BEI dieses Material wir werden überlegen Wasserdampf, das ist der gasförmige Zustand von Wasser.

Der gasförmige Zustand bezieht sich auf drei Haupt aggregierte Zustände Wasser, das natürlich unter natürlichen Bedingungen vorkommt. Dieses Problem wird im Material ausführlich behandelt.

Wasserdampf

Sauber Wasserdampf hat weder Farbe noch Geschmack. größte Cluster das Paar wird in der Troposphäre beobachtet.

Wasserdampf ist in der Atmosphäre enthaltenes Wasser Gaszustand. Die Menge an Wasserdampf in der Luft ist sehr unterschiedlich; sein größter Gehalt beträgt bis zu 4%. Wasserdampf ist unsichtbar; Was im Alltag als Dampf bezeichnet wird (Dampf beim Einatmen kalter Luft, Dampf beim Kochen von Wasser usw.), ist das Ergebnis der Kondensation von Wasserdampf, wie Nebel. Die Wasserdampfmenge bestimmt das wichtigste Merkmal für den Zustand der Atmosphäre – die Luftfeuchtigkeit.

Erdkunde. Moderne illustrierte Enzyklopädie. - M.: Rosman. Unter der Redaktion von Prof. A. P. Gorkina. 2006.

Wie Wasserdampf entsteht

Wasser Dampf durch Verdampfung entstanden. Die Verdampfung erfolgt als Ergebnis von zwei Prozessen - Verdampfung oder Sieden. Beim Verdampfen bildet sich Dampf nur an der Oberfläche der Substanz, während siedender Dampf im gesamten Volumen der Flüssigkeit entsteht, was durch die Blasen belegt wird, die während des Siedevorgangs aktiv nach oben steigen. Kochendes Wasser tritt bei Temperaturen auf, die davon abhängen chemische Zusammensetzung wässrige Lösung und atmosphärischem Druck bleibt der Siedepunkt während des gesamten Prozesses konstant. Dampf, das beim Kochen entsteht, wird als gesättigt bezeichnet. Gesättigt Dampf wird wiederum in gesättigten Trockendampf und gesättigten Nassdampf unterteilt. Gesättigt Nasser Dampf besteht aus suspendierten Wassertröpfchen, deren Temperatur auf Siedeniveau liegt, und dementsprechend aus dem Dampf selbst und gesättigt trockener Dampf enthält keine Wassertröpfchen.

Es gibt auch „überhitzten Dampf“, der durch weiteres Erhitzen von Nassdampf entsteht, diese Dampfart hat eine höhere Temperatur und eine geringere Dichte.

Wasserdampf ist ein unverzichtbares Element eines so wichtigen Prozesses für unseren Planeten wie.

Wir begegnen im täglichen Leben ständig Dampf, wie es scheint - über dem Auslauf des Wasserkochers beim Kochen von Wasser, beim Bügeln, beim Besuch eines Bades ... Vergessen Sie jedoch nicht, dass, wie oben erwähnt, sauber ist Wasserdampf hat weder Farbe noch Geschmack. Dank ihrer physikalische Eigenschaften und Qualitäten hat Dampf längst seine gefunden praktischer Nutzen in Wirtschaftstätigkeit Person. Und das nicht nur im Alltag, sondern auch bei der Lösung großer globaler Probleme. Lange Zeit Dampf war die Hauptsache treibende Kraft Fortschritte sowohl direkt als auch im übertragenen Sinne dieser Ausdruck. Es wurde als Arbeitskörper von Dampfmaschinen verwendet, von denen die berühmteste die Dampflokomotive ist.

Verwendung von Dampf durch den Menschen

Dampf wird immer noch häufig im Haushalt und in der Industrie verwendet:

• zu hygienischen Zwecken;
• für medizinische Zwecke;
• Feuer löschen;
• die thermischen Eigenschaften von Dampf werden genutzt (Dampf als Wärmeträger) - Dampfkessel; Dampfmäntel (Autoklaven und Reaktoren); Erhitzen von „gefrierenden“ Materialien; Wärmetauscher; Heizsysteme; Dämpfen von Betonprodukten; in einer speziellen Art von Wärmetauschern ...;
• nutzen die Umwandlung von Dampfenergie in Bewegung - Dampfmaschinen … ;
• Sterilisation und Desinfektion - Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft, Medizin … ;
• Dampf als Luftbefeuchter - bei der Herstellung von Stahlbetonprodukten; Sperrholz; in Nahrungsmittelindustrie; in der Chemie- und Parfümindustrie; in der holzverarbeitenden Industrie; in der landwirtschaftlichen Produktion ...;

Zusammenfassend stellen wir fest, dass Wasserdampf trotz aller "Unsichtbarkeit" nicht nur ist wichtiges Element globalen Ökosystem der Erde, sondern auch sehr nützliche Substanz für Geschäft u Wirtschaftstätigkeit Person.

Thema 2. Grundlagen der Wärmetechnik.

