Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan uap air, yang merupakan keadaan gas air.

Keadaan gas mengacu pada tiga keadaan utama agregasi air yang ditemukan di alam dalam kondisi alami. Masalah ini dipertimbangkan secara rinci dalam materi.

uap air

Membersihkan uap air tidak memiliki warna atau rasa. Akumulasi uap terbesar diamati di troposfer.

Uap air adalah air yang terkandung di atmosfer dalam keadaan gas. Jumlah uap air di udara sangat bervariasi; konten terbesarnya hingga 4%. Uap air tidak terlihat; yang disebut uap dalam kehidupan sehari-hari (uap dari menghirup udara dingin, uap dari air mendidih, dll) adalah hasil dari kondensasi uap air, seperti kabut. Jumlah uap air menentukan karakteristik paling penting untuk keadaan atmosfer - kelembaban udara.

Geografi. Ensiklopedia bergambar modern. - M.: Rosman. Di bawah kepemimpinan prof. A.P. Gorkina. 2006.

Bagaimana uap air terbentuk

Air uap terbentuk akibat penguapan. Penguapan terjadi sebagai hasil dari dua proses - penguapan atau perebusan. Selama penguapan, uap hanya terbentuk di permukaan zat, sementara mendidih, uap terbentuk di seluruh volume cairan, terbukti dengan gelembung-gelembung yang aktif naik ke atas selama proses perebusan. Air mendidih terjadi pada suhu yang bergantung pada komposisi kimia larutan berair dan tekanan atmosfer, titik didih tetap tidak berubah selama proses berlangsung. Uap, yang dihasilkan dari perebusan, disebut jenuh. Jenuh uap pada gilirannya dibagi menjadi uap kering jenuh dan uap basah jenuh. Jenuh uap basah terdiri dari tetesan air yang tersuspensi, yang suhunya berada pada tingkat didih, dan, karenanya, uap itu sendiri, dan jenuh uap kering tidak mengandung tetesan air.

Ada juga "uap superheated", yang terbentuk dengan pemanasan lebih lanjut dari uap basah, jenis uap ini memiliki suhu yang lebih tinggi dan kepadatan yang lebih rendah.

Uap air adalah elemen tak terpisahkan dari proses penting bagi planet kita seperti.

Kami terus-menerus menemukan uap dalam kehidupan sehari-hari, tampaknya - di atas cerat ketel saat air mendidih, saat menyetrika, saat mengunjungi pemandian ... Namun, jangan lupa bahwa, seperti yang kami sebutkan di atas, bersihkan uap air tidak memiliki warna atau rasa. Karena sifat dan kualitas fisiknya, uap telah lama menemukan aplikasi praktisnya dalam aktivitas ekonomi manusia. Dan tidak hanya dalam kehidupan sehari-hari, tetapi juga dalam memecahkan masalah global yang besar. Untuk waktu yang lama, uap telah menjadi kekuatan pendorong utama di balik kemajuan, baik secara harfiah maupun kiasan. Itu digunakan sebagai badan kerja mesin uap, yang paling terkenal adalah lokomotif uap.

Penggunaan uap oleh manusia

Steam masih banyak digunakan dalam kebutuhan rumah tangga dan industri :

• untuk tujuan kebersihan;
• untuk tujuan pengobatan;
• untuk memadamkan api;
• sifat termal uap digunakan (uap sebagai pembawa panas) - ketel uap; jaket uap (autoklaf dan reaktor); pemanasan bahan "pembekuan"; penukar panas; sistem pemanas; mengukus produk beton; dalam jenis penukar panas khusus ...;
• gunakan transformasi energi uap menjadi gerakan - mesin uap ...;
• sterilisasi dan desinfeksi - industri makanan, pertanian, obat-obatan ...;
• uap sebagai pelembab - dalam produksi produk beton bertulang; kayu lapis; dalam industri makanan; dalam industri kimia dan parfum; dalam industri pengerjaan kayu; dalam produksi pertanian ...;

Ringkasnya, kami mencatat bahwa, terlepas dari semua "tembus pandangnya", uap air tidak hanya merupakan elemen penting dari ekosistem global Bumi, tetapi juga zat yang sangat berguna untuk kegiatan ekonomi dan ekonomi manusia.

Topik 2. Dasar-dasar rekayasa panas.

