого насыщенного пара приблизительно равна теплоте этого пара. [1]
Энтальпия сухого насыщенного пара при абсолютном давлении в 20 бар равна i 2799 2 кдж / кг. [2]
Так как энтальпия сухого насыщенного пара больше энтальпии влажного насыщенного пара, то при таком определении расхода он получается заниженным. [3]
Отсюда следует, что энтальпия сухого насыщенного пара приблизительно равна теплоте этого пара. [4]
Энтальпия воды г, энтальпия сухого насыщенного пара , энтальпия перегретого пара i в зависимости от давления приведены в прилагаемых таблицах. [5]
Из уравнения следует, что энтальпия сухого насыщенного пара приближенно равна его полной теплоте. [6]
Из табл. 8.1 видно, что при давлении пара р 1 0 МПа энтальпия сухого насыщенного пара i 2777 8 кДж / кг, что больше i 2680 кДж / кг. [7]
Чтобы превратить 1 кг кипящей воды при неизменной температуре в сухой насыщенный пар, требуется сообщить воде значительное количество теплоты, которая называется удельной теплотой испарения ( парообразования) при данном давлении и обозначается буквой г. Таким образом, энтальпия сухого насыщенного пара i i r, ккал / кг. [8]
ОП; dTp — внутренний диаметр ОП; Re WindTp / v n — число Рейнольдса; K — r / ( iia-i) — число фазового перехода; / ц, vjn — энтальпия и кинематическая вязкость пара перед испытательным участком; i — энтальпия сухого насыщенного пара при давлении на испарительном участке; NuadMAin — усредненное число Нуссельта на участке испарения; a — соответствующий ему коэффициент теплоотдачи от воды к пару; Я щ — коэффициент теплопроводности пара; dM — медианный диаметр капель; Prv / a — число Прандтля ( в работе не уточняется, по пару или по воде вычисляется число Прандтля); a — коэффициент теплопроводности; AfpB / pin — отношение плотностей воды и пара. [9]
Из таблиц сухих насыщенных паров ( см. приложение 1, 2, 3) видно, что с уменьшением tK энтальпия жидкости уменьшается. С увеличением / 0 энтальпия сухого насыщенного пара увеличивается и уменьшается удельный объем. Следовательно, с уменьшением tK и увеличением to холодопроизводительность холодильного агентЯд узрягтяет. [10]
Скрытая теплота парообразования с увеличением давления непрерывно уменьшается и при критическом давлении равна нулю. Это указывает на возможность уменьшения площади поверхностей нагрева, в которых из кипящей воды образуется насыщенный пар. Энтальпия сухого насыщенного пара при возрастании давления до 3 3 МПа увеличивается, а затем падает. [11]
Измерение влажности при помощи дроссельного калориметра основано на том, что взятая из трубопровода проба пара при проходе через сопло дросселируется, сохраняя постоянной ( ввиду незначительности тепловых потерь) свою первоначальную энтальпию. В результате дросселирования давление пара легко понижается. Это приводит к испарению содержащейся в паре влаги и перегреву его, так как энтальпия сухого насыщенного пара тем меньше, чем ниже давление пара. [12]
Парогенератор работает при постоянном давлении пара. При этом разные типы парогенераторов имеют различный уровень давления. В связи с этим важно знать, как зависят энтальпия кипящей воды, скрытая теплота парообразования, энтальпия насыщенного и перегретого пара от давления. С увеличением давления вплоть до критического ( ркр 22 13 МПа) энтальпия кипящей воды непрерывно возрастает. Следовательно, с повышением давления в парогенераторе площадь поверхностей нагрева, в которых происходит предварительный нагрев воды, должна увеличиваться. Скрытая теплота парообразования с увеличением давления непрерывно уменьшается и при критическом давлении равна нулю. Это указывает на возможность уменьшения площади поверхностей нагрева, в которых из кипящей воды образуется насыщенный пар. Энтальпия сухого насыщенного пара при возрастании давления до 3 3 МПа увеличивается, а затем падает. [13]
Источник статьи: http://www.ngpedia.ru/id620539p1.html
Параметры пара
Свойства пара определяются его параметрами, то есть величинами, характеризующими состояние пара (давление, температура, степень сухости, энтальпия, теплосодержание и т. д.). Тепловая энергия подводится к паровой турбине при помощи водяного пара, являющегося носителем тепловой энергии (теплоносителем).