Wärmetechnik ist eine Wissenschaft, die die Methoden der Gewinnung, Umwandlung, Übertragung und Nutzung von Wärme untersucht. Wärmeenergie wird durch Verbrennung gewonnen organische Materie Treibstoff genannt.

Die Grundlagen der Wärmetechnik sind:

1. Thermodynamik - eine Wissenschaft, die die Umwandlung von Wärmeenergie in andere Energiearten untersucht (z. B. thermische Energie in mechanische, chemische usw.)

2. Wärmeübertragung - untersucht die Wärmeübertragung zwischen zwei Wärmeträgern durch eine Heizfläche.

Das Arbeitsmedium ist ein Kühlmittel (Dampf oder Heißwasser), das Wärme übertragen kann.

Im Heizraum ist der Wärmeträger (Arbeitsmedium) heißes Wasser und Wasserdampf mit einer Temperatur von 150 ° C oder Wasserdampf Mit Temperaturen bis 250 °C. Warmwasser wird zur Beheizung von Wohn- und öffentlichen Gebäuden verwendet, dies ist aufgrund sanitärer und hygienischer Gegebenheiten möglich einfacher Wechsel seine Temperatur abhängig von der Außentemperatur. Wasser hat im Vergleich zu Dampf eine erhebliche Dichte, mit der Sie übertragen können lange Distanzen eine beträchtliche Wärmemenge mit einer kleinen Kühlmittelmenge. Dem Heizsystem von Gebäuden wird Wasser mit einer Temperatur von nicht mehr als 95 ° C zugeführt, um brennenden Staub auf Heizgeräten und Verbrennungen von Heizsystemen zu vermeiden. Dampf wird zum Heizen von Industriegebäuden und in industriellen und technologischen Anlagen verwendet.

Arbeitskörperparameter

Das Kühlmittel, Empfangen oder Geben Wärmeenergie, ändert seinen Zustand.

Zum Beispiel: Wasser in einem Dampfkessel erwärmt sich und verwandelt sich in Dampf, der eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck hat. Der Dampf tritt in den Dampf-Wasser-Erhitzer ein, kühlt sich ab und wird zu Kondensat. Die Temperatur des erhitzten Wassers steigt, die Temperatur des Dampfes und des Kondensats sinkt.

Die Hauptparameter des Arbeitsmediums sind Temperatur, Druck, spezifisches Volumen, Dichte.

t, P- wird durch Instrumente bestimmt: Manometer, Thermometer.

Spezifisches Volumen und Dichte sind berechnete Werte.

1. Spezifisches Volumen- das Volumen, das von einer Masseneinheit eines Stoffes eingenommen wird

0°С und atmosphärischer Druck 760 mm Hg. (bei normale Bedingungen)

wo: V-Volumen (m 3); m ist die Masse des Stoffes (kg); Standardzustand: R=760mm R.st. t = 20 ° C

2. Dichte ist das Verhältnis der Masse eines Stoffes zu seinem Volumen. jede Substanz hat ihre eigene Dichte:

In der Praxis wird es angewendet relative Dichte ist das Verhältnis der Dichte eines gegebenen Gases zur Dichte Standardsubstanz(Luft) unter normalen Bedingungen (t° = 0°С: 760 mm Hg)

Indem wir die Dichte von Luft mit der Dichte von Methan vergleichen, können wir bestimmen, wo Methanproben entnommen werden müssen.

wir bekommen

Gas ist leichter als Luft, also füllt es sich oberer Teil Bei beliebigem Volumen wird die Probe aus dem oberen Teil des Kesselofens, des Brunnens, der Kammern und der Räumlichkeiten entnommen. Im oberen Teil der Räumlichkeiten sind Gasanalysatoren installiert.

(Heizöl ist leichter, nimmt den oberen Teil ein)

Die Dichte von Kohlenmonoxid sei fast gleich der von Luft, so die Probe Kohlenmonoxid 1,5 Meter über dem Boden aufgenommen.

3. Druck ist die Kraft, die pro Flächeneinheit der Oberfläche wirkt.

Druckkraft gleich 1 H, gleichmäßig verteilt auf der Fläche von 1m 2 wird als Druckeinheit genommen und entspricht 1Pa (N/m2) im SI-System (jetzt in Schulen, in Büchern geht alles nach Pa, Geräte wurden auch in Pa).

Der Wert von Pa ist klein, zum Beispiel: Wenn wir 1 kg Wasser nehmen und es in 1 Meter gießen, erhalten wir 1 mm.w.st. , daher werden Multiplikatoren und Präfixe eingeführt - MPa, KPa ...

In der Technik mehr als große Einheiten Messungen

1 kPa \u003d 10 3 Pa; 1 MPa = 10 b Pa; 1 GPa = 10 9 Pa.

Außendruckeinheiten kgf / m2; kgf / cm 2;mm.v.st;mm.r.st.