Rekayasa panas adalah ilmu yang mempelajari metode memperoleh, mengubah, mentransfer dan menggunakan panas. Energi panas diperoleh dengan membakar zat organik yang disebut bahan bakar.

Dasar-dasar rekayasa panas adalah:

1. Termodinamika – ilmu yang mempelajari perubahan energi panas menjadi energi jenis lain (misalnya: energi panas menjadi energi mekanik, kimia, dll)

2. Perpindahan panas - mempelajari perpindahan panas antara dua pembawa panas melalui permukaan pemanas.

Fluida kerja adalah pendingin (uap atau air panas), yang mampu mentransfer panas.

Di ruang boiler, pembawa panas (fluida kerja) adalah air panas dan uap air dengan suhu 150 ° C atau uap air. dengan suhu hingga 250 °C. Air panas digunakan untuk memanaskan bangunan tempat tinggal dan umum, ini karena kondisi sanitasi dan higienis, kemungkinan mudah mengubah suhunya tergantung pada suhu luar. Air memiliki kerapatan yang signifikan dibandingkan dengan uap, yang memungkinkan sejumlah besar panas untuk ditransfer jarak jauh dengan volume pendingin yang kecil. Air disuplai ke sistem pemanas bangunan pada suhu tidak melebihi 95 ° C untuk menghindari pembakaran debu pada perangkat pemanas dan luka bakar dari sistem pemanas. Uap digunakan untuk memanaskan bangunan industri dan dalam sistem industri dan teknologi.

Parameter tubuh kerja

Pendingin, menerima atau mengeluarkan energi panas, mengubah kondisinya.

Sebagai contoh: Air dalam ketel uap memanas, berubah menjadi uap, yang memiliki suhu dan tekanan tertentu. Uap memasuki pemanas air uap, mendingin sendiri, dan berubah menjadi kondensat. Suhu air yang dipanaskan meningkat, suhu uap dan kondensat menurun.

Parameter utama fluida kerja adalah suhu, tekanan, volume spesifik, densitas.

t, P- ditentukan oleh instrumen: pengukur tekanan, termometer.

Volume dan kepadatan spesifik adalah nilai yang dihitung.

1. Volume spesifik- volume yang ditempati oleh satu satuan massa suatu zat di

0°С dan tekanan atmosfer 760 mm Hg. (dalam kondisi normal)

dimana: V- volume (m 3); m adalah massa zat (kg); kondisi standar: R=760mm R.st. t=20 o C

2. Kepadatan adalah perbandingan massa suatu zat dengan volumenya. setiap zat memiliki kerapatannya sendiri:

Dalam praktiknya, kerapatan relatif digunakan - rasio kerapatan gas tertentu dengan kerapatan zat standar (udara) dalam kondisi normal (t ° \u003d 0 ° : 760 mm Hg)

Dengan membandingkan densitas udara dengan densitas metana, kita dapat menentukan lokasi pengambilan sampel metana.

kita mendapatkan

gas lebih ringan dari udara, yang berarti mengisi bagian atas volume apa pun, sampel diambil dari bagian atas tungku boiler, sumur, kamar, kamar. Penganalisis gas dipasang di bagian atas bangunan.

(bahan bakar minyak lebih ringan, menempati bagian atas)

Massa jenis karbon monoksida hampir sama dengan udara, sehingga sampel karbon monoksida diambil 1,5 meter dari lantai.

3. Tekanan adalah gaya yang bekerja per satuan luas permukaan.

Gaya tekanan sama dengan 1 H, terdistribusi merata pada permukaan 1m 2 diambil sebagai satuan tekanan dan sama dengan 1Pa (N/m2) dalam sistem SI (sekarang di sekolah, di buku semuanya masuk ke Pa, perangkat juga menjadi di Pa).

Nilai Pa nilainya kecil, misalnya: jika kita mengambil 1 kg air dan menuangkannya ke dalam 1 meter, kita mendapatkan 1 mm.w.st. , oleh karena itu, pengganda dan awalan diperkenalkan - MPa, KPa ...

Dalam rekayasa, unit pengukuran yang lebih besar digunakan

1kPa \u003d 10 3 Pa; 1MPa=10bPa; 1GPa=109 Pa.

Unit Tekanan Luar kgf / m2; kgf / cm 2; mm.v.st; mm.r.st.