Насыщенный пар
Если нагревать воду в открытом сосуде, то температура ее будет постепенно повышаться, пока не достигнет примерно 100 0 С; после этого дальнейшее повышение температуры прекращается и начинается кипение воды, то есть бурный переход ее в парообразное состояние. Температура воды во время кипения остается одной и той же, так же как температура получающегося над водой пара; она равна точно 100 0 С при нормальном атмосферном давлении, равном давлению ртутного столба 760 мм высотой. Искусственно изменяя давление, можно изменять температуру кипения в очень широких пределах; при увеличении давления температура кипения повышается, при уменьшении давления – понижается.
Так, при давлении 0,02 ата (0,02 от атмосферного давления) вода кипит при 17,2 0 С, а при давлении 10 ата при 179 0 С.
Температура пара над водой, из которой он получается (рис. 1), всегда равна температуре этой воды. Получающийся над водой пар называется насыщенный пар.
Определенной температуре насыщенного пара всегда соответствует определенное давление, и наоборот, определенному давлению всегда соответствует строго определенная температура.
В (таблице 1) приводится зависимость между температурой и давлением насыщенного пара.
Измерив термометром температуру насыщенного пара, можно по этой таблице определить его давление или, измерив давление, определить температуру.
При образовании пара в паровое пространство котла всегда попадают частицы воды, увлекаемые выделяющимся паром; особенно сильное увлажнение пара происходит в современных мощных котлах при работе их с большой нагрузкой. Кроме того, насыщенный пар обладает тем свойством, что при самом незначительном отнятии теплоты часть пара обращается в воду (конденсируется); вода в виде мельчайших капелек удерживается в паре. Таким образом, практически мы всегда имеем смесь сухого пара и воды (конденсата); такой пар называется влажный насыщенный пар. Так же как и у сухого насыщенного пара, температура влажного пара всегда соответствует его давлению.
Состав влажного пара принято выражать в весовых частях пара и воды. Вес сухого пара в 1 кг влажного пара называется или и обозначается буковой «х». Значение «х» обычно дают в сотых долях. Таким образом, если говорят, что у пара «х»=0,95, то это значит, что во влажном паре содержится по весу 95% сухого пара и 5% воды. При «х»=1 насыщенный пар носит название сухого насыщенного пара.
Один килограмм воды при своем испарении дает один килограмм пара; объем получающегося пара зависит от его давления, а следовательно, и от температуры. В противоположность воде, которая по сравнению с газами почти несжимаема, пар может сжиматься и расширяться в очень широких пределах.
Удельный объем, то есть объем 1 кг пара, при давлении 1 ата для сухого насыщенного пара равен 1,425 м 3 , то есть в 1725 раз больше объема 1 килограмма воды. При повышении давления удельный объем пара уменьшается, та как пар как упругое тело сжимается; так, при давлении 5 ата объем 1 кг сухого насыщенного пара уже равен только 0,3816 м 3 .
Энтальпия пара(теплосодержание) – практически определяется как количество тепла, которое нужно для поучения 1 кг пара данного состояния из 1 кг воды при 0 0 С, если нагрев происходит при постоянном давлении.
Понятно, что при одной и той же температуре энтальпии пара значительно больше, чем энтальпия воды. Для того чтобы нагреть 1 кг воды от 0 до 100 0 С, нужно затратить приблизительно 100 ккал тепла, так как теплоемкость воды равна приблизительно единице. Для того же, чтобы превратить эту воду в сухой насыщенный пар, нужно сообщить воде добавочно значительное количество теплоты, которое расходуется на преодоление внутренних сил сцепления между молекулами воды при переходе ее из жидкого состояния в парообразное и на совершение внешней работы расширения пара от начального объема v / (объем воды) до объема v // (объема пара).
