Природа пара. Что такое пар. Влажный насыщенный и сухой насыщенный пар

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.

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.

Плешаков. 3 класс. Учебник №1, с. 55 – 58

Превращения и круговорот воды

Ответы к стр. 55 — 58

1. В каких трёх состояниях вода находится в природе?

В твёрдом, жидком, газообразном.

2. При каком условии образуется лёд? Отчего он тает?

При температуре 0°С вода превращается в лёд. Это происходит и в реке, и в озере, и в луже. Крошечные льдинки образуются и высоко в облаках. Там они увеличиваются, превращаются в снежинки и падают на землю. Так образуется снег.  Лёд и снег — это вода в твёрдом состоянии.

Вода – такое уникальное вещество, которое может переходить из одного состояния в другое при незначительных изменениях окружающих условий. Превращения воды происходят при изменении температуры воды.

При переходах из одного состояния в другое могут происходить различные процессы:
испарение – вода из жидкого состояния постепенно переходит в воздух в виде пара;
конденсация – водяной пар переходит в жидкое или твёрдое состояние;
замерзание – жидкая вода превращается в снег, лёд;
индевение – образование инея – переход газообразной воды в твёрдое состояние;
возгонка – переход твёрдой воды в газообразную.

3. Как образуется пар? При каком условии пар превращается в жидкую воду?

Мы протёрли мокрой тряпкой классную доску. Прошло несколько минут, и доска стала сухой. Вода с неё испарилась, то есть превратилась в пар — прозрачный, бесцветный газ. Водяной пар — это вода в газообразном состоянии. В природе вода постоянно испаряется с поверхности морей, рек, озёр, почвы. Поэтому в воздухе всегда содержится невидимый водяной пар.

4. Как происходит круговорот воды в природе? Какими способами мы его моделировали?

Вода на Земле постоянно меняет своё состояние. Этот процесс называется круговоротом воды в природе. Вода находится в природе в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном. Вода постоянно совершает круговорот: испаряется с поверхности земли, образует облака, в виде дождя и снега возвращается на землю.

Круговорот воды происходит и в природе. Солнечные лучи нагревают поверхность нашей планеты и испаряют при этом огромное количество влаги. Водяные пары поднимаются в воздух с поверхностей морей, океанов, озёр, рек, из почвы. Воду испаряют все растения. Эти пары выдыхают животные. Вода превращается в пар в любое время года, даже зимой в большой мороз. В воздухе образуются мельчайшие капельки или кристаллики льда – они образуют знакомые всем облака. Воздушные течения разносят пары воды и облака над землей. Накопившаяся в них влага выпадает в виде дождя или снега. Судьба выпавших с неба капель различна. Одни из них попадают в ручьи или реки, озёра или сразу в море и оттуда со временем снова испаряются в воздух. Это явление называется круговоротом воды в природе.

Ответы по окружающему миру. Учебник. 3 класс. Часть 1. Плешаков А. А.

Окружающий мир. 3 класс

Плешаков. 3 класс. Учебник №1, с. 55 – 58

4.3 (86.67%) от 3 голосующих

Как образуется пар? При каком условии пар превращается в жидкую воду

Організація звичайного розслідування настоящого випадку на виробництві​

1) Что означает понятие «экологическая пирамида»?
a. графическое изображение экологических законов;
b. графическое изображение соотношений между проду
…

центами и консументами разного уровня;
c. накопление остатков консументов.
2) Как влияет ртуть на здоровье человека?
a. действие на органы слуха, световую чувствительность глаз, нарушение ритма жизни;
b. снижение интеллектуального развития, перевозбуждение, развитие агрессивности, рассеянности, глухоты, бесплодия, задержки роста, нарушения вестибулярного аппарата и др.;
c. появление на краях десен сине — черной полосы, снижение работоспособности, плохой сон, ослабление обоняния, головная боль, дрожь пальцев;
d. костные заболевания и расстройство нервной системы.

1) От чего больше всего страдают сельскохозяйственные угодья юга Украины?
a. от пестицидов;
b. от трансграничных загрязнений воздуха;
c. от засоления
…

почв.
2) Как влияет свинец на здоровье человека?
a. костные заболевания и расстройство нервной системы;
b. действие на органы слуха, световую чувствительность глаз, нарушение ритма жизни;
c. резкое раздражение кожи и слизистых оболочек, носовое кровотечение, насморк, кашель, пнем-склеротические изменения в легких;
d. снижение интеллектуального развития, перевозбуждение, развитие агрессивности, рассеянности, глухоты, бесплодия, задержки роста, нарушения вестибулярного аппарата и др.
3) Вещество относятся к СДЯВ?
a. азотная кислота;
b. стронций;
c. цезий -137.

1) Что является основным источником тепла для атмосферного воздуха вблизи земной поверхности?
a. Коротковолновая радиация Солнца;
b. Длинноволновое из
…

лучение земной поверхности;
c. Внутреннее тепло Земли.
2) Какие, по вашему мнению, относят к углеводных (газы) загрязняющих веществ атмосферы?
a. бактерии, горение;
b. вулканическая деятельность, двигатель внутреннего сгорания;
c. вулканическая деятельность, растения, бактерии, двигатель внутреннего сгорания.
3) Какие объекты природно-заповедного фонда Украины могут быть только местного значения?
a. заповедное урочище;
b. заповедник;
c. памятник природы.

1) Климатические факторы среды обитания относятся к:a. биотических;b. антропогенных;c. абиотических.2) В пределах каких территорий и объектов природно
…

-заповедного фонда Украины выделяют следующие функциональные зоны: заповедная, регулируемой рекреации, стационарной рекреации, хозяйственная:a. биосферный заповедник;b. заказник;c. национальный природный парк.3) Как влияет сернистый ангидрид SO2, или серный газ, на здоровье человека?a. кислородное голодание, удушье, головокружение и даже смерть;b. хронический гастрит, гепатопатия, бронхит, ларингит и другие болезни;c. сильное раздражение слизистых оболочек и тяжелые заболевания.

Здесь навсегда для ваших бдений.
Порой силён,порою слаб,
Приду я утром,с неба пав.
Хоть я и за миллионы миль,
Я доберусь и в шторм и в штиль.
Жизнь не
…

возможна без меня,
Так угадайте,кто же я?
не дождь

Какое расстояние нужно преодолеть, чтобы обойти вокруг Земного шара.A) 12750 кмB)40.000 кмC)8848 км​

Известен всем без исключенийЗдесь навсегда для ваших бдений.Порой силён,порою слаб,Приду я утром,с неба пав.Хоть я и за миллионы миль,Я доберусь и в ш
…

торм и в штиль.Жизнь невозможна без меня,Так угадайте,кто же я?​

можно ли держать головастиков в дистиллированной воде? Хотя бы 1 день? Какой размер банки взять? И через какое время менять дистиллированную воду? Бра
…

ть ли камни, землю, палки и т. п.? Вопрос не по учёбе, но ладно)​

Это черешня или вишня? кто знает?

Пар — простое объяснение процесса парообразования

Представим себе добрый старый чайник дома на плите. Заполненным водой мы ставим его на конфорку и включаем подачу тепла. Спустя некоторое время начинается парообразование и пар выделяется из носика чайника. Что же происходит в заполненном водой чайнике с момента начала теплового воздействия до момента выхода пара из него?

Как только чайник был установлен на конфорку, начинается процесс теплопередачи, в нашем случае от газовой горелки под чайником. По мере повышения температуры воды на стенках чайника образуются пузырьки газа. Через некоторое время эти пузырьки поднимаются на поверхность воды. При этом выводятся растворенные в воде газы, а также воздух.

Наблюдение 1

В зависимости от того, как быстро поднимается температура воды, снижается растворимость содержащихся в ней газов. Этого феномена коснемся при описании процессов в деаэраторе.

В процессе нагрева воды сначала образуются небольшие пузырьки на дне котла. Эти пузырьки также поднимаются, однако исчезают еще до достижения поверхности воды. В этом случае речь идет не о пузырьках газа, а о небольших пузырьках пара, который конденсируется, как только достигает более холодного слоя воды. Температура воды у дна составляет теперь 100°С, однако в верхних слоях еще нет. Заметно, что по истечении некоторого времени пузырьки пара достигают верхних слоев воды. По мере повышения температуры воды в котле становится также отчетливо заметным подъем уровня воды. Начиная с момента, когда образуются пузырьки пара, уровень воды значительно повышается.