1 kgf / m2 = 1 mm.v st \u003d 9,8 Pa

1 kgf / cm2 = 9.8. 10 4 Pa~ 10 5 Pa = 10 4 kgf / m2

Tekanan sering diukur dalam atmosfer fisik dan teknis.

suasana fisik- tekanan rata-rata udara atmosfer di permukaan laut pada n.o.

1atm = 1,01325. 10 5 Pa = 760 mm Hg = 10,33 meter persegi. st \u003d 1,0330 mm. Seni. \u003d 1,033 kgf / cm 2.

Suasana teknis- tekanan yang disebabkan oleh gaya 1 kgf didistribusikan secara merata di atas permukaan normal dengan luas 1 cm 2.

1 pada \u003d 735 mm Hg. Seni. = 10 mv Seni. = 10.000 mm Seni. \u003d \u003d 0,1 MPa \u003d 1 kgf / cm 2

1 mm di. Seni. - gaya yang sama dengan tekanan hidrostatik kolom air 1 mm di atas dasar datar 1 mm di. st \u003d 9,8 Pa.

1 mm. rt. st - gaya yang sama dengan tekanan hidrostatik kolom merkuri dengan ketinggian 1 mm pada dasar yang datar. satu mm rt. Seni. = 13,6mm. di. Seni.

Dalam karakteristik teknis pompa, istilah head digunakan sebagai pengganti tekanan. Satuan tekanan adalah m air. Seni. Sebagai contoh: Tekanan yang dibuat oleh pompa adalah 50 m air. Seni. yang berarti dia dapat mengangkat air hingga ketinggian 50 m.

Jenis tekanan: kelebihan, vakum (vakum, dorong), absolut, atmosfer .

Jika panah menyimpang ke sisi lebih besar dari nol, maka ini adalah tekanan berlebih, ke sisi bawah - vakum.

Tekanan mutlak:

R abs \u003d R ho + R atm

R abs \u003d R vac + R atm

R abs \u003d R atm -R razr

di mana: R atm \u003d 1 kgf / cm 2

Tekanan atmosfer- tekanan rata-rata udara atmosfer di permukaan laut pada t° = 0 ° C dan atmosfer normal R=760 mm. rt. Seni.

Tekanan berlebih- tekanan di atas atmosfer (dalam volume tertutup). Di rumah boiler, air, uap di boiler dan pipa berada di bawah tekanan berlebih. R izb. diukur dengan manometer.

vakum (vakum)- tekanan dalam volume tertutup kurang dari tekanan atmosfer (vakum). Tungku dan cerobong asap boiler berada di bawah vakum. Vakum diukur dengan draft gauges.

Tekanan mutlak- tekanan berlebih atau penghalusan, dengan mempertimbangkan tekanan atmosfer.

Dengan janji, tekanannya adalah:

satu). Saluran - tekanan tertinggi pada t=20 o C

2). Bekerja - tekanan berlebih maksimum dalam boiler, yang memastikan operasi jangka panjang boiler dalam kondisi operasi normal (ditunjukkan dalam instruksi produksi).

3). Diizinkan - tekanan maksimum yang diizinkan, ditentukan oleh hasil pemeriksaan teknis atau perhitungan kontrol untuk kekuatan.

4). Dihitung - tekanan berlebih maksimum di mana kekuatan elemen boiler dihitung.

5). Uji R - tekanan berlebih di mana uji hidraulik elemen ketel dilakukan untuk kekuatan dan kepadatan (salah satu jenis pemeriksaan teknis).

4. Suhu- ini adalah tingkat pemanasan tubuh, diukur dalam derajat. Menentukan arah perpindahan panas spontan dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin.

Perpindahan panas akan berlangsung sampai suhu menjadi sama, yaitu terjadi kesetimbangan suhu.

Dua skala digunakan: internasional - Kelvin dan Celcius t ° praktis.

Nol dalam skala ini adalah titik leleh es, dan seratus derajat adalah titik didih air pada atm. tekanan (760 mm rt. Seni.).

Untuk titik referensi dalam skala suhu termodinamika Kelvin, nol mutlak digunakan (suhu terendah yang secara teoritis memungkinkan di mana tidak ada pergerakan molekul). Dilambangkan T.

1 Kelvin sama besarnya dengan 1° Celcius

Suhu leleh es adalah 273K. Titik didih air adalah 373K

T=t+273; t=T-273

Titik didih tergantung pada tekanan.

Sebagai contoh, Pada R ab c \u003d 1,7 kgf/cm2 Air mendidih pada t = 115 °C.