1 kgf / m 2 = 1 mm.v st \u003d 9,8 Pa

1 kgf / cm 2 = 9.8. 10 4 Pa ​​~ 10 5 Pa = 10 4 kgf / m 2

Druck wird häufig in physikalischen und technischen Atmosphären gemessen.

physikalische Atmosphäre - durchschnittlicher Druck atmosphärische Luft auf Meereshöhe bei n.a.g.

1 ATM = 1,01325. 10 5 Pa = 760 mmHg = 10,33 m² st \u003d 1,0330 mm Zoll. Kunst. \u003d 1,033 kgf / cm 2.

Technische Atmosphäre- Der durch eine Kraft von 1 kgf verursachte Druck wird gleichmäßig über eine dazu senkrechte Fläche mit einer Fläche von 1 cm 2 verteilt.

1 bei \u003d 735 mmHg. Kunst. = 10 m.v. Kunst. = 10.000 mm Zoll. Kunst. \u003d \u003d 0,1 MPa \u003d 1 kgf / cm 2

1 mm in. Kunst. - eine Kraft gleich hydrostatischer Druck 1 Wassersäule mm auf flachem Untergrund 1 mm in. st \u003d 9,8 Pa.

1 mm. rt. st - eine Kraft, die dem hydrostatischen Druck einer Quecksilbersäule mit einer Höhe von 1 entspricht mm auf flachem Sockel. 1 mm rt. Kunst. = 13,6 mm. in. Kunst.

BEI technische Spezifikationen Pumpen statt Druck wird der Begriff Druck verwendet. Die Einheit des Drucks ist m. Wasser. Kunst. Zum Beispiel: Der von der Pumpe erzeugte Druck beträgt 50 m Wasser. Kunst. was bedeutet, dass er Wasser auf eine Höhe von 50 heben kann m.

Arten von Druck: Exzess, Vakuum (Vakuum, Schub), absolut, atmosphärisch .

Wenn der Pfeil zur Seite größer als Null abweicht, ist dies ein Überdruck, zur unteren Seite - Vakuum.

Absoluter Druck:

R abs \u003d R ho + R atm

R abs \u003d R vac + R atm

R abs \u003d R atm -R razr

wo: R atm \u003d 1 kgf / cm 2

Atmosphärendruck - durchschnittlicher atmosphärischer Luftdruck auf Meereshöhe bei t° = 0°C und normale Atmosphäre R=760 mm. rt. Kunst.

Überdruck- Überdruck (in einem geschlossenen Volumen). In Kesselhäusern stehen Wasser, Dampf in Kesseln und Rohrleitungen unter Überdruck. R izb. mit Manometer gemessen.

Vakuum (Vakuum)- Der Druck in geschlossenen Volumina ist geringer als der atmosphärische Druck (Vakuum). Die Öfen und Schornsteine ​​der Kessel stehen unter Vakuum. Das Vakuum wird durch Zugmesser gemessen.

Absoluter Druck- Überdruck oder Verdünnung unter Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks.

Nach Vereinbarung beträgt der Druck:

1). Kanal - der höchste Druck bei t=20 o C

2). Arbeiten - der maximale Überdruck im Kessel, der den langfristigen Betrieb des Kessels unter normalen Betriebsbedingungen gewährleistet (in den Produktionsanweisungen angegeben).

3). Zulässig - der maximal zulässige Druck, der durch die Ergebnisse einer technischen Untersuchung oder einer Kontrollberechnung für die Festigkeit ermittelt wurde.

vier). Berechnet - der maximale Überdruck, bei dem die Festigkeit der Kesselelemente berechnet wird.

fünf). R-Test - Überdruck, bei dem hydraulische Tests von Kesselelementen auf Festigkeit und Dichte durchgeführt werden (eine der Arten der technischen Prüfung).

4. Temperatur- Dies ist der Erwärmungsgrad des Körpers, gemessen in Grad. Bestimmt die Richtung der spontanen Wärmeübertragung von einem heißeren zu einem kühleren Körper.

Die Wärmeübertragung findet statt, bis die Temperaturen gleich sind, d.h. ein Temperaturgleichgewicht eintritt.

Es werden zwei Skalen verwendet: international - Kelvin und praktisch Celsius t ° С.

Null in dieser Skala ist der Schmelzpunkt von Eis und einhundert Grad ist der Siedepunkt von Wasser bei atm. Druck (760 mm rt. Kunst.).

Für den Bezugspunkt in der thermodynamischen Kelvin-Temperaturskala gelten Absoluter Nullpunkt(niedriger theoretisch mögliche Temperatur, bei der keine Bewegung von Molekülen stattfindet). Bezeichnet T.

1 Kelvin entspricht betragsmäßig 1° Celsius

Die Schmelztemperatur von Eis beträgt 273K. Der Siedepunkt von Wasser liegt bei 373 K

T=t+273; t=T-273

Der Siedepunkt ist druckabhängig.

Zum Beispiel, Bei R ab c \u003d 1,7 kgf / cm 2. Wasser kocht bei t = 115 Grad.