Наблюдение 2

Вода расширяется по мере нагревания.

Общий объем паровых пузырьков в 1700 раз больше объема воды, из которого эти пузырьки образуются.

В момент времени «Х» температура всего содержимого котла достигает значения 100°С. Периодически поднимаются пузырьки пара на поверхность воды и покидают водяное пространство. Вода начинает кипеть и пар выходит из котла. Измерения температуры котловой воды и исходящего пара показывают одно и то же значение, а именно 100°С.

Если увеличить подвод тепловой энергии (например, открытием газовой арматуры), то количество пузырьков пара будет увеличиваться. Если и дальше увеличивать подвод тепловой энергии, то не смотря на это температура воды и отделяющегося пара будет оставаться на уровне 100°С, потому что атмосферное давление не изменяется.

Наблюдение 3

При атмосферных условиях, а именно при атмосферном давлении 1031 мбар вода испаряется при температуре 100°С. При атмосферных условиях и температуре более 100°С вода может находиться в агрегатном состоянии жидкости. Пар, образующийся из воды с температурой 100°C, имеет такую же температуру как и вода.

Если рассмотреть весь тепловой процесс, то можно установить, что вода на стадии испарения находится в состоянии, которое называется «насыщенной водой». В этом состоянии вода не может более принимать энергию без изменения ее агрегатного состояния (например испарения). Энтальпия (теплосодержание) воды в этом состоянии определяется как ее тепловая энергия насыщения и обозначается символом h’.

При дальнейшем нагревании вода начинает испаряться. Чтобы продолжить этот процесс и довести его до состояния полного испарения, необходимо передать жидкости гораздо большее количество тепловой энергии, чем ее теплосодержание насыщения. Это понятие «теплота парообразования» обозначается символом r. Общая энтальпия полученного пара определяется суммой теплосодержания насыщенной воды и теплоты парообразования и обозначается символом h”:

h” = h’ + r

Уже упоминалось, что при нормальных атмосферных условиях при 1013 мбар температура кипения составляет 100°С. При давлении 1000 мбар (1 бар) вода начинает испаряться уже при 99,6°С. Далее для упрощения и лучшего понимания принято, что испарение воды при давлении 1 бар происходит при температуре 100°С.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»
/p>

Получить консультацию и приобрести оборудование ARI-Armaturen можно по телефону (495) 268-0-242.

Три состояния воды — урок. Окружающий мир, 3 класс.

Мы привыкли, что вода — это прозрачная жидкость без цвета и вкуса. Но она бывает и твёрдой, и газообразной. Лёд и снег — это тоже вода. А в воздухе всегда есть вода в виде пара.

Вода может быть в трёх состояниях: жидком, газообразном (пар, туман) и твёрдом (лёд, снег, град, иней).

Состояние воды зависит от температуры. Если на улице тепло, то вода жидкая. На морозе вода замерзает и превращается в лёд. А при нагревании она испаряется и становится водяным паром.

При этом изменяется расстояние между молекулами воды. В твёрдой воде молекулы располагаются совсем близко. В жидкой воде они дальше друг от друга, а в газообразной — совсем далеко.

Превращения воды

Превращение жидкой воды в лёд происходит при температуре ниже \(0\) градусов. Это замерзание.

Лёд начинает таять, если температура выше \(0\) градусов. Происходит таяние льда.

Превращение жидкой воды в пар — это испарение. Испарение происходит при любой температуре, а полностью вода становится газообразной, если температура выше \(100\) градусов.

Водяной пар превращается в жидкую воду при температуре ниже \(100\) градусов. Процесс называется конденсация.

Особые свойства льда

Обыч­но твёр­дые ве­ще­ства тя­же­лее, чем те же ве­ще­ства в жид­ком со­сто­я­нии. На­при­мер, ку­со­чек воска тонет в рас­плав­лен­ном воске. Лёд не тонет в воде. Если бро­сить ку­со­чек льда в  воду, он будет пла­вать на по­верх­но­сти.

При замерзании вода ведёт себя не так, как другие вещества.  Если воду охлаждать, то она начинает сжиматься. Но как только температура воды становится ниже \(0\) градусов, всё изменяется. При замерзании вода опять расширяется. Лёд за­ни­ма­ет боль­ший объём, чем вода, и он легче воды.

Если стеклянную  бутылку с водой  оставить на морозе, то она лопается.  То же самое происходит и с водопроводными трубами. Если в них вода замёрзнет, то они разрываются. В сильные морозы из-за этого происходят аварии, и люди остаются без тепла и воды.

ВОДА, ЛЕД И ПАР | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ВОДА, ЛЕД И ПАР, соответственно жидкое, твердое и газообразное состояния химического соединения молекулярной формулы Н₂О.

Историческая справка.

Идея древних философов о том, что все в природе образуют четыре элемента (стихии): земля, воздух, огонь и вода, просуществовала вплоть до Средних веков. В 1781 Г.Кавендиш сообщил о получении им воды при сжигании водорода, но не оценил в полной мере важности своего открытия. Позже (1783) А.Лавуазье доказал, что вода вовсе не элемент, а соединение водорода и кислорода. Й.Берцелиус и П.Дюлонг (1819), а также Ж.Дюма и Ж.Стас (1842) установили весовой состав воды, пропуская водород через оксид меди, взятый в строго определенном количестве, и взвешивая образовавшиеся медь и воду. Исходя из этих данных, они определили отношение Н:О для воды. Кроме того, в 1820-х годах Ж.Гей-Люссак измерил объемы газообразных водорода и кислорода, которые при взаимодействии давали воду: они соотносились между собой как 2:1, что, как мы теперь знаем, отвечает формуле Н₂О.

Распространенность.

Вода покрывает 3/4 поверхности Земли. Тело человека состоит из воды примерно на 70%, яйцо – на 74%, а некоторые овощи – это почти одна вода. Так, в арбузе ее 92%, в спелых томатах – 95%.

Вода в природных резервуарах никогда не бывает однородной по составу: она проходит через горные породы, соприкасается с почвой и воздухом, а потому содержит растворенные газы и минеральные вещества. Более чистой является дистиллированная вода.

Морская вода.

Состав морской воды различается в разных регионах и зависит от притока пресных вод, скорости испарения, количества осадков, таяния айсбергов и т.д. См. также ОКЕАН.

Минеральная вода.

Минеральная вода образуется при просачивании обычной воды сквозь породы, содержащие соединения железа, лития, серы и других элементов.

Мягкая и жесткая вода.

Жесткая вода содержит в больших количествах соли кальция и магния. Они растворяются в воде при протекании по породам, сложенным гипсом (СaSO₄), известняком (СаСО₃) или доломитом (карбонаты Mg и Са). В мягкой воде этих солей мало. Если вода содержит сульфат кальция, то говорят, что она обладает постоянной (некарбонатной) жесткостью. Ее можно умягчить добавлением карбоната натрия; это приведет к осаждению кальция в виде карбоната, а в растворе останется сульфат натрия. Соли натрия не вступают в реакцию с мылом, и расход его будет меньше, чем в присутствии солей кальция и магния.

Вода, обладающая временной (карбонатной) жесткостью, содержит бикарбонаты кальция и магния; ее можно умягчить несколькими способами: 1) нагреванием, приводящим к разложению бикарбонатов на нерастворимые карбонаты; 2) добавлением известковой воды (гидроксида кальция), в результате чего бикарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты; 3) с помощью обменных реакций.

Вода, содержащая в большом количестве растворенный диоксид углерода, просачиваясь через известняковые породы, растворяет их, что приводит к образованию пещер. При повышении температуры начинается обратный процесс: бикарбонат разлагается и вновь образуется известняк. Именно из него состоят сталактиты и сталагмиты.

Молекулярная структура.