5. Kehangatan - energi yang dapat dipindahkan dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin.

Satuan SI untuk panas dan energi adalah Joule (J). Satuan panas di luar sistem adalah kalori ( kal.).

1 kal.- jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 g H 2 O sebesar 1 ° C pada

P = 760 mm. HG

1 kal.= 4.19J

6. Kapasitas panas – kemampuan tubuh untuk menyerap panas . Untuk memanaskan dua zat berbeda dengan massa yang sama ke suhu yang sama, jumlah panas yang berbeda harus dikeluarkan.

Kapasitas panas spesifik air - jumlah panas yang harus dilaporkan oleh satu unit zat untuk meningkatkan t-nya sebesar 1 ° C, sama dengan 1 kkal/kg derajat.

Metode perpindahan panas.

Ada tiga jenis perpindahan panas:

1. konduktivitas termal;

2.radiasi (radiasi);

3.konveksi.

Konduktivitas termal-

Perpindahan panas karena gerakan termal molekul, atom, dan elektron bebas.

Setiap zat memiliki konduktivitas termal sendiri, itu tergantung pada komposisi kimia, struktur, kadar air bahan.

Karakteristik kuantitatif dari konduktivitas termal adalah koefisien konduktivitas termal, ini adalah jumlah panas yang ditransfer melalui satu unit permukaan pemanas per unit waktu dengan perbedaan t dalam o C dan ketebalan dinding 1 meter.

Koefisien konduktivitas termal ( ):

Tembaga = 330 kkal . mm 2. h . hujan es

Besi tuang = 5 4 kkal . mm 2. h . hujan es

Baja = 39 kkal . mm 2. h . hujan es

Dapat dilihat bahwa: logam memiliki konduktivitas termal yang baik, tembaga adalah yang terbaik.

Asbes \u003d 0,15 kkal . mm 2. h . hujan es

Jelaga \u003d 0,05-0, kkal . mm 2. h . hujan es

Skala \u003d 0,07-2 kkal . mm 2. h . hujan es

Udara = 0,02 kkal . mm 2. h . hujan es

Menghantarkan panas dengan buruk, benda berpori (asbes, jelaga, kerak).

Jelaga mempersulit perpindahan panas dari gas buang ke dinding boiler (menghantarkan panas 100 kali lebih buruk daripada baja), yang menyebabkan konsumsi bahan bakar yang berlebihan, penurunan produksi uap atau air panas. Di hadapan jelaga, suhu gas buang naik. Semua ini mengarah pada penurunan efisiensi boiler. Selama operasi boiler per jam menurut instrumen (logometer) t gas buang dikendalikan, nilainya ditunjukkan dalam peta rezim ketel. Jika t gas buang meningkat, maka permukaan pemanas ditiup.

skala terbentuk di dalam pipa (menghantarkan panas 30-50 kali lebih buruk daripada baja), sehingga mengurangi perpindahan panas dari dinding boiler ke air, sebagai akibatnya, dinding menjadi terlalu panas, berubah bentuk, dan pecah (pecahnya pipa boiler). Timbangan menghantarkan panas 30-50 kali lebih buruk dari baja

Konveksi -

Perpindahan panas dengan mencampur atau memindahkan partikel di antara mereka sendiri (cirinya hanya untuk cairan dan gas). Bedakan antara konveksi alami dan paksa.

konveksi alami- pergerakan bebas cairan atau gas karena perbedaan kepadatan lapisan yang dipanaskan secara tidak merata.

konveksi paksa- gerakan paksa cairan atau gas karena tekanan atau vakum yang diciptakan oleh pompa, penghisap asap dan kipas.

Cara untuk meningkatkan perpindahan panas konveksi:

Meningkatkan laju aliran;

Turbulisasi (putaran);

Meningkatkan permukaan pemanas (karena pemasangan sirip);

Meningkatkan perbedaan suhu antara media pemanas dan media yang dipanaskan;

Pergerakan media arus berlawanan (countercurrent).

Emisi (radiasi) -

Pertukaran panas antara benda-benda yang terletak pada jarak satu sama lain karena energi radiasi, yang pembawanya adalah osilasi elektromagnetik: ada transformasi energi panas menjadi energi radiasi dan sebaliknya, dari energi radiasi menjadi energi panas.