5. Wärme - Energie, die von einem heißeren Körper auf einen kühleren übertragen werden kann.

Die SI-Einheit für Wärme und Energie ist das Joule (J). Die Einheit der Wärme außerhalb des Systems ist die Kalorie ( Kal.).

1 Kal.- die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 g H 2 O um 1 °C zu erwärmen

P = 760 mm. Hg

1 Kal.= 4,19 J

6. Wärmekapazität – die Fähigkeit des Körpers, Wärme aufzunehmen . Ordnung für zwei verschiedene Substanzen mit der gleichen Masse auf die gleiche Temperatur zu erhitzen, müssen Sie ausgeben andere Menge Wärme.

Die spezifische Wärmekapazität von Wasser - die Wärmemenge, die eine Einheit eines Stoffes abgeben muss, um seine t um 1 ° C zu erhöhen, ist gleich 1 kcal/kg Grad

Wärmeübertragungsmethoden.

Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung:

1. Wärmeleitfähigkeit;

2.Strahlung (Strahlung);

3.Konvektion.

Wärmeleitfähigkeit-

Wärmeübertragung aufgrund thermischer Bewegung von Molekülen, Atomen und freien Elektronen.

Jeder Stoff hat seine eigene Wärmeleitfähigkeit, die von der chemischen Zusammensetzung, Struktur und dem Feuchtigkeitsgehalt des Materials abhängt.

Quantitatives Merkmal Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient ist die Wärmemenge, die durch eine Einheit Heizfläche pro Zeiteinheit mit einer Differenz übertragen wird t in o C und einer Wandstärke von 1 Meter.

Koeffizient der Wärmeleitfähigkeit ( ):

Kupfer = 330 kcal . mm 2. h . Heil

Gusseisen = 5 4 kcal . mm 2. h . Heil

Stahl =39 kcal . mm 2. h . Heil

Man sieht: Metalle haben eine gute Wärmeleitfähigkeit, Kupfer ist am besten.

Asbest \u003d 0,15 kcal . mm 2. h . Heil

Ruß \u003d 0,05-0, kcal . mm 2. h . Heil

Maßstab \u003d 0,07-2 kcal . mm 2. h . Heil

Luft = 0,02 kcal . mm 2. h . Heil

Schlecht wärmeleitende poröse Körper (Asbest, Ruß, Zunder).

Ruß behindert die Wärmeübertragung von Rauchgasen auf die Kesselwand (leitet Wärme 100-mal schlechter als Stahl), was zu übermäßigem Brennstoffverbrauch, verringerter Dampfproduktion oder führt heißes Wasser. Bei Vorhandensein von Ruß steigt die Temperatur der Rauchgase. All dies führt zu einer Verringerung der Effizienz des Kessels. Während des Kesselbetriebs stündlich laut Instrumenten (Logometer) werden Rauchgase kontrolliert, deren Werte in angegeben sind Karte des Regimes Kessel. Wenn t Rauchgas zugenommen hat, wird die Heizfläche angeblasen.

Skala bildet sich in den Rohren (leitet Wärme 30-50 Mal schlechter als Stahl), wodurch die Wärmeübertragung von der Kesselwand auf das Wasser verringert wird, wodurch die Wände überhitzen, sich verformen und platzen (Bruch der Kesselrohre). Zunder leitet Wärme 30-50 Mal schlechter als Stahl

Konvektion -

Wärmeübertragung durch Vermischung oder Bewegung von Teilchen untereinander (charakteristisch nur für Flüssigkeiten und Gase). Unterscheiden Sie zwischen natürlicher und erzwungener Konvektion.

natürliche Konvektion - Bewegungsfreiheit Flüssigkeiten oder Gase aufgrund des Dichteunterschieds ungleichmäßig erhitzter Schichten.

erzwungene Konvektion- Erzwungene Bewegung von Flüssigkeiten oder Gasen aufgrund von Druck oder Vakuum, das von Pumpen, Rauchabzügen und Ventilatoren erzeugt wird.

Erweiterungsmethoden konvektive Wärmeübertragung:

§ Erhöhung der Durchflussmenge;

§ Verwirbelung (Wirbel);

§ Erhöhung der Heizfläche (durch Einbau von Rippen);

§ Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Heizung und erwärmten Medien;

§ Gegenstrombewegung der Medien (Gegenstrom).

Emission (Strahlung) -

Wärmeaustausch zwischen voneinander entfernten Körpern aufgrund von Strahlungsenergie, deren Träger sind elektromagnetische Schwingungen: Es gibt eine Umwandlung von Wärmeenergie in Strahlungsenergie und umgekehrt, von Strahlungsenergie in Wärmeenergie.

Strahlung am meisten effektive Methode Wärmeübertragung, insbesondere wenn der studierende Körper hat hohe Temperatur, und die Strahlen sind senkrecht auf die erhitzte Oberfläche gerichtet.