Анализ данных, полученных из спектров поглощения, показал, что три атома в молекуле воды образуют равнобедренный треугольник с двумя атомами водорода в основании и кислородом в вершине:

Валентный угол НОН равен 104,31°, длина связи О–Н составляет 0,99 Å (1 Å = 10^–8 см), а расстояние Н–Н равно 1,515 Å. Атомы водорода так глубоко «внедрены» в атом кислорода, что молекула оказывается почти сферической; ее радиус – 1,38 Å.

ВОДА

Физические свойства.

Благодаря сильному притяжению между молекулами у воды высокие температуры плавления (0° С) и кипения (100° С). Толстый слой воды имеет голубой цвет, что обусловливается не только ее физическими свойствами, но и присутствием взвешенных частиц примесей. Вода горных рек зеленоватая из-за содержащихся в ней взвешенных частиц карбоната кальция. Чистая вода – плохой проводник электричества, ее удельная электропроводность равна 1,5Ч10^–8 Ом^–1Чсм^–1 при 0° С. Сжимаемость воды очень мала: 43Ч10^–6 см³ на мегабар при 20° С. Плотность воды максимальна при 4° С; это объясняется свойствами водородных связей ее молекул.

Давление паров.

Если оставить воду в открытой емкости, то она постепенно испарится – все ее молекулы перейдут в воздух. В то же время вода, находящаяся в плотно закупоренном сосуде, испаряется лишь частично, т.е. при определенном давлении водяных паров между водой и воздухом, находящимся над ней, устанавливается равновесие. Давление паров в равновесии зависит от температуры и называется давлением насыщенного пара (или его упругостью). Когда давление насыщенного пара сравнивается с внешним давлением, вода закипает. При обычном давлении 760 мм рт.ст. вода кипит при 100° С, а на высоте 2900 м над уровнем моря атмосферное давление падает до 525 мм рт.ст. и температура кипения оказывается равной 90° С.

Испарение происходит даже с поверхности снега и льда, именно поэтому высыхает на морозе мокрое белье.

Вязкость воды с ростом температуры быстро уменьшается и при 100° С оказывается в 8 раз меньше, чем при 0° С.

Химические свойства.

Каталитическое действие.

Очень многие химические реакции протекают только в присутствии воды. Так, окисление кислородом не происходит в сухих газах, металлы не реагируют с хлором и т.д.

Гидраты.

Многие соединения всегда содержат определенное число молекул воды и называются поэтому гидратами. Природа образующихся при этом связей может быть разной. Например, в пентагидрате сульфата меди, или медном купоросе CuSO₄Ч5H₂O, четыре молекулы воды образуют координационные связи с ионом сульфата, разрушающиеся при 125° С; пятая же молекула воды связана так прочно, что отрывается лишь при температуре 250° С. Еще один стабильный гидрат – серная кислота; она существует в двух гидратных формах, SO₃ЧH₂O и SO₂(OH)₂, между которыми устанавливается равновесие. Ионы в водных растворах тоже часто бывают гидратированы. Так, Н⁺ всегда находится в виде иона гидроксония Н₃О⁺ или Н₅О₂⁺; ион лития – в виде Li (H₂O)₆⁺ и т.д. Элементы как таковые редко находятся в гидратированной форме. Исключение составляют бром и хлор, которые образуют гидраты Br₂Ч10 H₂O и Cl₂Ч6H₂О. Некоторые обычные гидраты содержат кристаллизационную воду, например хлорид бария BaCl₂Ч2H₂O, английская соль (сульфат магния) MgSO₄Ч7H₂O, питьевая сода (карбонат натрия) Na₂CO₃Ч10 H₂O, глауберова соль (сульфат натрия) Na₂SO₄Ч10 H₂O. Соли могут образовывать несколько гидратов; так, сульфат меди существует в виде CuSO₄Ч5H₂O, CuSO₄Ч3H₂O и CuSO₄ЧH₂O. Если давление насыщенного пара гидрата больше, чем атмосферное давление, то соль будет терять воду. Этот процесс называется выцветанием (выветриванием). Процесс, при котором соль поглощает воду, называется расплыванием.

Гидролиз.

Гидролиз – это реакция двойного разложения, в которой одним из реагентов является вода; трихлорид фосфора PCl₃ легко вступает в реакцию с водой:

PCl₃ + 3H₂O = P (OH)₃ + 3HCl

Аналогичным образом гидролизуются жиры с образованием жирных кислот и глицерина.

Сольватация.

Вода – полярное соединение, а потому охотно вступает в электростатическое взаимодействие с частицами (ионами или молекулами) растворенных в ней веществ. Образовавшиеся в результате сольватации молекулярные группы называются сольватами. Слой молекул воды, связанный с центральной частицей сольвата силами притяжения, составляет сольватную оболочку. Впервые понятие сольватации было введено в 1891 И.А.Каблуковым.

Тяжелая вода.

В 1931 Г.Юри показал, что при испарении жидкого водорода его последние фракции оказываются тяжелее обычного водорода вследствие содержания в них в два раза более тяжелого изотопа. Этот изотоп называется дейтерием и обозначается символом D. По своим свойствам вода, содержащая вместо обычного водорода его тяжелый изотоп, существенно отличается от обычной воды.

В природе на каждые 5000 массовых частей Н₂О приходится одна часть D₂O. Это соотношение одинаково для речной, дождевой, болотной воды, подземных вод или кристаллизационной воды. Тяжелая вода используется в качестве метки при исследовании физиологических процессов. Так, в моче человека соотношение между Н и D тоже равно 5000:1. Если дать пациенту выпить воду с большим содержанием D₂O, то, последовательно измеряя долю этой воды в моче, можно определить скорость выведения воды из организма. Оказалось, что около половины выпитой воды остается в организме даже спустя 15 сут. Тяжелая вода, вернее, входящий в ее состав дейтерий – важный участник реакций ядерного синтеза.

Третий изотоп водорода – тритий, обозначаемый символом Т. В отличие от первых двух он радиоактивен и обнаружен в природе лишь в малых количествах. В пресноводных озерах соотношение между ним и обычным водородом равно 1:10¹⁸, в поверхностных водах – 1:10¹⁹, в глубинных водах он отсутствует. См. также ВОДОРОД.

ЛЕД

Лед, твердая фаза воды, используется в основном как хладагент. Он может находиться в равновесии с жидкой и газообразной фазами или только с газообразной фазой. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света. Сжимаемость льда очень низка.

Лед при нормальном давлении существует только при температуре 0° С или ниже и обладает меньшей плотностью, чем холодная вода. Именно поэтому айсберги плавают в воде. При этом, поскольку отношение плотностей льда и воды при 0° С постоянно, лед всегда выступает из воды на определенную часть, а именно на 1/5 своего объема. См. также АЙСБЕРГИ.

ПАР

Пар – газообразная фаза воды. Вопреки общепринятому мнению, он невидим. Тот «пар», который вырывается из кипящего чайника, – это на самом деле множество мельчайших капелек воды. Пар обладает свойствами, очень важными для поддержания жизни на Земле. Хорошо известно, например, что под действием солнечного тепла вода с поверхности морей и океанов испаряется. Образующиеся водяные пары поднимаются в атмосферу и конденсируются, а затем выпадают на землю в виде дождя и снега. Без такого круговорота воды наша планета давно превратилась бы в пустыню.

Пар имеет множество применений. С одними мы хорошо знакомы, о других только слышали. Среди наиболее известных устройств и механизмов, работающих с применением пара, – утюги, паровозы, пароходы, паровые котлы. Пар вращает турбины генераторов на тепловых электростанциях. См. также КОТЕЛ ПАРОВОЙ; ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ; ТЕПЛОТА; ТЕРМОДИНАМИКА.

Почему в кипящей воде образуются пузыри пара?

Любая жидкость при нагревании со временем достигает температуры, при которой она начинает кипеть. Во время кипения пузыри пара образуются во всем объеме жидкости, поднимаются на ее поверхность и лопаются, высвобождая горячий пар в воздух. Вода кипит при температуре 100°С (212°F).

При температуре кипения каждая молекула имеет достаточно энергии для преодоления сил, удерживающих ее вместе с другими молекулами в виде жидкости. Например, сосуд с кипящей водой содержит воду в жидком состоянии, которая превращается в водяной пар. Поверхностный водяной пар сразу же покидает кипящую воду. Что касается парообразования в толще воды, то там водяной пар формирует пузыри, каждый из которых, поднимаясь вверх, несет в себе миллиарды молекул воды.

