इस लेख में, हम विचार करेंगे भाप, जो पानी की गैसीय अवस्था है।

गैसीय अवस्था प्राकृतिक परिस्थितियों में प्रकृति में पाए जाने वाले पानी के एकत्रीकरण की तीन मुख्य अवस्थाओं को संदर्भित करती है। सामग्री में इस मुद्दे पर विस्तार से विचार किया गया है।

भाप

साफ़ भापकोई रंग या स्वाद नहीं है। क्षोभमंडल में भाप का सबसे बड़ा संचय देखा जाता है।

जल वाष्प एक गैसीय अवस्था में वातावरण में निहित पानी है। हवा में जल वाष्प की मात्रा बहुत भिन्न होती है; इसकी सबसे बड़ी सामग्री 4% तक है। जल वाष्प अदृश्य है; जिसे दैनिक जीवन में भाप कहा जाता है (ठंडी हवा में सांस लेने से भाप, उबलते पानी से भाप, आदि) कोहरे की तरह जल वाष्प के संघनन का परिणाम है। जल वाष्प की मात्रा वातावरण की स्थिति के लिए सबसे महत्वपूर्ण विशेषता निर्धारित करती है - वायु आर्द्रता।

भूगोल। आधुनिक सचित्र विश्वकोश। - एम .: रोसमैन। संपादकीय के तहत प्रो. एपी गोर्किना। 2006.

जलवाष्प कैसे बनता है

पानी भापवाष्पीकरण के परिणामस्वरूप बनता है। वाष्पीकरण दो प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है - वाष्पीकरण या उबलना। वाष्पीकरण के दौरान, वाष्प केवल पदार्थ की सतह पर बनता है, उबलने के दौरान, तरल की पूरी मात्रा में वाष्प का निर्माण होता है, जैसा कि बुलबुले से प्रकट होता है जो उबलते प्रक्रिया के दौरान सक्रिय रूप से ऊपर की ओर उठते हैं। उबलते पानी तापमान पर होता है जो जलीय घोल की रासायनिक संरचना और वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर करता है, पूरी प्रक्रिया के दौरान क्वथनांक अपरिवर्तित रहता है। भापउबलने के परिणामस्वरूप, संतृप्त कहा जाता है। तर-बतर भापबदले में संतृप्त शुष्क और संतृप्त गीली भाप में विभाजित किया जाता है। तर-बतर गीला भापपानी की निलंबित बूंदों से मिलकर बनता है, जिसका तापमान उबलने के स्तर पर होता है, और, तदनुसार, भाप ही, और संतृप्त सूखी भापपानी की बूंदों में शामिल नहीं है।

"सुपरहीटेड स्टीम" भी होता है, जो गीली भाप को और गर्म करने से बनता है, इस प्रकार की भाप में उच्च तापमान और कम घनत्व होता है।

जल वाष्प हमारे ग्रह के लिए इस तरह की एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया का एक अनिवार्य तत्व है।

हम दैनिक जीवन में लगातार भाप का सामना करते हैं, ऐसा प्रतीत होता है - केतली के टोंटी के ऊपर जब पानी उबलता है, इस्त्री करते समय, स्नान करते समय ... हालांकि, यह मत भूलो, जैसा कि हमने ऊपर उल्लेख किया है, साफ करें भापकोई रंग या स्वाद नहीं है। अपने भौतिक गुणों और गुणों के कारण, भाप ने लंबे समय से मानव आर्थिक गतिविधियों में अपना व्यावहारिक अनुप्रयोग पाया है। और न केवल रोजमर्रा की जिंदगी में, बल्कि बड़ी वैश्विक समस्याओं को हल करने में भी। लंबे समय से, शाब्दिक और आलंकारिक रूप से, भाप प्रगति के पीछे मुख्य प्रेरक शक्ति रही है। इसका उपयोग भाप इंजनों के कार्यशील निकाय के रूप में किया जाता था, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध भाप इंजन है।

मनुष्य द्वारा भाप का प्रयोग

घरेलू और औद्योगिक जरूरतों में भाप का अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

• स्वच्छता उद्देश्यों के लिए;
• औषधीय प्रयोजनों के लिए;
• आग बुझाने के लिए;
• भाप के तापीय गुणों का उपयोग किया जाता है (भाप एक ताप वाहक के रूप में) - भाप बॉयलर; स्टीम जैकेट (आटोक्लेव और रिएक्टर); "ठंड" सामग्री का ताप; ताप विनियामक; तापन प्रणाली; कंक्रीट उत्पादों की भाप; एक विशेष प्रकार के हीट एक्सचेंजर्स में ...;
• भाप ऊर्जा के गति में परिवर्तन का उपयोग करें - भाप इंजन ...;
• नसबंदी और कीटाणुशोधन - खाद्य उद्योग, कृषि, चिकित्सा ...;
• एक ह्यूमिडिफायर के रूप में भाप - प्रबलित कंक्रीट उत्पादों के उत्पादन में; प्लाईवुड; खाद्य उद्योग में; रासायनिक और इत्र उद्योगों में; लकड़ी के उद्योगों में; कृषि उत्पादन में ...;

संक्षेप में, हम ध्यान दें कि, इसकी सभी "अदृश्यता" के बावजूद, जल वाष्प न केवल पृथ्वी के वैश्विक पारिस्थितिकी तंत्र का एक महत्वपूर्ण तत्व है, बल्कि मानव आर्थिक और आर्थिक गतिविधियों के लिए एक बहुत ही उपयोगी पदार्थ है।

विषय 2. हीट इंजीनियरिंग की मूल बातें।

हीट इंजीनियरिंगएक विज्ञान है जो गर्मी प्राप्त करने, बदलने, स्थानांतरित करने और उपयोग करने के तरीकों का अध्ययन करता है। ऊष्मीय ऊर्जा ईंधन नामक कार्बनिक पदार्थों को जलाने से प्राप्त होती है।