Это добавочное количество теплоты называется теплота парообразования.
Следовательно, энтальпия сухого насыщенного пара будет определяться так:
i // =i / +r, ккал/кг,
где i // — полная теплота (энтальпия пара); i / — энтальпия воды при температуре кипения; r – теплота парообразования.
Например, при давлении 3 кг/см 3 теплосодержание 1 кг кипящей воды равно 133,4 ккал, а теплота парообразования равна 516,9 ккал/кг; отсюда энтальпия сухого насыщенного пара при давлении 3 кг/см 2 будет:
i // =133,4+516,9=650,3 ккал/кг (табл 2)
в сильной степени зависит от его степени сухости; с уменьшением степени сухости пара его энтальпия уменьшается.
Энтальпия влажного пара равна:
Эту формулу легко уяснить себе на следующем примере: допустим, что давление пара 5 кг/см 2 и степень сухости 0,9 иначе говоря, 1 кг этого пара содержит 0,1 кг воды и 0,9 кг сухого пара. По (табл 2) находим, что энтальпия воды при давлении 5 кг/см 2 равна округленно 152 ккал/кг, а энтальпия сухого пара 656 ккал/кг; так как влажный пар состоит из смеси сухого пара и воды, то энтальпия влажного пара в данном случае будет равна:
Следовательно, энтальпия влажного пара будет в этом случае примерно на 50 ккал/кг меньше, чем сухого насыщенного пара того же давления.
Перегретый пар
Если насыщенный пар отвести от поверхности испарения воды в котле и продолжать нагревать его отдельно, то температура пара будет подниматься и объем его увеличиваться. Устройство, в котором пар подогревается (пароперегреватель), сообщается с паровым пространством котла (рис 2). Пар, температура которого выше температуры кипения воды при том же давлении, называется . Если давление пара равно 25 ата, а температура его 425 0 С, то он прегрет на 425 – 222,9 = 202,1 0 С, так как давлению 25 ата соответствует температура насыщенного пара, равная 222,9 0 С (табл 2) 
Энтальпия перегретого пара
Следовательно, она превышает энтальпию сухого насыщенного пара того же давления на величину, выражающую собой количество теплоты, дополнительно сообщенное пару при перегреве; это количество теплоты равно:
а=ср(t2 – t1), ккал/кг,
где ср – средняя теплоемкость 1 кг пара при постоянном давлении. Ее величина зависит от давления и температуры пара; в (табл. 3) даны значения ср для некоторых температур и давлений;
t1 – температура насыщенного пара; t2 – температура перегретого пара.
Энтальпии перегретого пара для некоторых давлений и температур приведены в (табл. 4).
Перегревая свежий пар, мы сообщаем ему дополнительную теплоты, то есть увеличиваем начальную энтальпию. Это приводит к увеличению использованного теплопадения и повышению экономического к.п.д. установки работающей на перегретом паре. Кроме того, перегретый пар при движении в паропроводах не конденсируется в воду, так как конденсация может начаться только с момента, когда температура перегретого пара понизиться на столько, что он перейдет в насыщенное состояние. Отсутствие конденсации свежего пара особенно важно для паровых турбин, вода, скопившаяся в паропроводе и увлеченная паром в турбину, легко может разрушить лопатки турбины.
Преимущество перегретого пара настолько значительны и выгодность его применения настолько велика, что современные турбинные установки работают почти исключительно перегретым паром.
В настоящее время большинство тепловых электростанций строится с параметрами пара свыше 130 – 150 ата и свыше 565 0 С. В дальнейшем для самых мощных блоков предполагается по мере освоения новых жаростойких сталей повысить параметры до 300 ата и 656 0 С.
При расширении перегретого пара его температура понижается, по достижении температуры насыщения перегретый пар проходит через состояние сухого насыщенного пара и превращается во влажный пар.
Источник статьи: http://par-turbina.ucoz.net/index/parametry_para/0-10
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/