Кипящая вода совершает фазовый переход из жидкого состояния в газообразное в процессе, называющемся парообразованием. Жидкости превращаются в пар и при температурах, меньших температуры кипения, в процессе, называющемся испарением. В отличие от кипения испарение происходит только с поверхности в том случае, когда молекулы имеют достаточно энергии, чтобы покинуть жидкость. Хотя испарение с ростом температуры интенсифицируется, пузыри пара образуются только во время кипения.

Рождение и гибель пузырей

1. Вода содержит в себе воздух, растворенный или прилипший к попавшим внутрь частицам пыли (рисунок слева). При увеличении температуры воды растворимость воздуха уменьшается, в результате происходит формирование небольших воздушных пузырьков, большинство из которых быстро поднимается вверх и покидает жидкость. Этот процесс не является кипением.
2. Когда вода приближается к точке кипения, пузыри водяного пара формируются на пылевых частицах и других примесях (так называемых ядрах парообразования). В этих пузырях температура превышает температуру кипения.
3. Все больше водяного пара проникает в первые пузыри. Но так как окружающая вода все еще слишком холодна, эти пузыри конденсируются во время своего подъема и не достигают поверхности.
4. Пузыри пара формируются во всем объеме кипящей воды, увеличиваясь в размерах по мере подъема к поверхности. Достигнув поверхности, пузыри лопаются и водяной пар выходит в атмосферу.

Камень для предупреждения выплескивания

Используемые в лабораторной практике дистиллированная вода и другие чистые жидкости, будучи свободными от пыли, недодержат ядер парообразования. В таких жидкостях могут формироваться большие, похожие на пленку пузыри пара, приводящие к опасному выплескиванию кипящей жидкости из сосуда. Специальный пористый камень (снимок справа) предупреждает такое выплескивание, предоставляя свою поверхность для образования многочисленных, постепенно растущих пузырьков пара.

Пар и конденсат — общий обзор паровой системы

Котельная — общий обзор паровой системы —

Котел — это сердце паровой системы. Типичный современный блочный котел приводится в действие горелкой, которая направляет тепло в трубы котла.

Горячие газы от горелки проходят вперед и назад до 3 раз через ряд трубок, чтобы обеспечить максимальную передачу тепла через поверхности трубок окружающей котловой воде. Когда вода достигает температуры насыщения (температуры, при которой она закипает при таком давлении) образуются пузырьки пара, которые поднимаются к поверхности воды и лопаются.Пар выпускается в пространство наверху, готовый войти в паровую систему. Запорный или коронный клапан изолирует котел и его давление пара от технологического процесса или установки.

Если пар находится под давлением, он будет занимать меньше места. Паровые котлы обычно работают под давлением, поэтому меньший котел может производить больше пара и передавать его к месту использования с помощью трубопроводов с малым диаметром. При необходимости давление пара снижается в точке использования.

Пока количество пара, производимого в котле, равно количеству пара, выходящего из котла, котел будет оставаться под давлением.Горелка будет работать для поддержания правильного давления. Это также поддерживает правильную температуру пара, поскольку давление и температура насыщенного пара напрямую связаны.

Котел имеет ряд приспособлений и элементов управления, обеспечивающих безопасную, экономичную, эффективную работу и постоянное давление.

Типовой кожухотрубный котел с дымовой трубой

Питательная вода
Важно качество воды, подаваемой в котел. Он должен иметь правильную температуру, обычно около 80 ° C, чтобы избежать теплового удара котла и обеспечить его эффективную работу.Он также должен быть надлежащего качества, чтобы не повредить котел. На изображении ниже показана сложная система питающего резервуара, в которой вода нагревается за счет впрыска пара.

Обычная неочищенная питьевая вода не совсем подходит для бойлеров и может быстро привести к их пенообразованию и образованию накипи. Котел станет менее эффективным, а пар станет грязным и влажным. Срок службы котла также сократится.

Поэтому воду необходимо обрабатывать химическими веществами, чтобы уменьшить количество содержащихся в ней примесей.Обработка питательной воды и нагрев происходит в питательной емкости, которая обычно расположена высоко над котлом. Питательный насос будет добавлять воду в бойлер при необходимости. Нагревание воды в баке также снижает количество растворенного в ней кислорода. Это важно, так как насыщенная кислородом вода вызывает коррозию.

Продувка
Химическое дозирование питательной воды котла приведет к присутствию в котле взвешенных веществ. Они неизбежно собираются в нижней части котла в виде шлама и удаляются с помощью процесса, известного как нижняя продувка.Это можно сделать вручную — обслуживающий котел будет использовать ключ для открытия продувочного клапана на установленный период времени, обычно два раза в день.

Другие примеси остаются в котловой воде после очистки в виде растворенных твердых частиц. Их концентрация будет увеличиваться по мере того, как бойлер производит пар, и, следовательно, бойлер необходимо регулярно очищать от части его содержимого, чтобы снизить его концентрацию. Это называется контролем общего количества растворенных твердых веществ (контроль TDS). Этот процесс может выполняться автоматической системой, которая использует либо зонд внутри котла, либо небольшую камеру датчика, содержащую образец котловой воды, для измерения уровня TDS в котле. Как только уровень TDS достигает заданного значения, контроллер подает сигнал на открытие продувочного клапана на установленный период времени. Потерянная вода заменяется питательной водой с более низкой концентрацией TDS, следовательно, общая TDS котла снижается.

Контроль уровня
Если не контролировать уровень воды внутри котла, последствия могут быть катастрофическими. Если уровень воды упадет слишком низко и трубы котла обнажены, трубы котла могут перегреться и выйти из строя, что приведет к взрыву.Если уровень воды станет слишком высоким, вода может попасть в паровую систему и нарушить процесс.

По этой причине используются автоматические регуляторы уровня. В соответствии с законодательством, системы контроля уровня также включают функции сигнализации, которые срабатывают, чтобы отключить котел и предупредить внимание, если есть проблема с уровнем воды. Распространенным методом контроля уровня является использование датчиков, измеряющих уровень воды в бойлере. На определенном уровне контроллер отправит сигнал питательному насосу, который восстановит уровень воды и отключится при достижении заданного уровня.Датчик будет включать уровни, при которых насос включается и выключается, и при которых активируются аварийные сигналы низкого или высокого уровня. В альтернативных системах используются поплавки.

В большинстве стран требуется наличие двух независимых систем сигнализации низкого уровня.

Поток пара на установку

Когда пар конденсируется, его объем резко уменьшается, что приводит к локальному снижению давления. Это падение давления в системе создает поток пара по трубам.

Пар, образующийся в котле, должен подаваться по трубопроводу к месту, где требуется его тепловая энергия. Первоначально будет одна или несколько магистральных труб или паропроводов, по которым пар от котла будет проходить в общем направлении паропроизводящей установки. Меньшие патрубки могут распределять пар по отдельным частям оборудования.

Пар при высоком давлении занимает меньший объем, чем при атмосферном давлении. Чем выше давление, тем меньший диаметр трубопровода требуется для распределения заданной массы пара.

Качество пара
Важно убедиться, что пар, выходящий из котла, поступает в технологический процесс в надлежащем состоянии. Для этого трубопровод, по которому пар проходит по установке, обычно включает сетчатые фильтры, сепараторы и конденсатоотводчики.

Сетчатый фильтр — это форма сита в трубопроводе. Он содержит сетку, через которую должен проходить пар. Любой проходящий мусор будет задерживаться сеткой. Фильтр следует регулярно чистить, чтобы избежать засорения.Мусор следует удалять из потока пара, поскольку он может нанести большой вред растениям, а также может загрязнить конечный продукт.

Типовой фильтр Y-типа

Пар должен быть как можно более сухим, чтобы обеспечить эффективный отвод тепла. Сепаратор — это корпус в трубопроводе, который содержит ряд пластин или перегородок, которые прерывают путь пара. Пар ударяется по пластинам, и любые капли влаги в паре собираются на них, а затем стекают со дна сепаратора.