हीट इंजीनियरिंग की मूल बातें हैं:

1. ऊष्मप्रवैगिकी - एक विज्ञान जो ऊष्मा ऊर्जा के अन्य प्रकार की ऊर्जा में रूपांतरण का अध्ययन करता है (उदाहरण के लिए: तापीय ऊर्जा को यांत्रिक, रासायनिक, आदि में)

2. हीट ट्रांसफर - एक हीटिंग सतह के माध्यम से दो हीट कैरियर्स के बीच हीट ट्रांसफर का अध्ययन करता है।

कार्यशील द्रव एक शीतलक (भाप या गर्म पानी) है, जो गर्मी को स्थानांतरित करने में सक्षम है।

बॉयलर रूम में, ताप वाहक (कार्यशील द्रव) 150 डिग्री सेल्सियस या जल वाष्प के तापमान के साथ गर्म पानी और जल वाष्प है। साथतापमान 250 डिग्री सेल्सियस तक। आवासीय और सार्वजनिक भवनों को गर्म करने के लिए गर्म पानी का उपयोग किया जाता है, यह स्वच्छता और स्वच्छ परिस्थितियों के कारण होता है, बाहरी तापमान के आधार पर इसके तापमान को आसानी से बदलने की संभावना। भाप की तुलना में पानी में एक महत्वपूर्ण घनत्व होता है, जो शीतलक की एक छोटी मात्रा के साथ लंबी दूरी पर महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। हीटिंग उपकरणों पर धूल जलाने और हीटिंग सिस्टम से जलने से बचने के लिए 95 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं के तापमान पर इमारतों के हीटिंग सिस्टम में पानी की आपूर्ति की जाती है। भाप का उपयोग औद्योगिक भवनों को गर्म करने और औद्योगिक और तकनीकी प्रणालियों में किया जाता है।

वर्किंग बॉडी पैरामीटर

शीतलक, तापीय ऊर्जा प्राप्त करने या देने से, अपनी अवस्था बदल देता है।

उदाहरण के लिए:स्टीम बॉयलर में पानी गर्म होता है, भाप में बदल जाता है, जिसका एक निश्चित तापमान और दबाव होता है। भाप स्टीम-वॉटर हीटर में प्रवेश करती है, खुद को ठंडा करती है, और घनीभूत हो जाती है। गर्म पानी का तापमान बढ़ जाता है, भाप और घनीभूत का तापमान कम हो जाता है।

काम कर रहे तरल पदार्थ के मुख्य पैरामीटर तापमान, दबाव, विशिष्ट मात्रा, घनत्व हैं।

टी, पी- उपकरणों द्वारा निर्धारित किया जाता है: दबाव गेज, थर्मामीटर।

विशिष्ट आयतन और घनत्व एक परिकलित मान है।

1. विशिष्ट मात्रा- किसी पदार्थ के इकाई द्रव्यमान द्वारा कब्जा कर लिया गया आयतन

0°С और वायुमंडलीय दबाव 760 मिमी Hg। (सामान्य परिस्थितियों में)

कहा पे: वी- वॉल्यूम (एम 3); मी पदार्थ का द्रव्यमान (किलो) है; मानक स्थिति: R=760mm R.st. टी=20 ओ सी

2. घनत्वकिसी पदार्थ के द्रव्यमान का उसके आयतन से अनुपात है। प्रत्येक पदार्थ का अपना घनत्व होता है:

व्यवहार में, सापेक्ष घनत्व का उपयोग किया जाता है - सामान्य परिस्थितियों में किसी दिए गए गैस के घनत्व का एक मानक पदार्थ (वायु) के घनत्व का अनुपात (t ° \u003d 0 ° С: 760 मिमी Hg)

मीथेन के घनत्व के साथ हवा के घनत्व की तुलना करके, हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि मीथेन के लिए नमूना कहाँ लेना है।

हम पाते हैं

गैस हवा से हल्की होती है, जिसका अर्थ है कि यह किसी भी आयतन के ऊपरी हिस्से को भरती है, नमूना बॉयलर भट्टी के ऊपरी हिस्से, कुएं, कक्षों, कमरों से लिया जाता है। परिसर के ऊपरी हिस्से में गैस एनालाइजर लगाए गए हैं।

(ईंधन तेल हल्का होता है, ऊपरी भाग पर कब्जा करता है)

कार्बन मोनोऑक्साइड का घनत्व लगभग हवा के घनत्व के समान होता है, इसलिए कार्बन मोनोऑक्साइड का नमूना फर्श से 1.5 मीटर की दूरी पर लिया जाता है।

3. दबावसतह के प्रति इकाई क्षेत्र में कार्यरत बल है।

1 . के बराबर दबाव बल एच, 1m 2 की सतह पर समान रूप से वितरित दबाव की एक इकाई के रूप में लिया जाता है और 1Pa . के बराबर होता है (एन / एम 2)एसआई प्रणाली में (अब स्कूलों में, किताबों में सब कुछ पा में चला जाता है, उपकरण भी पा में बन जाते हैं)।

Pa का मान छोटा है, उदाहरण के लिए: यदि हम 1 किलो पानी लेते हैं और इसे 1 मीटर में डालते हैं, तो हमें 1 mm.w.st मिलता है। , इसलिए, गुणक और उपसर्ग पेश किए जाते हैं - एमपीए, केपीए ...

इंजीनियरिंग में, माप की बड़ी इकाइयों का उपयोग किया जाता है

1kPa \u003d 10 3 पा; 1 एमपीए = 10 बी पा; 1जीपीए=10 9 पा.