Um die Wärmeübertragung durch Strahlung in den Öfen von Kesseln zu verbessern, werden spezielle Schlitze aus feuerfesten Materialien ausgelegt, die sowohl Wärmestrahler als auch Verbrennungsstabilisatoren sind.

Die Heizfläche des Kessels ist eine Fläche, von der sie einerseits von Gasen und andererseits von Wasser gewaschen wird.

Oben diskutiert 3 Arten von Wärmeaustausch in reiner Form sind selten. Fast eine Art der Wärmeübertragung wird von einer anderen begleitet. Alle drei Arten der Wärmeübertragung sind im Kessel vorhanden, was als komplexe Wärmeübertragung bezeichnet wird.

Im Kesselofen:

A) von der Brennerflamme bis zur Außenfläche der Kesselrohre - durch Strahlung.

B) von den entstehenden Rauchgasen an die Wand - Konvektion

C) von der äußeren Oberfläche der Rohrwand zur inneren - Wärmeleitfähigkeit.

D) aus Innenfläche Rohrwände zu Wasser, Zirkulation entlang der Oberfläche - Konvektion.

Die Übertragung von Wärme von einem Medium auf ein anderes durch eine Trennwand hindurch wird als Wärmeübertragung bezeichnet.

Wasser, Wasserdampf und seine Eigenschaften

Wasser ist der einfachste Stall in normale Bedingungen chemische Verbindung Wasserstoff mit Sauerstoff höchste Dichte Wasser 1000 kg / m 3 bei t \u003d 4 ° C.

Wasser unterliegt wie jede Flüssigkeit hydraulischen Gesetzen. Es schrumpft fast nicht und hat daher die Fähigkeit, den darauf ausgeübten Druck in alle Richtungen mit der gleichen Kraft zu übertragen. Wenn mehrere Gefäße verschiedene Formen miteinander verbinden, dann ist der Wasserstand überall gleich (Gesetz der kommunizierenden Röhren).

Ähnliche Informationen.

Wasserdampf - Arbeitsflüssigkeit in Dampfturbinen, Dampfmaschinen, Kernkraftwerken, Kühlmittel in verschiedenen Wärmetauschern.

Dampf - gasförmiger Körper in einem Zustand nahe einer siedenden Flüssigkeit.

Verdampfung - der Prozess der Umwandlung eines Stoffes aus flüssigen Zustand in Dampf.

Verdunstung - Verdampfung, die immer bei jeder Temperatur von der Flüssigkeitsoberfläche aus auftritt.

Bei einer bestimmten Temperatur, abhängig von der Art der Flüssigkeit und dem Druck, unter dem sie sich befindet, tritt Verdampfung in der gesamten Masse der Flüssigkeit auf. Dieser Vorgang wird aufgerufen Sieden .

Der umgekehrte Prozess der Verdampfung wird genannt Kondensation . Die Kondensation erfolgt wie die Verdampfung bei konstanter Temperatur.

Der Vorgang, bei dem ein Feststoff direkt in Dampf übergeht, heißt Sublimation . Umgekehrter Prozess des Dampfübergangs zu fester Zustand namens Desublimation .

Wenn Flüssigkeit in verdunstet beengter Raum(in Dampfkesseln) tritt gleichzeitig das gegenteilige Phänomen auf - Dampfkondensation. Wenn die Kondensationsrate wird gleiche Geschwindigkeit Verdunstung, dann tritt ein dynamisches Gleichgewicht ein. Der Dampf hat in diesem Fall eine maximale Dichte und wird genannt reich Fähre .

Wenn die Dampftemperatur höher ist als die Temperatur von Sattdampf mit demselben Druck, wird ein solcher Dampf genannt überhitzt .

Die Differenz zwischen der Temperatur von überhitztem Dampf und der Temperatur von Sattdampf bei gleichem Druck wird genannt Grad der Überhitzung .

Da das spezifische Volumen von überhitztem Dampf größer ist als das spezifische Volumen von Sattdampf, ist die Dichte von überhitztem Dampf kleiner als die Dichte von Sattdampf. Daher ist überhitzter Dampf ungesättigt.

Im Moment der Verdampfung des letzten Flüssigkeitstropfens in einem begrenzten Raum ohne Änderung von Temperatur und Druck (d. h. wenn die Flüssigkeit aufhört zu verdampfen), trocken gesättigt Dampf . Der Zustand eines solchen Dampfes wird durch einen Parameter bestimmt - den Druck.

Die mechanische Mischung aus Trockenheit und winzigen Flüssigkeitströpfchen wird genannt nass Fähre .

Massenanteil von Trockendampf im Nassdampf - Grad der Trockenheit X:

x=m cn /m vp , (6.7)

wo m cn- Masse von trockenem Dampf in nass; m vp ist die Masse des Nassdampfes.

Massenanteil bei Flüssigkeiten im Nassdampf - Grad Feuchtigkeit :

bei= 1–x = 1–m cn /m vp = (m vp –m cn)/m vp . (6.8)

6.4. Eigenschaften feuchter Luft

Atmosphärische Luft, hauptsächlich bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, enthält immer etwas Wasserdampf.