Пар выходит из котла в паропровод. Изначально трубопровод холодный, и тепло передается к нему от пара. Воздух, окружающий трубы, также холоднее пара, поэтому трубы начнут терять тепло в воздух. Изоляция, установленная вокруг трубы, значительно снижает эти тепловые потери.

Когда пар из распределительной системы попадает в пар, использующий оборудование, пар снова будет отдавать энергию за счет: а) нагрева оборудования и б) продолжения передачи тепла технологическому процессу.Когда пар теряет тепло, он снова превращается в воду. Неизбежно пар начинает это делать, как только выходит из котла. Образующаяся вода известна как конденсат, который стремится стекать в нижнюю часть трубы и уносится вместе с потоком пара. Его необходимо удалить в самых нижних точках распределительного трубопровода по нескольким причинам:

• Конденсат не передает тепло эффективно. Пленка конденсата внутри установки снижает эффективность передачи тепла.
• Когда воздух растворяется в конденсате, он становится коррозионным.
• Скопившийся конденсат может вызвать шумный и разрушительный гидроудар.
• Недостаточный дренаж приводит к негерметичным соединениям.

Устройство, известное как конденсатоотводчик, используется для выпуска конденсата из трубопроводов, предотвращая выход пара из системы. Это можно сделать несколькими способами:

• Поплавковая ловушка использует разницу в плотности пара и конденсата для управления клапаном.Когда конденсат попадает в сифон, поплавок поднимается, и рычажный механизм поплавка открывает главный клапан, позволяя конденсату стекать. Когда поток конденсата уменьшается, поплавок опускается и закрывает главный клапан, предотвращая утечку пара.
• Термодинамические ловушки содержат диск, который открывается для конденсата и закрывается для пара.
• В биметаллических термостатических ловушках биметаллический элемент использует разницу температур между паром и конденсатом для управления главным клапаном.
• В термостатических ловушках с уравновешенным давлением маленькая капсула, заполненная жидкостью, чувствительная к теплу, приводит в действие клапан.

После использования пара в технологическом процессе образовавшийся конденсат необходимо слить с завода и вернуть в котельную.

Снижение давления
Как упоминалось ранее, пар обычно генерируется при высоком давлении, и давление может быть уменьшено в точке использования либо из-за ограничений давления в установке, либо из-за температурных ограничений процесса.

Это достигается с помощью редукционного клапана.

Steam в точке использования

Существует большое количество различных установок, использующих пар. Несколько примеров описаны ниже:

• Сковорода с рубашкой — Большие стальные или медные сковороды, используемые в пищевой и других отраслях промышленности для варки различных продуктов — от креветок до джема. Эти большие сковороды окружены рубашкой, наполненной паром, который нагревает содержимое.
• Автоклав — Камера, заполненная паром, используется для целей стерилизации, например, медицинского оборудования, или для проведения химических реакций при высоких температурах и давлениях, например, для отверждения резины.
• Нагревательная батарея — Для обогрева помещения пар подается к змеевикам в батарее обогревателя. Нагреваемый воздух проходит по змеевикам.
• Нагрев технологического резервуара — Заполненный паром змеевик в резервуаре с жидкостью, используемый для нагрева содержимого до желаемой температуры.
• Vulcaniser — большая емкость, заполненная паром и используемая для вулканизации резины.
• Corrugator — серия валков с паровым нагревом, используемых в процессе гофрирования при производстве картона.
• Теплообменник — Для нагрева жидкостей бытового / промышленного назначения.

Управление процессом
Любая установка, использующая пар, потребует определенного метода управления потоком пара. Постоянный поток пара при одном и том же давлении и температуре часто не является тем, что требуется — постепенно увеличивающийся поток потребуется при запуске, чтобы мягко нагреть установку, и как только процесс достигнет желаемой температуры, поток необходимо уменьшить.

Регулирующие клапаны

используются для управления потоком пара.Привод, см. Рисунок 1.3.6, — это устройство, которое прикладывает силу для открытия или закрытия клапана. Датчик отслеживает условия в процессе и передает информацию контроллеру. Контроллер сравнивает условия процесса с заданным значением и отправляет корректирующий сигнал на привод, который регулирует настройку клапана.

Существуют различные типы управления:

• Клапаны с пневматическим приводом — Сжатый воздух подается на диафрагму в приводе для открытия или закрытия клапана.
• Клапаны с электрическим приводом — Электродвигатель приводит в действие клапан.
• Самодействующий — Контроллера как такового нет — датчик заполнен жидкостью, которая расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры технологического процесса. Это действие применяет силу для открытия или закрытия клапана.

Удаление конденсата с установки

Часто образующийся конденсат легко выводится из установки через конденсатоотводчик. Конденсат попадает в систему отвода конденсата.Если он загрязнен, его, вероятно, отправят в канализацию. Если нет, то содержащуюся в нем ценную тепловую энергию можно сохранить, вернув ее в питательный бак котла. Это также снижает затраты на воду и очистку воды.

Иногда внутри паровой установки может образовываться разрежение. Это затрудняет отвод конденсата, но надлежащий отвод из парового пространства поддерживает эффективность установки. Затем, возможно, придется откачать конденсат.

Для этого используются механические (паровые) насосы.Эти насосы или насосы с электрическим приводом используются для подъема конденсата обратно в питательную емкость котла.

Механический насос, см. Изображение справа, показан сливающим воду из растения. Как видно, пароконденсатная система представляет собой непрерывный контур. Как только конденсат попадает в резервуар, он становится доступным для повторного использования в котле.

Источник (частично) для этой страницы: Spirax Sarco

Steam | Britannica

Пар , невидимый газ без запаха, состоящий из испаренной воды.Обычно он перемежается мельчайшими капельками воды, что придает ему белый мутный вид. В природе пар образуется при нагревании подземных вод в результате вулканических процессов и выделяется из горячих источников, гейзеров, фумарол и некоторых типов вулканов. Пар также может вырабатываться в больших масштабах с помощью технологических систем, например, таких, которые используют котлы, работающие на ископаемом топливе, и ядерные реакторы.

Энергия пара является важным источником энергии для индустриального общества.На электростанциях вода нагревается до пара, а пар под давлением приводит в движение турбины, вырабатывающие электрический ток. Таким образом, тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию, которая, в свою очередь, преобразуется в электричество. Пар, используемый для привода турбогенераторов, обеспечивает большую часть мировой электроэнергии. Пар также широко используется в таких промышленных процессах, как производство стали, алюминия, меди и никеля; производство химикатов; и переработка нефти. В домашних условиях пар издавна использовался для приготовления пищи и обогрева.

Стадии, которые происходят во время превращения жидкой воды в ее пар (пар), показаны на рисунке, на котором A – E изображают цилиндрический сосуд, содержащий фиксированное количество воды, подверженный постоянному давлению со стороны взвешенного (W ) подвижный поршень. A′ – E ′ — соответствующие точки на графике, показывающие для диапазона давлений и объемов, является ли определенная масса воды полностью жидкой, полностью паровой или смесью двух фаз. A и A ‘представляют эту систему в условиях давления, объема и температуры, при которых вода полностью находится в переохлажденном жидком состоянии; то есть температура ниже точки кипения воды при преобладающем давлении. Добавление тепла вызывает небольшое расширение воды и повышение температуры до тех пор, пока вода не достигнет точки кипения; на этой стадии, обозначенной буквами B и B ‘, вода находится в насыщенном жидком состоянии. Если добавлено больше тепла, начинается кипение: жидкость начинает испаряться (превращаться в пар), заставляя поршень подниматься вверх быстрее, чем раньше, как показано в C.

Состояние (жидкость, пар или и то, и другое) фиксированной массы воды при различных условиях давления и объема; в двухфазной области (C) присутствуют как насыщенная жидкость, так и насыщенный пар

Encyclopædia Britannica, Inc.