बाहरी दबाव इकाइयाँ केजीएफ / एम 2; kgf / सेमी 2; mm.v.st; mm.r.st।

1 केजीएफ / एम 2 = 1 मिमी.वीसेंट \u003d 9.8 पास

1 किग्रा / सेमी 2 = 9.8. 10 4 पा ~ 10 5 पा = 10 4 केजीएफ / एम 2

दबाव को अक्सर भौतिक और तकनीकी वातावरण में मापा जाता है।

भौतिक वातावरण- समुद्र तल पर वायुमंडलीय वायु का औसत दबाव n.o.

1 एटीएम = 1.01325। 10 5 पा = 760 मिमी एचजी = 10.33 मीटर एक्यू। सेंट \u003d 1.0330 मिमी इंच। कला। \u003d 1.033 किग्रा / सेमी 2।

तकनीकी माहौल- 1 kgf के बल के कारण होने वाला दबाव समान रूप से 1 सेमी 2 के क्षेत्र के साथ सामान्य सतह पर वितरित किया जाता है।

1 पर \u003d 735 मिमी एचजी। कला। = 10 एमवी कला। = 10.000 मिमी में। कला। \u003d \u003d 0.1 एमपीए \u003d 1 किग्रा / सेमी 2

1 मिमीमें। कला। - पानी के स्तंभ 1 . के हाइड्रोस्टेटिक दबाव के बराबर बल मिमीसमतल आधार पर 1 मिमीमें। सेंट \u003d 9.8 पा।

1 मिमीआर टी. सेंट - 1 . की ऊंचाई के साथ पारा के एक स्तंभ के हाइड्रोस्टेटिक दबाव के बराबर बल मिमीसमतल आधार पर। एक मिमीआर टी. कला। = 13.6 मिमी।में। कला।

पंपों की तकनीकी विशेषताओं में, दबाव के बजाय सिर शब्द का प्रयोग किया जाता है। दाब का मात्रक पानी का m है। कला। उदाहरण के लिए:पंप द्वारा बनाया गया दबाव 50 . है एमपानी। कला। यानी वह 50 . की ऊंचाई तक पानी उठा सकता है एम।

दबाव के प्रकार: अतिरिक्त, निर्वात (वैक्यूम, थ्रस्ट), निरपेक्ष, वायुमंडलीय .

यदि तीर शून्य से अधिक की ओर जाता है, तो यह अतिरिक्त दबाव है, निचले हिस्से में - वैक्यूम।

काफी दबाव:

आर एब्स \u003d आर हो + आर एटीएम

आर एब्स \u003d आर वैक + आर एटीएम

आर एब्स \u003d आर एटीएम -आर रेज़र

कहा पे: आर एटीएम \u003d 1 किग्रा / सेमी 2

वायुमंडलीय दबाव- समुद्र तल पर वायुमंडलीय वायु का औसत दबाव टी ° = 0 डिग्री सेल्सियस और सामान्य वायुमंडलीय आर=760 मिमीआर टी. कला।

उच्च्दाबाव- वायुमंडलीय से ऊपर का दबाव (एक बंद मात्रा में)। बॉयलर हाउस में पानी, बॉयलर और पाइपलाइन में भाप अधिक दबाव में है। आर आईएसबी. मैनोमीटर से नापा जाता है।

वैक्यूम (वैक्यूम)- बंद आयतन में दबाव वायुमंडलीय दबाव (वैक्यूम) से कम होता है। बॉयलरों की भट्टियां और चिमनियां निर्वात में हैं। वैक्यूम को ड्राफ्ट गेज द्वारा मापा जाता है।

काफी दबाव- वायुमंडलीय दबाव को ध्यान में रखते हुए अतिरिक्त दबाव या विरलन।

नियुक्ति से, दबाव है:

एक)। चैनल - t=20 o C . पर उच्चतम दबाव

2))। कार्य - बॉयलर में अधिकतम अतिरिक्त दबाव, जो सामान्य परिचालन स्थितियों (उत्पादन निर्देशों में इंगित) के तहत बॉयलर के दीर्घकालिक संचालन को सुनिश्चित करता है।

3))। अनुमत - अधिकतम स्वीकार्य दबाव, तकनीकी परीक्षा के परिणामों या ताकत के लिए नियंत्रण गणना द्वारा स्थापित।

4))। परिकलित - अधिकतम ओवरप्रेशर जिस पर बॉयलर तत्वों की ताकत की गणना की जाती है।

5). आर परीक्षण - अधिक दबाव जिस पर ताकत और घनत्व (तकनीकी परीक्षा के प्रकारों में से एक) के लिए बॉयलर तत्वों के हाइड्रोलिक परीक्षण किए जाते हैं।

4. तापमान- यह शरीर के ताप की डिग्री है, जिसे डिग्री में मापा जाता है। एक गर्म से ठंडे शरीर में सहज गर्मी हस्तांतरण की दिशा निर्धारित करता है।

गर्मी हस्तांतरण तब तक होगा जब तक तापमान बराबर नहीं हो जाता है, यानी तापमान संतुलन होता है।

दो पैमानों का उपयोग किया जाता है: अंतर्राष्ट्रीय - केल्विन और व्यावहारिक सेल्सियस t ° ।

इस पैमाने में शून्य बर्फ का गलनांक होता है, और सौ डिग्री एटीएम पर पानी का क्वथनांक होता है। दबाव (760 .) मिमीआर टी. कला।)।

केल्विन थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने में संदर्भ बिंदु के लिए, पूर्ण शून्य का उपयोग किया जाता है (सबसे कम सैद्धांतिक रूप से संभव तापमान जिस पर अणुओं की कोई गति नहीं होती है)। लक्षित टी।

1 केल्विन परिमाण में 1° सेल्सियस के बराबर है

बर्फ का गलनांक 273K होता है। पानी का क्वथनांक है 373K

टी = टी+273; टी = टी-273

क्वथनांक दबाव पर निर्भर करता है।

उदाहरण के लिए,पर आर एबी सी \u003d 1,7 केजीएफ / सेमी 2।पानी उबलता है टी = 115 डिग्री सेल्सियस