Ein Gemisch aus trockener Luft und Wasserdampf wird genannt nass Luft . Feuchte Luft kann bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur unterschiedliche Mengen an Wasserdampf enthalten.

Ein Gemisch aus trockener Luft und gesättigtem Wasserdampf wird genannt gesättigt nass Luft . In diesem Fall befindet sich die maximal mögliche Menge an Wasserdampf bei einer gegebenen Temperatur in feuchter Luft. Wenn diese Luft abkühlt, kondensiert Wasserdampf. Der Partialdruck des Wasserdampfes in dieser Mischung ist gleich dem Sättigungsdruck bei einer gegebenen Temperatur.

Wenn feuchte Luft Wasserdampf in überhitztem Zustand bei einer bestimmten Temperatur enthält, dann spricht man von ungesättigt . Da es bei einer bestimmten Temperatur nicht die maximal mögliche Menge an Wasserdampf enthält, ist es in der Lage, sich weiter zu befeuchten. Diese Luft wird als verwendet Trockenmittel in verschiedenen Trocknern.

Nach dem Gesetz von Dalton Druck R feuchte Luft ist die Summe der Partialdrücke trockener Luft R in und Wasserdampf R P :

p = p in + S P . (6.9)

Maximalwert p P bei einer bestimmten Temperatur von feuchter Luft ist der Druck von gesättigtem Wasserdampf p n .

Um den Partialdruck eines Dampfes zu ermitteln, verwenden Sie spezielles Gerät - Hygrometer . Dieses Gerät dient der Bestimmung Taupunkt , also die Temperatur t p Luft muss bei konstantem Druck gekühlt werden, um gesättigt zu werden.

Bei Kenntnis des Taupunktes kann aus den Tabellen der Dampfpartialdruck der Luft als Sättigungsdruck bestimmt werden p n entspricht dem Taupunkt t p .

Absolut Feuchtigkeit Luft wird die Menge an Wasserdampf in 1 m 3 feuchter Luft genannt. Die absolute Feuchtigkeit ist gleich der Dichte des Dampfes bei seinem Partialdruck und seiner Lufttemperatur t n .

Das Verhältnis der absoluten Feuchtigkeit ungesättigter Luft bei einer bestimmten Temperatur zur absoluten Feuchtigkeit gesättigter Luft bei derselben Temperatur wird als bezeichnet relativ Feuchtigkeit Luft

φ=s P /Mit n oder φ= (Mit P /Mit n) 100 %, (6.10)

Für trockene Luft φ =0, für ungesättigt φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Betrachtet man Wasserdampf als ideales Gas, so kann nach dem Boyle-Mariotte-Gesetz das Verhältnis der Dichten durch das Verhältnis der Drücke ersetzt werden. Dann:

φ=ρ P /ρ n oder φ= p P / p n·einhundert%. (6.11)

Die Dichte feuchter Luft setzt sich aus den Massen trockener Luft und Wasserdampf zusammen, die in 1 m 3 Volumen enthalten sind:

ρ=ρ in +ρ P = p in / (R in T)+φ/ v′′ . (6.12)

Das Molekulargewicht feuchter Luft wird durch die Formel bestimmt:

μ =28,95–10,934φ∙ p n / p . (6.13)

Werte p n und v′′ bei Lufttemperatur t entnommen aus der Wasserdampftabelle, φ - laut Psychrometer, p- per Barometer.

Feuchtigkeitsgehalt ist das Verhältnis der Dampfmasse zur Masse trockener Luft:

d=M P /M in , (6.14)

wo M P , M in- Dampfmassen und trockene Luft in feuchter Luft.

Zusammenhang zwischen Feuchtigkeitsgehalt und relativer Luftfeuchtigkeit:

d=0,622φ· p n ·/( p - φ· p n). (6.15)

Luftgaskonstante:

R=8314/μ =8314/(28,95–10,934 μ· p n / p). (6.16)

Es gilt auch folgende Formel:

R = (287+462d)/(1+d).

Das Volumen feuchter Luft pro 1 kg trockener Luft:

v ow.v = R T/p. (6.17)

Spezifisches Volumen feuchter Luft:

v=V ow.v /(1+d). (6.17a)

Spezifische Massenwärmekapazität des Dampf-Luft-Gemisches:

Mit cm = mit in +d s P . (6.18)

Für die uns umgebende Natur ist Wasserdampf von großer Bedeutung. Es ist in der Atmosphäre vorhanden, wird in der Technik genutzt und dient als integraler Bestandteil des Prozesses der Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde.

Physik-Lehrbücher sagen, dass Wasserdampf das ist, was jeder beobachten kann, wenn er einen Wasserkocher in Brand setzt. Nach einer Weile beginnt ein Dampfstrahl aus seiner Tülle zu entweichen. Dieses Phänomen ist darauf zurückzuführen, dass Wasser in verschiedenen, wie Physiker definieren, Aggregatzuständen vorliegen kann - gasförmig, fest, flüssig. Solche Eigenschaften des Wassers erklären seine allumfassende Präsenz auf der Erde. An der Oberfläche - in flüssigem und festem Zustand, in der Atmosphäre - in gasförmigem Zustand.