Пар полезен в производстве электроэнергии из-за необычных свойств воды. Многообразие водородных связей между молекулами воды означает, что вода имеет высокую температуру кипения и высокую скрытую теплоту парообразования по сравнению с другими жидкостями; то есть для превращения жидкой воды в пар требуется значительное количество тепла, который доступен при конденсации пара. Температура кипения и теплота испарения зависят от давления окружающей среды. При стандартном атмосферном давлении 101 кПа (14.7 фунтов на квадратный дюйм), вода закипает при 100 ° C (212 ° F). При более высоком или более низком давлении требуется, соответственно, большая или меньшая молекулярная энергия, чтобы позволить молекулам воды перейти из жидкого в газообразное состояние. Соответственно, температура кипения становится ниже или выше. Теплота испарения, определяемая как количество энергии, необходимое для испарения единицы массы жидкости (в инженерной практике, единицы веса), также зависит от давления. При стандартном атмосферном давлении оно составляет 2260 килоджоулей на кг (972 британских тепловых единицы на фунт).

Пар: образование, условия, свойства и энтальпия

В этой статье мы обсудим: — 1. Формирование пара 2. Условия пара 3. Свойства 4. Энтальпия.

Формирование пара:

Производство одного кг пара при заданном давлении из воды при начальной температуре 0 ° C:

Определимся с давлением, под которым должен нагреваться один кг воды. После фиксации давления мы можем узнать температуру насыщения для этого давления из паровых таблиц, и, таким образом, вода должна быть нагрета до этой температуры, прежде чем будет образовываться пар.

На рис. 3-7 показаны три стадии образования пара при некотором постоянном давлении, а именно:

(1) Этап ознакомления:

На этом этапе в цилиндр закачивается 1 кг воды при 0 ° C против абсолютного давления P, давления образования пара. Это давление возникает из-за веса поршня и атмосферного давления. Энергия, затрачиваемая насосом на подачу 1 кг воды объемом ‘a’ m ³ при 0 ° C, равна P × a (джоули).Эта энергия проявляется как энергия давления воды в цилиндре, и ее можно заставить совершать работу за счет ее давления.

(2) Стадия прогрева:

На этом этапе к воде добавляется тепло, так что ее температура от 0 ° C повышается до t _с (температура, при которой начинается образование пара под абсолютным давлением P), и для увеличения объема 1 кг воды от ‘a’ до v _f , где v _f — объем 1 кг воды при температуре t _s и абсолютном давлении P. Тепло, подводимое во время этой стадии нагревания, называется явным теплом, потому что оно может быть обнаружено осязанием и вызывает повышение температуры (t _s — 0) ° C, которое можно увидеть на термометре.

Явное тепло, подаваемое на стадии нагрева, используется для двух целей:

(i) Увеличить температуру 1 кг воды с 0 ° C до t _с . Это тепло используется для увеличения внутренней энергии воды.

(ii) Для выполнения внешней работы dw (v _f — a) Джоулей при увеличении объема воды от «a» до v _f против абсолютного давления P, которое постоянно действует на поршень.

Согласно Первому закону термодинамики применительно к непроточным процессам, подводимое тепло = изменение внутренней энергии + внешняя работа, выполняемая водой.

∴ Явное тепло = hf — (u _f — u _o ) + P (v _f — a).

Если отсчитать изменения внутренней энергии от 0 ° C, u ₀ будет равно нулю, и мы получим явное тепло —

h _f = u _f + P (v _f — a).

(3) Стадия испарения:

Во время этой стадии дополнительное тепло подводится к 1 кг воды при t _sat , температура насыщения соответствует постоянному давлению P.Громкость меняется с v _f на v _g . На этом этапе добавляется тепло постоянной температуры, которое используется для изменения состояния воды. Выполненная на этом этапе внешняя работа = P (v _g — v _f ).

Поскольку тепло, добавленное на этом этапе, не может быть зарегистрировано по повышению температуры на термометре, оно называется скрытым теплом (скрытым теплом) или теплотой испарения, т.е. hf _г .

Таким образом, скрытое тепло используется для двух целей:

(i) Преодолеть внутреннее молекулярное сопротивление воды, превратив ее из воды в пар.

(ii) Чтобы заставить поршень повернуть назад, чтобы увеличить объем от объема воды до объема пара.

Согласно Первому закону термодинамики применительно к непроточным процессам подводимое тепло = изменение внутренней энергии + выполненная внешняя работа.

∴ Теплота испарения = h _fg = (u _g — u _f ) + P (v _g — v _f ).

Таким образом, мы видим, что энергия подается в три этапа для выработки пара под давлением P из воды при 0 ° C.

Условия пара:

Пар может иметь место в любом из следующих трех условий:

(i) Насыщенный пар, который может быть сухим или влажным

(ii) Перегретый пар

(iii) Перенасыщенный пар.

i. Насыщенный пар:

Насыщенный пар — это любой пар, от которого нельзя отводить тепло или сжимать при постоянной температуре без частичной конденсации.Насыщенный пар — это пар с температурой, соответствующей температуре кипения жидкости при заданном давлении. Мы видели, что для каждой жидкости существует определенная точка кипения для каждого давления.

Вещество, которое находится в парообразном состоянии в замкнутом пространстве и контактирует с некоторым из того же вещества в жидком состоянии, всегда имеет ту же температуру, что и жидкость, и представляет собой насыщенный пар. Когда тепло применяется к насыщенному пару и к жидкости, с которой он находится в контакте, больше жидкости испаряется, но температура остается постоянной.Точно так же, если тепло удаляется, большая часть пара конденсируется, но температура остается постоянной.

Сухой насыщенный пар и влажный пар:

Если насыщенный пар не содержит воды, он называется сухим насыщенным паром. Он содержит достаточно тепловой энергии, чтобы поддерживать всю воду в газообразном состоянии. Если насыщенный пар содержит жидкие частицы, это называется влажным паром.

Не содержит достаточной тепловой энергии для поддержания всей воды в газообразном состоянии.Если часть тепловой энергии поглощается из сухого насыщенного пара, пар становится влажным. На практике трудно получить абсолютно сухой насыщенный пар, если он производится кипячением, потому что некоторые частицы воды уносятся вместе с паром.

ii. Перегретый пар:

Если температура пара выше, чем точка кипения, соответствующая давлению образования пара, пар называется перегретым паром.Температура пара может быть повышена выше температуры насыщения путем добавления тепла к пару после того, как вся вода испарилась или после того, как пар отделился от контакта с водой.

Если перегретый пар контактирует с водой, он отдает часть своего тепла воде. Если перегретый пар содержит достаточно тепловой энергии, вода испарится. Если перегретый пар не содержит достаточно тепла для испарения всей воды в пар, он отдаст все свое дополнительное тепло, известное как перегрев, и некоторая часть воды не будет преобразована в пар.

Величина перегрева пара выражается как разница между его температурой и температурой насыщенного пара при давлении образования пара. Если температура пара на 100 ° C выше, чем температура насыщения, соответствующая давлению образования пара, мы говорим, что пар имеет перегрев на 100 ° C.

iii. Перенасыщенный пар:

Перенасыщенный пар при определенном давлении насыщения имеет температуру меньше, а плотность больше, чем соответствующие значения, указанные в таблицах для пара.Это состояние пара достигается, когда он охлаждается за счет собственного расширения до тех пор, пока он не будет содержать меньше тепловой энергии, чем насыщенный пар при тех же условиях. Это состояние пара очень нестабильно, и пар вскоре возвращается в состояние насыщения; такое состояние пара возникает при расширении в сопле.

Свойства пара:

Свойства пара взаимосвязаны. Если мы знаем какие-то свойства, другие свойства могут быть обнаружены. Например, если давление насыщенного пара измеряется манометром, его температуру можно найти из таблиц пара, в которых сведены результаты различных экспериментов.

Все другие свойства данной массы пара могут быть известны, если известны любые два свойства, такие как давление и доля сухости пара для насыщенного пара и давление и степень перегрева для перегретого пара.

Если пар сухой и насыщенный, то для определения всех свойств необходимо знать только давление. Таким образом, для наблюдения за двумя вышеуказанными свойствами пара в подходящих местах используются манометры и паровые калориметры или термометры.

Доля сухости насыщенного пара:

Мы видели, что пар при контакте с водой содержит жидкие частицы во взвешенном состоянии. Таким образом, пар состоит из сухого насыщенного пара и частиц воды во взвешенном состоянии. Доля сухости пара определяется как отношение массы сухого пара в определенном количестве пара к массе всего влажного пара. Обычно обозначается буквой x.

Доля сухости влажного пара также может быть определена как количество сухого пара в единице количества влажного пара.