5. उष्णता -ऊर्जा जिसे गर्म शरीर से ठंडे शरीर में स्थानांतरित किया जा सकता है।

ऊष्मा और ऊर्जा का SI मात्रक जूल (J) है। ऊष्मा की ऑफ-सिस्टम इकाई कैलोरी है ( कैल।)

1 कैल।- एच 2 ओ के 1 ग्राम को 1 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा

पी = 760 मिमीएचजी

1 कैल।=4.19जे

6. ताप क्षमता – गर्मी को अवशोषित करने की शरीर की क्षमता . एक ही द्रव्यमान के दो अलग-अलग पदार्थों को एक ही तापमान पर गर्म करने के लिए, अलग-अलग मात्रा में गर्मी खर्च करनी चाहिए।

पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता - ऊष्मा की मात्रा जो किसी पदार्थ की एक इकाई द्वारा उसके t को 1 ° C बढ़ाने के लिए सूचित की जानी चाहिए, 1 के बराबर है किलो कैलोरी/किलो डिग्री।

गर्मी हस्तांतरण के तरीके।

गर्मी हस्तांतरण तीन प्रकार के होते हैं:

1. तापीय चालकता;

2.विकिरण (विकिरण);

3.संवहन।

ऊष्मीय चालकता-

अणुओं, परमाणुओं और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की तापीय गति के कारण ऊष्मा का स्थानांतरण।

प्रत्येक पदार्थ की अपनी तापीय चालकता होती है, यह सामग्री की रासायनिक संरचना, संरचना, नमी की मात्रा पर निर्भर करती है।

तापीय चालकता की मात्रात्मक विशेषता तापीय चालकता का गुणांक है, यह एक अंतर के साथ समय की प्रति इकाई हीटिंग सतह की एक इकाई के माध्यम से स्थानांतरित गर्मी की मात्रा है टीओ सी में और 1 मीटर की दीवार मोटाई।

तापीय चालकता का गुणांक ( ):

कॉपर = 330 किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

कच्चा लोहा = 5 4 किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

स्टील =39 किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

यह देखा जा सकता है कि: धातुओं में अच्छी तापीय चालकता होती है, तांबा सबसे अच्छा होता है।

अभ्रक \u003d 0.15 किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

कालिख \u003d 0.05-0, किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

स्केल \u003d 0.07-2 किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

वायु = 0.02 किलो कैलोरी . मिमी 2. एच . ओला

गर्मी झरझरा निकायों (एस्बेस्टस, कालिख, पैमाने) का खराब संचालन।

कालिखग्रिप गैसों से बॉयलर की दीवार तक गर्मी को स्थानांतरित करना मुश्किल बनाता है (स्टील की तुलना में 100 गुना खराब गर्मी का संचालन करता है), जिससे अत्यधिक ईंधन की खपत होती है, भाप या गर्म पानी के उत्पादन में कमी होती है। कालिख की उपस्थिति में, ग्रिप गैसों का तापमान बढ़ जाता है। यह सब बॉयलर की दक्षता में कमी की ओर जाता है। बॉयलर ऑपरेशन के दौरान प्रति घंटाउपकरणों (लॉगोमीटर) के अनुसार टी ग्रिप गैसों को नियंत्रित किया जाता है, जिनमें से मान इंगित किए जाते हैं शासन नक्शाबॉयलर। यदि टी ग्रिप गैस में वृद्धि हुई है, तो हीटिंग सतह उड़ा दी जाती है।

पैमानापाइप के अंदर बनता है (यह स्टील की तुलना में 30-50 गुना खराब गर्मी का संचालन करता है), जिससे बॉयलर की दीवार से पानी में गर्मी हस्तांतरण कम हो जाता है, परिणामस्वरूप, दीवारें गर्म हो जाती हैं, ख़राब हो जाती हैं, और फट जाती हैं (बॉयलर पाइप का टूटना)। स्केल स्टील की तुलना में 30-50 गुना अधिक गर्मी का संचालन करता है

संवहन -

आपस में कणों को मिलाने या हिलाने से गर्मी हस्तांतरण (केवल तरल पदार्थ और गैसों के लिए विशेषता)। प्राकृतिक और मजबूर संवहन के बीच भेद।

प्राकृतिक संवहन- असमान रूप से गर्म परतों के घनत्व में अंतर के कारण तरल पदार्थ या गैसों का मुक्त संचलन।

मजबूर संवहन- पंपों, धुएं के निकास और पंखे द्वारा बनाए गए दबाव या वैक्यूम के कारण तरल या गैसों की जबरन आवाजाही।

संवहनी गर्मी हस्तांतरण बढ़ाने के तरीके:

प्रवाह दर में वृद्धि;

अशांति (भंवर);

हीटिंग सतह में वृद्धि (पंखों की स्थापना के कारण);

हीटिंग और हीटेड मीडिया के बीच तापमान के अंतर को बढ़ाना;

मीडिया का प्रतिधारा संचलन (प्रतिधारा)।

उत्सर्जन (विकिरण) -

विकिरण ऊर्जा के कारण एक दूसरे से दूरी पर स्थित निकायों के बीच हीट एक्सचेंज, जिसके वाहक विद्युत चुम्बकीय दोलन हैं: थर्मल ऊर्जा का विकिरण ऊर्जा में परिवर्तन होता है और इसके विपरीत, उज्ज्वल ऊर्जा से तापीय ऊर्जा में।

विकिरण गर्मी हस्तांतरण का सबसे कुशल तरीका है, खासकर यदि अध्ययन किए जा रहे शरीर में उच्च तापमान होता है, और किरणें गर्म सतह पर लंबवत निर्देशित होती हैं।