Diese Eigenschaft des Wassers und sein sukzessiver Übergang in verschiedene Zustände sind in der Natur geschaffen. Die Flüssigkeit verdunstet an der Oberfläche, steigt in die Atmosphäre auf, wird in Form von Wasserdampf an einen anderen Ort transportiert und fällt dort als Regen nieder, um neue Orte mit der nötigen Feuchtigkeit zu versorgen.

Tatsächlich arbeitet eine Art Dampfmaschine, deren Energiequelle die Sonne ist. Bei den betrachteten Prozessen heizt Wasserdampf den Planeten zusätzlich auf, indem er die Wärmestrahlung der Erde zurück an die Oberfläche reflektiert, wodurch der Treibhauseffekt entsteht. Ohne ein solches "Kissen" wäre die Temperatur auf der Oberfläche des Planeten 20 ° C niedriger.

Als Bestätigung des oben Gesagten können wir uns an die sonnigen Tage im Winter und Sommer erinnern. In der warmen Jahreszeit ist es hoch und die Atmosphäre erwärmt wie in einem Gewächshaus die Erde, während im Winter bei sonnigem Wetter manchmal die stärksten Erkältungen auftreten.

Wie alle Gase hat Wasserdampf bestimmte Eigenschaften. Einer der Parameter, der diese bestimmt, wird die Dichte des Wasserdampfs sein. Per Definition ist dies die Menge an Wasserdampf, die in einem Kubikmeter Luft enthalten ist. Tatsächlich wird Letzteres so definiert.

Die Wassermenge in der Luft ändert sich ständig. Es hängt von Temperatur, Druck, Gelände ab. Der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre ist ein äußerst wichtiger Parameter für das Leben und wird ständig überwacht, wofür spezielle Geräte verwendet werden - ein Hygrometer und ein Psychrometer.

Die Veränderung der Luftfeuchtigkeit entsteht dadurch, dass sich der Wassergehalt im umgebenden Raum durch Verdunstungs- und Kondensationsvorgänge verändert. Kondensation ist das Gegenteil von Verdunstung, in diesem Fall beginnt sich der Dampf in eine Flüssigkeit zu verwandeln und fällt an die Oberfläche.

In diesem Fall können sich je nach Umgebungstemperatur Nebel, Tau, Reif, Eis bilden.

Wenn warme Luft, Wasser, mit kalter Erde in Kontakt kommt, bildet sich Tau. Im Winter bildet sich bei niedrigen Temperaturen Reif.

Ein etwas anderer Effekt tritt ein, wenn kalte Luft einströmt oder tagsüber erwärmte Luft beginnt abzukühlen. In diesem Fall wird Nebel gebildet.

Wenn die Temperatur der Oberfläche, an der der Dampf kondensiert, negativ ist, entsteht Eis.

So verdanken zahlreiche Naturphänomene wie Nebel, Tau, Rauhreif, Eis ihre Entstehung dem in der Atmosphäre enthaltenen Wasserdampf.

Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang die Wolkenbildung, die auch am unmittelbarsten an der Wetterbildung beteiligt ist. Wasser, das von der Oberfläche verdunstet und sich in Wasserdampf verwandelt, steigt auf. Beim Erreichen der Höhe, wo die Kondensation beginnt, wird es zu einer Flüssigkeit und es bilden sich Wolken. Sie können unterschiedlicher Art sein, aber im Hinblick auf die vorliegende Problematik ist es wichtig, dass sie an der Schaffung eines Treibhauseffekts und dem Transport von Feuchtigkeit an neue Orte beteiligt sind.

Das präsentierte Material zeigt, was Wasserdampf ist, beschreibt seine Wirkung auf die auf der Erde ablaufenden Lebensprozesse.

Wasserdampf wird in Dampfkesseln bei konstantem Druck und konstanter Temperatur erzeugt. Zunächst wird das Wasser dazu erhitzt Siedepunkt (er bleibt konstant) oder Sättigungstemperatur. . Beim weiteren Erhitzen verwandelt sich kochendes Wasser in Dampf und seine Temperatur bleibt konstant, bis das Wasser vollständig verdampft ist. Sieden ist der Prozess der Verdampfung im gesamten Volumen einer Flüssigkeit. Verdunstung - Verdampfung von der Flüssigkeitsoberfläche.

Man nennt den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand Verdampfung und vom gasförmigen in den flüssigen Zustand Kondensation . Man nennt die Wärmemenge, die Wasser zugeführt werden muss, um es am Siedepunkt vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand zu überführen Verdampfungswärme .