Если 1 кг влажных паров ртути содержит 0,12 кг капель жидкой ртути, его доля сухости (1–0,12) = 0,88.

Использование паровых столов:

Значения, указанные в таблицах пара, точно определены экспериментально. Эти значения составляют основу многих расчетов, связанных с паровой техникой. Эти таблицы следует использовать, потому что пары не подчиняются общему закону о газах. Значения, приведенные в таблицах, относятся к 1 кг сухого насыщенного пара, но эти значения также могут использоваться для расчетов влажного пара.

Чтобы определить свойства пара при некотором промежуточном давлении между значениями, указанными в таблицах, мы выполняем интерполяцию, предполагая линейную связь между этими значениями. Метод очень простой и в то же время точный.

Явное тепло:

If обозначается буквой h _f в паровых таблицах. Это количество тепла в кДж, необходимое для повышения температуры 1 кг воды с 0 ° C до температуры насыщения, при которой вода начинает кипеть при заданном давлении P.Давление указано в барах (10 ⁵ Н / м ² ) абсолютных.

При превращении воды в пар под постоянным давлением температура воды должна быть доведена до точки кипения при данном давлении, прежде чем она сможет испариться. Иногда явное тепло называют теплом жидкости или энтальпией жидкости. Явную теплоту воды h _f можно приблизительно определить, умножив ее удельную теплоемкость на температуру насыщения.

На самом деле удельная теплоемкость воды непостоянна, но увеличивается с увеличением температуры насыщения i.е., при повышении давления. Значение h _f , указанное в таблицах для пара, учитывает изменение удельной теплоемкости воды.

Всегда предпочтительно обращаться к таблицам для получения точных значений. Следует отметить, что значения энтальпии, приведенные в таблицах, не являются абсолютными. Это простые изменения значений по сравнению с эталонным состоянием. Значения энтальпии будут положительными, а значения энтальпии ниже эталонного состояния, если они заданы, будут отрицательными. Аналогичная ситуация возникает с измерениями температуры.Следует отметить, что для паров, кроме пара, составляются таблицы с их собственными исходными состояниями.

Скрытая теплота испарения:

Обозначается буквой h _fg в паровых таблицах. Это количество тепла, необходимое для преобразования 1 кг воды при температуре насыщения для данного давления в 1 кг сухого насыщенного пара при этом давлении. Значение скрытой теплоты парообразования уменьшается с увеличением давления и становится равным нулю при достижении критического давления.

Энтальпия пара зависит от того, как пар нагревается. Энтальпия, указанная в таблицах, дана для нагрева при постоянном давлении.

H _сб = h _g = h _f + h _fg .

Энтальпия пара :

Энтальпия влажного пара:

Если известна доля сухости пара, с помощью паровых таблиц мы можем получить значение общего тепла для влажного пара по формуле, приведенной ниже:

H _{влажный} = h _f + x h _fg

, где H _{влажный} = энтальпия 1 кг влажного пара

h _f = явное тепло 1 кг пара

x = доля сухости пара

и h _fg = энтальпия испарения 1 кг сухого насыщенного пара.

Энтальпия перегретого пара:

Из состояния сухого насыщения пар получает перегрев, и его температура поднимается выше температуры насыщения t _sat . Теперь он вошел в фазу перегрева. Энтальпия, добавленная во время фазы перегрева, является энтальпией перегрева. Полная энтальпия перегретого пара будет суммой энтальпии сухого насыщенного пара и энтальпии перегрева.

Когда пар перегрет, его температура известна, а когда известно его давление, энтальпия 1 кг пара может быть получена по формуле, приведенной ниже:

H _sup = h _f + h _fg + Cp (t _sup — t _sat )

, где H _sup = энтальпия 1 кг перегретого пара

h _f = явное тепло 1 кг пара

ч _фг = энтальпия испарения 1 кг сухого насыщенного пара

C _p = средняя удельная теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении

t _sup = температура перегретого пара

и t _sat = температура насыщения, соответствующая давлению образования пара.

Так как мы это знаем —

h _g = h _f + h _fg

, где h _г — энтальпия одного кг сухого насыщенного пара, формулу выше можно записать как

H _sup = h _g + C _p (t _{sup —} t _sat ).

Разница (t _sup — t _sat ) называется степенью перегрева, например, пар под давлением 10 бар имеет температуру насыщения 179.9 ° C, а при температуре пара 200 ° C степень перегрева составляет 200 — 179,9 = 20,1 ° C.

Значение средней удельной теплоты перегретого пара C _p зависит от степени перегрева и давления образования пара. Среднее значение C _p для перегретого пара составляет 2,0934 кДж / кг-К. Значения h для заданного значения давления P и температуры t _sup .

Boiler Basics 101: Что такое пар? — Блог бойлера | Nationwide Boiler Inc.

Чтобы начать нашу серию «Основы котла 101», мы начинаем с самого начала. Чрезвычайно полезный ресурс, производимый коммерческими и промышленными котлами, которые мы сдаем в аренду, продаем, обслуживаем и обслуживаем … этот ресурс — пар.

Наш бизнес и котельная в целом вращаются вокруг пара. Мы поставляем котлы и сопутствующее оборудование как для временного, так и для постоянного использования; оборудование, которое работает вместе для производства ценного ресурса пара, используемого в большом количестве процессов во многих различных отраслях промышленности.Итак, что такое пар и для чего он используется?

Начнем с химического состава пара. Вода может существовать в трех физических состояниях; твердое, жидкое и парообразное. Эти физические состояния, в более общем смысле, называются лед, вода и пар. Когда вода нагревается при атмосферном давлении, ее температура повышается до самой высокой температуры, при которой вода может существовать при таком давлении. Эта температура, 212F или 100C, является температурой насыщения или точкой кипения.По мере того, как вода закипает и температура продолжает расти, частицы воды начинают образовывать маленькие пузырьки, которые поднимаются на поверхность и испаряются. Так образуется пар.

Традиционно пар ассоциировался с локомотивами и промышленной революцией. Однако сейчас пар стал неотъемлемой частью современных технологий. Это не только отличный источник энергии и тепла, но и стерильность, что делает его идеальным для использования в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. Во многих других отраслях промышленности пар также используется для обработки, переработки нефти, коммунальных услуг, энергетики и производства.

Steam стал бесценной частью нашего мира. Без этого многие достижения и технологии сегодняшнего дня не были бы такими эффективными или действенными, как сейчас.

Следите за обновлениями в следующей статье из нашей серии «Основы бойлера 101», чтобы узнать об основах анатомии котельной системы.

Что такое Steam? | Спиракс Сарко

Пар

Когда температура увеличивается и вода приближается к своему состоянию кипения, некоторые молекулы приобретают достаточно кинетической энергии для достижения скоростей, позволяющих им на мгновение вылетать из жидкости в пространство над поверхностью, прежде чем снова упасть в жидкость.

Дальнейшее нагревание вызывает большее возбуждение, и количество молекул, обладающих достаточной энергией, чтобы покинуть жидкость, увеличивается. Когда вода нагревается до точки кипения, внутри нее образуются пузырьки пара, которые поднимаются и прорываются через поверхность.

Учитывая молекулярное расположение жидкостей и паров, логично, что плотность пара намного меньше плотности воды, потому что молекулы пара удалены друг от друга. Таким образом, пространство непосредственно над поверхностью воды заполняется менее плотными молекулами пара.

Когда количество молекул, покидающих поверхность жидкости, больше, чем количество возвращающихся, вода свободно испаряется. В этот момент он достиг точки кипения или температуры насыщения, поскольку он насыщен тепловой энергией.

Если давление остается постоянным, добавление тепла не вызывает дальнейшего повышения температуры, а вызывает образование насыщенного пара в воде. Температура кипящей воды и насыщенного пара в одной и той же системе одинакова, но тепловая энергия на единицу массы намного больше в паре.

При атмосферном давлении температура насыщения составляет 100 ° C. Однако, если давление увеличится, это позволит добавить больше тепла и повысить температуру без изменения фазы.

Следовательно, увеличение давления приводит к увеличению как энтальпии воды, так и температуры насыщения. Связь между температурой насыщения и давлением известна как кривая паронасыщения (см. Рисунок 2.2.1).