बॉयलर की भट्टियों में विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण में सुधार करने के लिए, आग रोक सामग्री से विशेष स्लॉट बिछाए जाते हैं, जो गर्मी उत्सर्जक और दहन स्टेबलाइजर्स दोनों होते हैं।

बॉयलर की हीटिंग सतह एक सतह है जिसमें से एक तरफ, इसे गैसों से और दूसरी तरफ पानी से धोया जाता है।

ऊपर चर्चा की गई 3 प्रकार के हीट एक्सचेंजशुद्ध रूप में दुर्लभ। लगभग एक प्रकार का गर्मी हस्तांतरण दूसरे के साथ होता है। बॉयलर में तीनों प्रकार के हीट ट्रांसफर मौजूद होते हैं, जिसे कॉम्प्लेक्स हीट ट्रांसफर कहा जाता है।

बॉयलर भट्टी में:

ए) बर्नर की लौ से बॉयलर पाइप की बाहरी सतह तक - विकिरण द्वारा।

बी) परिणामी ग्रिप गैसों से दीवार तक - संवहन

सी) पाइप की दीवार की बाहरी सतह से आंतरिक - तापीय चालकता तक।

डी) पाइप की दीवार की आंतरिक सतह से पानी तक, सतह के साथ संचलन - संवहन।

पृथक करने वाली दीवार के माध्यम से एक माध्यम से दूसरे माध्यम में ऊष्मा का स्थानांतरण ऊष्मा स्थानांतरण कहलाता है।

जल, जल वाष्प और उसके गुण

पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का सबसे सरल रासायनिक यौगिक है जो सामान्य परिस्थितियों में स्थिर होता है, पानी का उच्चतम घनत्व t \u003d 4 ° C पर 1000 किग्रा / मी 3 होता है।

पानी, किसी भी तरल की तरह, हाइड्रोलिक कानूनों के अधीन है। यह लगभग सिकुड़ता नहीं है, इसलिए इसमें एक ही बल के साथ सभी दिशाओं में उस पर लगाए गए दबाव को स्थानांतरित करने की क्षमता है। यदि विभिन्न आकार के कई बर्तन एक दूसरे से जुड़े हुए हैं, तो जल स्तर हर जगह समान होगा (संचार वाहिकाओं का नियम)।

इसी तरह की जानकारी।

भाप - भाप टर्बाइनों, भाप इंजनों, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों, विभिन्न ताप विनिमायकों में शीतलक में कार्यशील द्रव।

भाप - उबलते तरल के करीब अवस्था में एक गैसीय पिंड।

वाष्पीकरण - किसी पदार्थ को द्रव अवस्था से वाष्प अवस्था में बदलने की प्रक्रिया।

वाष्पीकरण - वाष्पीकरण, जो हमेशा तरल की सतह से किसी भी तापमान पर होता है।

एक निश्चित तापमान पर, तरल की प्रकृति और जिस दबाव में वह स्थित है, उसके आधार पर, तरल के पूरे द्रव्यमान में वाष्पीकरण होता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है उबलना .

वाष्पीकरण की विपरीत प्रक्रिया कहलाती है वाष्पीकरण . संघनन, वाष्पीकरण की तरह, एक स्थिर तापमान पर होता है।

वह प्रक्रिया जिसके द्वारा कोई ठोस सीधे वाष्प में परिवर्तित होता है, कहलाती है उच्च बनाने की क्रिया . वाष्प के ठोस अवस्था में संक्रमण की विपरीत प्रक्रिया कहलाती है ऊर्ध्वपातन .

जब एक सीमित स्थान (भाप बॉयलरों में) में एक तरल वाष्पित हो जाता है, तो विपरीत घटना एक साथ होती है - भाप संघनन। यदि संघनन की दर वाष्पीकरण की दर के बराबर हो जाती है, तो गतिशील संतुलन स्थापित हो जाता है। इस मामले में वाष्प का घनत्व अधिकतम होता है और इसे कहा जाता है धनी नौका .

यदि भाप का तापमान उसी दबाव के संतृप्त भाप के तापमान से अधिक है, तो ऐसी भाप को कहा जाता है गरम .

अतितापित भाप के तापमान और एक ही दबाव पर संतृप्त भाप के तापमान के बीच के अंतर को कहा जाता है अति ताप की डिग्री .

चूँकि अतितापित भाप का विशिष्ट आयतन संतृप्त भाप के विशिष्ट आयतन से अधिक होता है, अतितापित भाप का घनत्व संतृप्त भाप के घनत्व से कम होता है। इसलिए, अतितापित भाप असंतृप्त होती है।

तापमान और दबाव में बदलाव के बिना एक सीमित स्थान में तरल की आखिरी बूंद के वाष्पीकरण के क्षण में (अर्थात, जब तरल वाष्पित होना बंद हो जाता है), ए सूखा संतृप्त भाप . ऐसी भाप की स्थिति एक पैरामीटर - दबाव द्वारा निर्धारित की जाती है।

तरल की सूखी और छोटी बूंदों के यांत्रिक मिश्रण को कहा जाता है गीला नौका .