Radiasi adalah metode perpindahan panas yang paling efisien, terutama jika benda yang dipelajari memiliki suhu tinggi, dan sinar diarahkan tegak lurus ke permukaan yang dipanaskan.

Untuk meningkatkan perpindahan panas dengan radiasi di tungku boiler, slot khusus diletakkan dari bahan tahan api, yang merupakan penghasil panas dan stabilisator pembakaran.

Permukaan pemanas boiler adalah permukaan yang, di satu sisi, dicuci oleh gas, dan di sisi lain, oleh air.

Dibahas di atas 3 jenis pertukaran panas langka dalam bentuk murni. Hampir satu jenis perpindahan panas disertai dengan yang lain. Ketiga jenis perpindahan panas hadir dalam boiler, yang disebut perpindahan panas kompleks.

Di tungku ketel:

A) dari nyala api ke permukaan luar pipa boiler - dengan radiasi.

B) dari gas buang yang dihasilkan ke dinding - konveksi

C) dari permukaan luar dinding pipa ke bagian dalam - konduktivitas termal.

D) dari permukaan bagian dalam dinding pipa ke air, sirkulasi di sepanjang permukaan - konveksi.

Perpindahan panas dari satu medium ke medium lain melalui dinding pemisah disebut perpindahan panas.

Air, uap air dan sifat-sifatnya

Air adalah senyawa kimia hidrogen dan oksigen paling sederhana yang stabil dalam kondisi normal, kerapatan air tertinggi adalah 1000 kg / m 3 pada t \u003d 4 ° C.

Air, seperti cairan apa pun, tunduk pada hukum hidrolik. Itu hampir tidak menyusut, oleh karena itu ia memiliki kemampuan untuk mentransfer tekanan yang diberikan padanya ke segala arah dengan gaya yang sama. Jika beberapa kapal dengan bentuk yang berbeda dihubungkan satu sama lain, maka ketinggian air akan sama di mana-mana (hukum kapal yang berkomunikasi).

Informasi serupa.

uap air - fluida kerja di turbin uap, mesin uap, pembangkit listrik tenaga nuklir, pendingin di berbagai penukar panas.

Uap - benda gas dalam keadaan dekat dengan cairan mendidih.

penguapan - proses perubahan zat dari wujud cair ke wujud uap.

Penguapan - penguapan, yang selalu terjadi pada suhu berapa pun dari permukaan cairan.

Pada suhu tertentu, tergantung pada sifat cairan dan tekanan di mana ia berada, penguapan terjadi di seluruh massa cairan. Proses ini disebut mendidih .

Proses kebalikan dari penguapan disebut kondensasi . Kondensasi, seperti penguapan, berlangsung pada suhu konstan.

Proses perubahan wujud benda padat menjadi uap disebut... sublimasi . Proses kebalikan dari transisi uap ke keadaan padat disebut desublimasi .

Ketika cairan menguap di ruang terbatas (di ketel uap), fenomena sebaliknya terjadi secara bersamaan - kondensasi uap. Jika laju kondensasi menjadi sama dengan laju penguapan, maka terjadi kesetimbangan dinamis. Uap dalam hal ini memiliki kerapatan maksimum dan disebut kaya feri .

Jika temperatur steam lebih tinggi dari temperatur steam jenuh pada tekanan yang sama, maka steam tersebut disebut terlalu panas .

Selisih antara suhu uap superheated dan suhu uap jenuh pada tekanan yang sama disebut derajat panas berlebih .

Karena volume spesifik steam superheated lebih besar dari volume spesifik steam jenuh, densitas steam superheated lebih kecil dari densitas steam jenuh. Oleh karena itu, uap superheated tidak jenuh.

Pada saat penguapan tetes terakhir cairan dalam ruang terbatas tanpa mengubah suhu dan tekanan (yaitu, ketika cairan berhenti menguap), kering jenuh uap . Keadaan uap tersebut ditentukan oleh satu parameter - tekanan.

Campuran mekanis dari tetesan kering dan tetesan kecil cairan disebut basah feri .

Fraksi massa uap kering dalam uap basah - derajat kekeringan X:

x=m cn /m vp , (6.7)

di mana m cn- massa uap kering dalam keadaan basah; m vp adalah massa uap basah.

Fraksi massa pada cairan dalam uap basah - derajat kelembaban :

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

6.4. Karakteristik Udara Lembab

Udara atmosfer, terutama terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida, selalu mengandung uap air.