Вода и пар могут сосуществовать при любом давлении на этой кривой, оба при температуре насыщения.Пар в состоянии выше кривой насыщения известен как перегретый пар:

.

• Температура выше температуры насыщения называется степенью перегрева пара.
• Вода в состоянии ниже кривой называется недонасыщенной водой.

Если пар может выходить из котла с той же скоростью, с которой он производится, добавление дополнительного тепла просто увеличивает скорость производства. Если пар удерживается от выхода из котла, а скорость подводимого тепла сохраняется, энергия, поступающая в котел, будет больше, чем энергия, вытекающая из котла.Эта избыточная энергия повышает давление, что, в свою очередь, позволяет повысить температуру насыщения, поскольку температура насыщенного пара коррелирует с его давлением.

Энтальпия испарения или скрытой теплоты (ч _фг )

Это количество тепла, необходимое для изменения состояния воды при температуре кипения в пар. При этом не изменяется температура пароводяной смеси, а вся энергия используется для изменения состояния с жидкого (вода) на пар (насыщенный пар).

Старый термин «скрытая теплота» основан на том факте, что, хотя тепло было добавлено, температура не изменилась. Однако теперь принят термин энтальпия испарения.

Подобно переходу фазы от льда к воде, процесс испарения также обратим. То же количество тепла, которое выделяет пар, возвращается обратно в окружающую среду во время конденсации, когда пар встречается с любой поверхностью при более низкой температуре.

Это можно рассматривать как полезную часть тепла в паре для целей нагрева, поскольку это та часть общего тепла в паре, которая извлекается, когда пар снова конденсируется в воду.

Энтальпия насыщенного пара или общая теплота насыщенного пара

Это полная энергия насыщенного пара, представляющая собой просто сумму энтальпии воды и энтальпии испарения.

На энтальпию (и другие свойства) насыщенного пара можно легко ссылаться, используя табличные результаты предыдущих экспериментов, известные как таблицы пара.

Основы генерации пара — Engg Cyclopedia

Производство пара — это знакомый процесс кипячения воды для получения пара.С термодинамической точки зрения используемая тепловая энергия приводит к переходу фазы из жидкого в газообразное состояние, то есть из воды в пар. Система генерации пара должна обеспечивать непрерывный и бесперебойный источник тепла для этого преобразования.

Производство пара

Самым простым парогенераторным оборудованием является котел котлового типа для нагрева определенного количества воды. В результате приложенного тепла температура воды повышается. В конце концов, при заданном давлении достигается температура кипения ( насыщения ) и начинают образовываться пузырьки.По мере того, как тепло продолжает подаваться, температура остается неизменной, и начинает образовываться пар, выходящий с поверхности воды. В этот момент вся тепловая энергия, поступающая в систему, используется для испарения воды, а не для повышения температуры. Если пар постоянно удаляется из сосуда, температура будет оставаться неизменной до тех пор, пока вся вода не испарится. Чтобы гарантировать непрерывное преобразование воды в пар, все, что нам нужно сделать, это обеспечить регулируемую подачу воды, равную количеству пара, производимого и удаляемого из емкости.

Для данного давления пар, нагретый выше температуры насыщения, называется перегретым паром , , тогда как вода, охлажденная ниже температуры насыщения, называется переохлажденной водой . Если кипящая вода является закрытой системой, то после преобразования всей воды в пар новая тепловая энергия, поступающая в систему, используется для повышения температуры пара, то есть для перегрева насыщенного пара.

Производство пара высокого давления

Технические и экономические соображения показывают, что наиболее эффективным и экономичным способом производства пара высокого давления (ВД) является нагревание труб относительно небольшого диаметра, содержащих непрерывный поток воды.

Для выполнения этой задачи используются две принципиально разные системы кипячения:
— Первая система использует паровой барабан или фиксированную точку разделения пара и воды, и
— Вторая система, в которой не используется паровой барабан, упоминается как прямоточный парогенератор (ОТСГ).

Паровой барабан

Пожалуй, наиболее широко используемая система генерации пара — это паровой барабан. В этой системе барабан служит точкой отделения пара от воды.Переохлажденная вода поступает в трубку, к которой подводится тепло. Когда вода течет по трубке, она нагревается до точки кипения. Следовательно, образуются пузырьки и образуется влажный пар. В большинстве котлов пароводяная смесь выходит из трубы и попадает в паровой барабан. Затем оставшаяся вода смешивается с подпиточной (замещающей) водой, возвращается обратно в нагретую трубку, и процесс повторяется.

Прямоточный парогенератор (OTSG)

Без использования парового барабана переохлажденная вода также поступает в нагретую трубу и преобразуется в пар по пути потока (длине трубы).Точка превращения воды в пар зависит от расхода воды (нагрузки котла) и количества подводимого тепла. Тщательно контролируя как расход, так и скорость подводимого тепла, мы можем убедиться, что вся вода испаряется внутри трубки, и только пар выходит из трубки. Таким образом, отпадает необходимость в паровом барабане.

На рисунке-1 схематично представлены парогенераторы с паровым барабаном и без барабана (ПТГ).

При очень высоком давлении достигается точка, при которой вода перестает кипеть.Выше этого давления (примерно 221 бар или 3200 фунтов на квадратный дюйм) температура воды продолжает расти с добавлением тепла. Котлы, предназначенные для работы с давлением выше этого критического, называются котлами сверхкритического давления . Барабаны больше не требуются в сверхкритических котлах: эти котлы эффективно работают по прямоточному принципу.

Почему в душе образуется пар, если вода не до кипения?

Этот вопрос не имеет отношения к очистке канализации, но все же остается интересным.Когда мы на прошлой неделе очищали заблокированный сток, один из наших клиентов спросил нас, и мы подумали, что вам тоже может быть интересно узнать. Хотя это простой ответ, может быть немного сложно объяснить и понять его технические аспекты, поэтому мы попросили нашего местного установщика горячей воды дать нам полное изложение. Вот что они нам сказали.

Во многих случаях, когда люди принимают душ, в ванной есть пар. Обычно пар образуется в результате испарения, когда вода, которая является жидкостью, подвергается нагреву.Когда тепло, которому подвергается вода, достигает определенной точки, вода меняет свое состояние с жидкого на газообразное. Именно этот газ известен как пар, а процесс перехода из жидкого в газообразное состояние известен как испарение. Обычно этот процесс сопровождается закипанием. Закипание происходит, когда воздух выходит из воды из-за тепла.

Испарение

Кипящая вода слишком горячая, чтобы под ней можно было принять душ. Таким образом, очевидно, что даже если вода горячая, она, конечно, не может кипеть, хотя в ванной обычно много пара.Первая причина этого в том, что воде не нужно кипятить, чтобы испариться. Испарение происходит до тех пор, пока вода нагревается, независимо от того, достигла ли она точки кипения. Это два разных процесса. Испарение — это процесс, происходящий на поверхности. Он предполагает изменение состояния воды из жидкого в газообразное состояние.

Когда тепла недостаточно, чтобы вызвать полное испарение, некоторые молекулы в молекулах воды получают достаточно энергии, чтобы покинуть остальную часть воды и выглядеть как пар.В некоторых случаях это то, что происходит с водой в душе. Если вода в ванной теплая, то можно ожидать пара. Это явление иногда похоже на то, когда после легкого дождя можно увидеть пар, идущий из-под земли.

Конденсация

Определяющим фактором для этого процесса является температура воды, поступающей из душа, температура воздуха в ванной и уровень влажности воздуха в ванной. Площадь открытой области также является важным фактором в этом процессе.Когда в ванной появляется пар, он исходит от насадки для душа. Это связано с тем, что вода, выходящая из насадки для душа, теплее воздуха в комнате.

Даже если бы разница в температуре воды из душа и воздуха в ванной была незначительной, она все равно имела бы такой же эффект парения. Воздух в комнате обычно очень влажный из-за того, что вода стекает на пол, именно эта вода конденсируется в водяной пар, который можно увидеть в ванной.Если бы температура в комнате была такой же, как температура воды, то видимого пара не было бы.

Хотя есть случаи, когда испарение вызывает образование пара в ванной комнате, пар в ванной, как правило, образуется в результате конденсации.