गीली भाप में शुष्क भाप का द्रव्यमान अंश - सूखापन की डिग्री एक्स:

एक्स = एम सीएन /एम वीपी , (6.7)

कहाँ पे एम सीएन- गीले में शुष्क भाप का द्रव्यमान; एम वीपीगीली भाप का द्रव्यमान है।

सामूहिक अंश परगीली भाप में तरल पदार्थ - डिग्री नमी :

पर= 1–एक्स = 1–एम सीएन /एम वीपी = (एम वीपी –एम सीएन)/एम वीपी . (6.8)

6.4. नम हवा के लक्षण

वायुमंडलीय हवा, मुख्य रूप से ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड से युक्त होती है, इसमें हमेशा कुछ जल वाष्प होता है।

शुष्क वायु और जलवाष्प के मिश्रण को कहते हैं गीला वायु . किसी दिए गए दबाव और तापमान पर आर्द्र हवा में जल वाष्प की मात्रा अलग-अलग हो सकती है।

शुष्क वायु तथा संतृप्त जलवाष्प के मिश्रण को कहते हैं संतृप्त गीला वायु . इस मामले में, किसी दिए गए तापमान के लिए जल वाष्प की अधिकतम संभव मात्रा नम हवा में होती है। जैसे ही यह हवा ठंडी होगी, जल वाष्प संघनित हो जाएगा। इस मिश्रण में जल वाष्प का आंशिक दबाव दिए गए तापमान पर संतृप्ति दबाव के बराबर होता है।

यदि नम हवा में किसी दिए गए तापमान पर अत्यधिक गरम अवस्था में जल वाष्प होता है, तो इसे कहा जाता है असंतृप्त . चूंकि इसमें किसी दिए गए तापमान के लिए जल वाष्प की अधिकतम संभव मात्रा नहीं होती है, इसलिए यह और अधिक नमी देने में सक्षम है। इस हवा का उपयोग के रूप में किया जाता है ड्राइंग एजेंटविभिन्न ड्रायर में।

डाल्टन के नियम के अनुसार दाब आरनम हवा शुष्क हवा के आंशिक दबावों का योग है आर मेंऔर जल वाष्प आर पी :

पी = पी में + पी पी . (6.9)

अधिकतम मूल्य पी पीनम हवा के दिए गए तापमान पर संतृप्त जल वाष्प का दबाव होता है पी एन .

भाप का आंशिक दाब ज्ञात करने के लिए एक विशेष उपकरण का प्रयोग किया जाता है - आर्द्रतामापी . यह उपकरण निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है ओसांक , यानी तापमान टी पीजिससे हवा को संतृप्त होने के लिए लगातार दबाव में ठंडा किया जाना चाहिए।

ओस बिंदु जानने के बाद, संतृप्ति दबाव के रूप में तालिकाओं से हवा में वाष्प के आंशिक दबाव को निर्धारित करना संभव है पी एनओस बिंदु के अनुरूप टी पी .

शुद्ध नमी वायु को नम वायु के 1 m 3 में जलवाष्प की मात्रा कहते हैं। निरपेक्ष आर्द्रता इसके आंशिक दबाव और हवा के तापमान पर वाष्प के घनत्व के बराबर होती है टी एन .

किसी दिए गए तापमान पर असंतृप्त वायु की पूर्ण आर्द्रता का उसी तापमान पर संतृप्त वायु की पूर्ण आर्द्रता के अनुपात को कहा जाता है रिश्तेदार नमी वायु

=एस पी /साथ एनया φ= (साथ पी /साथ एन) 100%, (6.10)

शुष्क हवा के लिए φ = 0, असंतृप्त के लिए φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

जल वाष्प को एक आदर्श गैस मानकर बॉयल-मैरियट नियम के अनुसार, घनत्व के अनुपात को दबावों के अनुपात से बदला जा सकता है। फिर:

φ=ρ पी /ρ एनया φ= पी पी / पी एन· 100%। (6.11)

नम हवा का घनत्व 1 मीटर 3 मात्रा में निहित शुष्क हवा और जल वाष्प के द्रव्यमान से बना होता है:

ρ=ρ में +ρ पी = पी में / (आर में टी)+φ/ वी′′ . (6.12)

नम हवा का आणविक भार सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

μ =28,95–10,934φ∙ पी एन / पी . (6.13)

मूल्यों पी एनऔर वी′′ हवा के तापमान पर टीजल वाष्प तालिका से लिया गया, φ - साइकोमीटर के अनुसार, पी- बैरोमीटर द्वारा।

नमी की मात्रा भाप के द्रव्यमान का शुष्क हवा के द्रव्यमान से अनुपात है:

डी = एम पी /एम में , (6.14)

कहाँ पे एम पी , एम में- नम हवा में भाप और शुष्क हवा का द्रव्यमान।

नमी की मात्रा और सापेक्षिक आर्द्रता के बीच संबंध:

डी=0,622φ· पी एन ·/( पी - φ· पी एन). (6.15)

वायु गैस स्थिरांक:

आर=8314/μ =8314/(28.95–10.934 μ· पी एन / पी). (6.16)

निम्नलिखित सूत्र भी मान्य है:

आर = (287+462डी)/(1+डी).

प्रति 1 किलो शुष्क हवा में नम हवा की मात्रा:

वी ow.v = आर टी/पी. (6.17)

नम हवा की विशिष्ट मात्रा:

वी=वी ow.v /(1+डी) (6.17ए)

भाप-वायु मिश्रण की विशिष्ट द्रव्यमान ताप क्षमता:

साथ से। मी = साथ में +डी एस पी . (6.18)

हमारे आसपास की प्रकृति के लिए जलवाष्प का बहुत महत्व है। यह वातावरण में मौजूद है, प्रौद्योगिकी में प्रयोग किया जाता है, और पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति और विकास की प्रक्रिया के एक अभिन्न अंग के रूप में कार्य करता है।

भौतिकी की पाठ्यपुस्तकें कहती हैं कि जलवाष्प वह है जिसे हर कोई केतली में आग लगाकर देख सकता है। थोड़ी देर बाद, भाप का एक जेट अपने टोंटी से बाहर निकलने लगता है। यह घटना इस तथ्य के कारण है कि पानी अलग-अलग हो सकता है, जैसा कि भौतिक विज्ञानी परिभाषित करते हैं, एकत्रीकरण की स्थिति - गैसीय, ठोस, तरल। पानी के ऐसे गुण पृथ्वी पर इसकी सर्वव्यापी उपस्थिति की व्याख्या करते हैं। सतह पर - तरल और ठोस अवस्था में, वायुमंडल में - गैसीय अवस्था में।