Benötigte Wärmemenge zum Heizen 1 kg Wasser pro 1 0 C genannt Wärmekapazität von Wasser . = 1 kcal/kg. Grad

Der Siedepunkt von Wasser hängt vom Druck ab (es gibt spezielle Tabellen):

R abs = 1 kgf / cm 2 = 1 atm, t k \u003d 100 ° C

R abs = 1,7 kgf / cm2, t k \u003d 115 ° C

R abs = 5 kgf / cm2, t k \u003d 151 ° C

R abs = 10 kgf / cm 2, tk = 179°С

R abs = 14 kgf / cm 2, tk = 195°С

Bei einer Wassertemperatur in Heizräumen am Vorlauf von 150°C und Rücklauf t in-

bei 70°C trägt jedes kg Wasser 80 kcal Wärme.

In Dampfversorgungssystemen 1 kg Wasserdampf tragbar ca. 600 kcal Wärme.

Wasser ist praktisch nicht komprimierbar. Nimmt das kleinste Volumen ein t=+4°С. Bei tüber und unter +4°C nimmt das Wasservolumen zu. Die Temperatur, bei der die Kondensation von überschüssigem Wasserdampf beginnt, wird als t „Taupunkt“ bezeichnet.

Unterscheiden Sie Dampf gesättigt und überhitzt. Beim Verdampfen fliegen einige der Moleküle von der Flüssigkeitsoberfläche und bilden darüber Dampf. Wird die Temperatur der Flüssigkeit konstant gehalten, d. h. ihr kontinuierlich Wärme zugeführt, so nimmt die Zahl der ausgestoßenen Moleküle zu, während durch die chaotische Bewegung der Dampfmoleküle gleichzeitig mit der Dampfbildung der umgekehrte Vorgang eintritt - Kondensation, bei der ein Teil der Dampfmoleküle in die Flüssigkeit zurückkehrt.

Wenn die Verdampfung in einem geschlossenen Gefäß stattfindet, wird die Dampfmenge zunehmen, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, d. h. die Menge an Flüssigkeit und Dampf wird konstant.

Ein Dampf, der mit seiner Flüssigkeit im dynamischen Gleichgewicht steht und mit ihr die gleiche Temperatur und den gleichen Druck hat, wird als Dampf bezeichnet gesättigter Dampf.

Nasser Sattdampf, Dampf genannt, in dem sich Kesselwassertröpfchen befinden; wird Sattdampf ohne Wassertröpfchen genannt trockener Sattdampf .

Der Anteil von trockenem Sattdampf im Nassdampf wird als Dampftrockenheitsgrad (x) bezeichnet. In diesem Fall beträgt der Feuchtigkeitsgehalt des Dampfes 1 - X. Für trockenen Sattdampf x= 1. Wird trockenem Sattdampf bei konstantem Druck Wärme zugeführt, so entsteht überhitzter Dampf. Die Heißdampftemperatur ist höher als die Kesselwassertemperatur. Überhitzter Dampf wird aus trockenem Sattdampf in Überhitzern gewonnen, die in den Kesselzügen installiert sind.

Die Verwendung von nassem Sattdampf ist nicht wünschenswert, da sich beim Durchströmen von Dampfleitungen hydraulische Stöße (scharfe Stöße in den Rohren) von Kondensat in Armaturen, Kurven und an niedrigen Stellen in Dampfleitungen sowie in Dampfpumpen ansammeln , Sind möglich. Ein starker Druckabfall in einem Dampfkessel auf Atmosphärendruck ist sehr gefährlich, was als Folge einer Notverletzung der Kesselstärke auftreten kann, da die Wassertemperatur vor einer solchen Druckänderung damals über 100 ° C lag Die überschüssige Wärme wird für die Verdampfung aufgewendet, die fast augenblicklich auftritt. Die Dampfmenge steigt stark an, was zu einem sofortigen Druckanstieg im Kessel und zu schweren Schäden führt. Je größer das Wasservolumen im Kessel und je höher seine Temperatur, desto größer sind die Folgen einer solchen Zerstörung. Das Dampfvolumen beträgt das 1700-fache des Wasservolumens.

Überhitzter Dampf – Dampf mit höherer Temperatur als Sattdampf bei gleichem Druck – enthält keine Feuchtigkeit. Überhitzter Dampf wird in einem speziellen Überhitzer erzeugt, in dem trockener Sattdampf durch Rauchgase erhitzt wird. Überhitzter Dampf wird nicht zum Heizen von Kesselräumen verwendet, daher gibt es keinen Überhitzer.

Haupteigenschaften von Sattdampf:

1) t saß. Dampf = t kip. Wasser bei gegebenem R

2) t BP Wasser hängt von Rdampf im Kessel ab

3) Sattdampf kondensiert.

Die Haupteigenschaften von überhitztem Dampf:

1) Heißdampf kondensiert nicht

2) t überhitzter Dampf hängt nicht vom Dampfdruck im Kessel ab.

(Schema zur Gewinnung von Dampf in einem Dampfkessel) (Karten auf Seite 28 sind optional)