Campuran udara kering dan uap air disebut basah udara . Udara lembab pada tekanan dan suhu tertentu dapat mengandung jumlah uap air yang bervariasi.

Campuran udara kering dan uap air jenuh disebut basah jenuh udara . Dalam hal ini, jumlah maksimum uap air yang mungkin untuk suhu tertentu ada di udara lembab. Saat udara ini mendingin, uap air akan mengembun. Tekanan parsial uap air dalam campuran ini sama dengan tekanan saturasi pada suhu tertentu.

Jika udara lembab mengandung uap air dalam keadaan super panas pada suhu tertentu, maka itu disebut tak jenuh . Karena tidak mengandung uap air dalam jumlah maksimum yang mungkin untuk suhu tertentu, ia mampu melembabkan lebih lanjut. Udara ini digunakan sebagai agen pengering di berbagai pengering.

Menurut hukum Dalton, tekanan R udara lembab adalah jumlah dari tekanan parsial udara kering R di dan uap air R P :

p = p di + p P . (6.9)

Nilai maksimum p P pada suhu tertentu dari udara lembab adalah tekanan uap air jenuh p n .

Untuk menemukan tekanan parsial uap, perangkat khusus digunakan - higrometer . Alat ini digunakan untuk menentukan titik embun , yaitu suhu t p dimana udara harus didinginkan pada tekanan konstan untuk menjadi jenuh.

Mengetahui titik embun, adalah mungkin untuk menentukan tekanan parsial uap di udara dari tabel sebagai tekanan saturasi p n sesuai dengan titik embun t p .

Mutlak kelembaban udara disebut jumlah uap air dalam 1 m 3 udara lembab. Kelembaban mutlak sama dengan kerapatan uap pada tekanan parsial dan suhu udara t n .

Perbandingan antara kelembaban mutlak udara tak jenuh pada suhu tertentu dengan kelembaban mutlak udara jenuh pada suhu yang sama disebut relatif kelembaban udara

=s P /dengan n atau φ= (dengan P /dengan n) 100%, (6.10)

Untuk udara kering φ =0, untuk tak jenuh φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Mengingat uap air sebagai gas ideal, menurut hukum Boyle-Mariotte, rasio densitas dapat diganti dengan rasio tekanan. Kemudian:

φ=ρ P /ρ n atau φ= p P / p n· 100%. (6.11)

Massa jenis udara lembab terdiri dari massa udara kering dan uap air yang terkandung dalam 1 m 3 volume:

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

Berat molekul udara lembab ditentukan oleh rumus:

μ =28,95–10,934φ∙ p n / p . (6.13)

Nilai p n dan v′′ pada suhu udara t diambil dari tabel uap air, φ - menurut psikrometer, p- dengan barometer.

Konten kelembaban adalah rasio massa uap dengan massa udara kering:

d=M P /M di , (6.14)

di mana M P , M di- massa uap dan udara kering di udara lembab.

Hubungan antara kadar air dan kelembaban relatif:

d=0,622φ· p n ·/( p - φ· p n). (6.15)

Konstanta gas udara:

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

Rumus berikut juga berlaku:

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

Volume udara lembab per 1 kg udara kering:

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

Volume spesifik udara lembab:

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

Kapasitas panas massa spesifik campuran uap-udara:

dengan cm = dengan di +d s P . (6.18)

Bagi alam di sekitar kita, uap air sangat penting. Itu hadir di atmosfer, digunakan dalam teknologi, dan berfungsi sebagai bagian integral dari proses asal usul dan perkembangan kehidupan di Bumi.

Buku teks fisika mengatakan bahwa uap air adalah apa yang dapat diamati setiap orang dengan membakar ketel. Setelah beberapa saat, semburan uap mulai keluar dari ceratnya. Fenomena ini disebabkan oleh fakta bahwa air dapat berada dalam keadaan agregasi yang berbeda, seperti yang didefinisikan oleh fisikawan - gas, padat, cair. Sifat-sifat air seperti itu menjelaskan kehadirannya yang mencakup segalanya di Bumi. Di permukaan - dalam keadaan cair dan padat, di atmosfer - dalam keadaan gas.

Sifat air ini dan transisi berturut-turutnya ke keadaan yang berbeda diciptakan di alam. Cairan menguap dari permukaan, naik ke atmosfer, diangkut ke tempat lain dalam bentuk uap air dan jatuh di sana sebagai hujan, memberikan kelembaban yang diperlukan ke tempat-tempat baru.