पानी की यह संपत्ति और विभिन्न राज्यों में इसके क्रमिक संक्रमण प्रकृति में निर्मित होते हैं। तरल सतह से वाष्पित हो जाता है, वायुमंडल में उगता है, जल वाष्प के रूप में दूसरी जगह ले जाया जाता है और बारिश के रूप में वहां गिरता है, जिससे नए स्थानों को आवश्यक नमी मिलती है।

दरअसल, एक तरह का भाप इंजन चल रहा है, जिसके लिए ऊर्जा का स्रोत सूर्य है। विचार की गई प्रक्रियाओं में, जल वाष्प पृथ्वी के थर्मल विकिरण के सतह पर वापस प्रतिबिंब के कारण ग्रह को गर्म करता है, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव होता है। यदि यह इस तरह के "तकिया" के लिए नहीं होता, तो ग्रह की सतह पर तापमान 20 डिग्री सेल्सियस कम होता।

उपरोक्त की पुष्टि के रूप में, हम सर्दी और गर्मी में धूप वाले दिनों को याद कर सकते हैं। गर्म मौसम में, यह अधिक होता है, और वातावरण, जैसे ग्रीनहाउस में, पृथ्वी को गर्म करता है, जबकि सर्दियों में, धूप के मौसम में, कभी-कभी सबसे महत्वपूर्ण सर्दी होती है।

सभी गैसों की तरह, जल वाष्प में कुछ गुण होते हैं। इन्हें निर्धारित करने वाले मापदंडों में से एक जल वाष्प का घनत्व होगा। परिभाषा के अनुसार, यह एक घन मीटर हवा में निहित जल वाष्प की मात्रा है। वास्तव में, इस प्रकार बाद को परिभाषित किया गया है।

हवा में पानी की मात्रा लगातार बदल रही है। यह तापमान, दबाव, इलाके पर निर्भर करता है। वातावरण में नमी की मात्रा जीवन के लिए एक अत्यंत महत्वपूर्ण पैरामीटर है, और इसकी लगातार निगरानी की जाती है, जिसके लिए विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है - एक हाइग्रोमीटर और एक साइकोमीटर।

आर्द्रता में परिवर्तन इस तथ्य के कारण होता है कि आसपास के स्थान में पानी की मात्रा वाष्पीकरण और संघनन की प्रक्रियाओं के कारण बदल जाती है। संघनन वाष्पीकरण के विपरीत है, इस मामले में, वाष्प एक तरल में बदलना शुरू कर देता है, और यह सतह पर गिर जाता है।

इस मामले में, परिवेश के तापमान के आधार पर, कोहरा, ओस, ठंढ, बर्फ बन सकता है।

जब गर्म हवा, पानी, ठंडी धरती के संपर्क में आता है, तो ओस बनती है। सर्दियों में, कम तापमान पर, ठंढ बन जाएगी।

थोड़ा अलग प्रभाव तब होता है जब ठंडी हवा अंदर आती है, या दिन में गर्म हवा ठंडी होने लगती है। ऐसे में कोहरा बनता है।

यदि उस सतह का तापमान जिस पर भाप संघनित होती है, ऋणात्मक होती है, तो बर्फ उत्पन्न होती है।

इस प्रकार, कई प्राकृतिक घटनाएं, जैसे कि कोहरा, ओस, कर्कश, बर्फ, वातावरण में निहित जल वाष्प के कारण बनती हैं।

इस संबंध में, यह बादलों के गठन का उल्लेख करने योग्य है, जो मौसम के निर्माण में सबसे सीधे तौर पर शामिल होते हैं। जल, सतह से वाष्पित होकर जलवाष्प में परिवर्तित होकर ऊपर उठता है। उस ऊंचाई पर पहुंचने पर जहां संक्षेपण शुरू होता है, यह एक तरल में बदल जाता है, और बादल बन जाते हैं। वे कई प्रकार के हो सकते हैं, लेकिन इस मुद्दे के प्रकाश में, यह महत्वपूर्ण है कि वे ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा करने और नमी को नए स्थानों पर ले जाने में शामिल हों।

प्रस्तुत सामग्री से पता चलता है कि जल वाष्प क्या है, पृथ्वी पर होने वाली जीवन प्रक्रियाओं पर इसके प्रभाव का वर्णन करता है।

वाष्प बॉयलरों में निरंतर दबाव और स्थिर तापमान पर जल वाष्प का उत्पादन होता है। सबसे पहले, पानी को गर्म किया जाता है क्वथनांक (यह स्थिर रहता है) या संतृप्ति तापमान। . आगे गर्म करने पर, उबलता पानी भाप में बदल जाता है और इसका तापमान तब तक स्थिर रहता है जब तक कि पानी पूरी तरह से वाष्पित न हो जाए। उबालना एक तरल के पूरे आयतन में वाष्पीकरण की प्रक्रिया है। वाष्पीकरण - द्रव की सतह से वाष्पीकरण।

किसी पदार्थ का द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण कहलाता है वाष्पीकरण , और एक गैसीय अवस्था से एक तरल में वाष्पीकरण . पानी को उसके क्वथनांक पर तरल अवस्था से वाष्प अवस्था में बदलने के लिए जितनी ऊष्मा दी जानी चाहिए, उसे कहा जाता है वाष्पीकरण की गर्मी .

तापन के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा 1 किलोग्रामपानी प्रति 1 0 C कहलाता है पानी की गर्मी क्षमता . = 1 किलो कैलोरी / किग्रा। डिग्री

पानी का क्वथनांक दबाव पर निर्भर करता है (विशेष टेबल हैं):

आर एब्स = 1 किग्रा / सेमी 2 = 1 एटीएम, टी के \u003d 100 °

आर एब्स = 1.7 केजीएफ / सेमी 2,टी के \u003d 115 डिग्री

आर एब्स = 5 केजीएफ / सेमी 2,टी के \u003d 151 °

आर एब्स = 10 किग्रा / सेमी 2, टी के = 179°С

आर एब्स = 14 किग्रा / सेमी 2, टी कश्मीर = 195°С

150 डिग्री सेल्सियस के आउटलेट पर बॉयलर रूम में पानी के तापमान पर और वापसी टीमें-

70 डिग्री सेल्सियस पर प्रत्येक किलो पानी 80 . ले जाता है किलो कैलोरीगरमाहट।

भाप आपूर्ति प्रणालियों में 1 किलोग्रामवाटर स्टीम्ड पोर्टेबल लगभग 600 किलो कैलोरीगरमाहट।

पानी व्यावहारिक रूप से असम्पीडित है। सबसे छोटी मात्रा लेता है टी =+4°С. पर टी+4°C से ऊपर और नीचे, पानी की मात्रा बढ़ जाती है। जिस तापमान पर अतिरिक्त जल वाष्प का संघनन शुरू होता है उसे "ओस बिंदु" कहा जाता है।

भाप संतृप्त भेदऔर ज़्यादा गरम।वाष्पीकरण के दौरान, कुछ अणु तरल की सतह से उड़ जाते हैं और इसके ऊपर वाष्प बनाते हैं। यदि तरल का तापमान स्थिर रखा जाता है, यानी उसे लगातार गर्मी की आपूर्ति की जाती है, तो भागने वाले अणुओं की संख्या में वृद्धि होगी, जबकि वाष्प के अणुओं की अराजक गति के कारण, वाष्प के गठन के साथ-साथ विपरीत प्रक्रिया होती है। - संघनन जिसमें वाष्प के अणुओं का भाग द्रव में वापस आ जाता है।

यदि एक बंद बर्तन में वाष्पीकरण होता है, तो वाष्प की मात्रा तब तक बढ़ेगी जब तक संतुलन नहीं हो जाता है, अर्थात तरल और वाष्प की मात्रा स्थिर हो जाती है।

एक वाष्प जो अपने तरल के साथ गतिशील संतुलन में होती है और उसके साथ समान तापमान और दबाव होता है, उसे कहा जाता है संतृप्त भाप।

गीला संतृप्त भाप, जिसे भाप कहा जाता है, जिसमें बॉयलर के पानी की बूंदें होती हैं; पानी की बूंदों के बिना संतृप्त भाप को कहा जाता है शुष्क संतृप्त भाप .

गीली भाप में शुष्क संतृप्त भाप के अनुपात को भाप की शुष्कता की डिग्री (x) कहा जाता है। इस मामले में, भाप की नमी की मात्रा 1 के बराबर होगी - एक्स।सूखी संतृप्त भाप के लिए एक्स = 1. यदि शुष्क संतृप्त भाप को स्थिर दाब पर ऊष्मा प्रदान की जाती है, तो अतितापित भाप प्राप्त होती है। अतितापित भाप का तापमान बॉयलर के पानी के तापमान से अधिक होता है। सुपरहीट भाप को सुपरहीटर्स में सूखे संतृप्त भाप से प्राप्त किया जाता है, जो बॉयलर के प्रवाह में स्थापित होते हैं।

गीली संतृप्त भाप का उपयोग वांछनीय नहीं है, क्योंकि जब यह भाप पाइपलाइनों के माध्यम से चलती है, तो कंडेनसेट के हाइड्रोलिक झटके (पाइप के अंदर तेज झटके) जो फिटिंग में, घटता पर और भाप पाइपलाइनों में कम जगहों पर, साथ ही भाप पंपों में जमा होते हैं। , संभव हैं। भाप बॉयलर में वायुमंडलीय दबाव में दबाव में तेज कमी बहुत खतरनाक है, जो बॉयलर की ताकत के आपातकालीन उल्लंघन के परिणामस्वरूप हो सकती है, क्योंकि दबाव में इस तरह के बदलाव से पहले पानी का तापमान 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर था, तब अतिरिक्त गर्मी वाष्पीकरण पर खर्च होती है, जो लगभग तुरंत होती है। भाप की मात्रा तेजी से बढ़ती है, जिससे बॉयलर में दबाव में तत्काल वृद्धि होती है और गंभीर क्षति होती है। बॉयलर में पानी की मात्रा जितनी अधिक होगी और उसका तापमान जितना अधिक होगा, इस तरह के विनाश के परिणाम उतने ही अधिक होंगे। भाप का आयतन पानी के आयतन का 1700 गुना है।

अतितापित भाप - एक ही दबाव में संतृप्त भाप की तुलना में अधिक तापमान वाली भाप - में नमी नहीं होती है। सुपरहीटेड स्टीम एक विशेष सुपरहीटर में उत्पन्न होता है, जहां सूखी संतृप्त भाप को ग्रिप गैसों द्वारा गर्म किया जाता है। बॉयलर रूम को गर्म करने में सुपरहीटेड स्टीम का उपयोग नहीं किया जाता है, इसलिए कोई सुपरहीटर नहीं है।

संतृप्त भाप के मुख्य गुण:

1) टी बैठे। भाप = टी किप। किसी दिए गए R . पर पानी

2) टी बी.पी. बॉयलर में पानी भाप पर निर्भर करता है

3) संतृप्त भाप संघनित।

अतितापित भाप के मुख्य गुण:

1) अत्यधिक गरम भाप संघनित नहीं होती है

2) टी सुपरहिटेड स्टीम बॉयलर में भाप के दबाव पर निर्भर नहीं करता है।

(भाप बॉयलर में भाप प्राप्त करने की योजना) (पृष्ठ 28 पर कार्ड वैकल्पिक हैं)