Sebenarnya, sejenis mesin uap sedang beroperasi, sumber energinya adalah Matahari. Dalam proses yang dipertimbangkan, uap air juga memanaskan planet ini karena pantulannya dari radiasi termal bumi kembali ke permukaan, menyebabkan efek rumah kaca. Jika bukan karena "bantalan" semacam itu, maka suhu di permukaan planet akan menjadi 20 ° C lebih rendah.

Sebagai konfirmasi di atas, kita dapat mengingat hari-hari cerah di musim dingin dan musim panas. Di musim hangat, suhunya tinggi, dan atmosfer, seperti di rumah kaca, menghangatkan Bumi, sementara di musim dingin, dalam cuaca cerah, terkadang pilek paling signifikan terjadi.

Seperti semua gas, uap air memiliki sifat-sifat tertentu. Salah satu parameter yang menentukan ini adalah densitas uap air. Menurut definisi, ini adalah jumlah uap air yang terkandung dalam satu meter kubik udara. Sebenarnya, ini adalah bagaimana yang terakhir didefinisikan.

Jumlah air di udara terus berubah. Itu tergantung pada suhu, tekanan, medan. Kadar air di atmosfer merupakan parameter yang sangat penting bagi kehidupan, dan terus dipantau, yang menggunakan perangkat khusus - higrometer dan psikrometer.

Perubahan kelembaban disebabkan oleh fakta bahwa kandungan air di ruang sekitarnya berubah karena proses penguapan dan kondensasi. Pengembunan adalah kebalikan dari penguapan, dalam hal ini, uap mulai berubah menjadi cairan, dan jatuh ke permukaan.

Dalam hal ini, tergantung pada suhu sekitar, kabut, embun, embun beku, es dapat terbentuk.

Ketika udara hangat, air, bersentuhan dengan tanah yang dingin, embun terbentuk. Di musim dingin, pada suhu rendah, es akan terbentuk.

Efek yang sedikit berbeda terjadi ketika udara dingin masuk, atau udara yang dipanaskan di siang hari mulai mendingin. Dalam hal ini, kabut terbentuk.

Jika suhu permukaan tempat uap mengembun negatif, maka es terjadi.

Dengan demikian, banyak fenomena alam, seperti kabut, embun, embun beku, es, terbentuk karena uap air yang terkandung di atmosfer.

Dalam hal ini, perlu disebutkan pembentukan awan, yang juga paling terlibat langsung dalam pembentukan cuaca. Air, menguap dari permukaan dan berubah menjadi uap air, naik. Setelah mencapai ketinggian di mana kondensasi dimulai, itu berubah menjadi cairan, dan awan terbentuk. Mereka dapat terdiri dari beberapa jenis, tetapi mengingat masalah yang dihadapi, penting bagi mereka untuk terlibat dalam menciptakan efek rumah kaca dan mengangkut kelembapan ke tempat-tempat baru.

Materi yang disajikan menunjukkan apa itu uap air, menjelaskan pengaruhnya terhadap proses kehidupan yang terjadi di Bumi.

Uap air diproduksi di ketel uap pada tekanan dan suhu konstan. Pertama, air dipanaskan sampai titik didih (tetap konstan) atau suhu jenuh. . Dengan pemanasan lebih lanjut, air mendidih berubah menjadi uap dan suhunya tetap konstan sampai air benar-benar menguap. Mendidih adalah proses penguapan di seluruh volume cairan. Penguapan - penguapan dari permukaan cairan.

Perubahan wujud zat dari wujud cair ke wujud gas disebut penguapan , dan dari wujud gas menjadi cair kondensasi . Banyaknya kalor yang harus diberikan kepada air untuk mengubahnya dari wujud cair ke wujud uap pada titik didihnya disebut panas penguapan .

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 kg air per 1 0 C disebut kapasitas panas air . = 1 kkal/kg. derajat

Titik didih air tergantung pada tekanan (ada tabel khusus):

perut = 1 kgf / cm2 = 1 atm, t k \u003d 100 °

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

R abs = 5 kgf / cm2, t k \u003d 151 °

R abs = 10 kgf / cm2, tk = 179°С

R abs = 14 kgf / cm2, t k = 195°С

Pada suhu air di ruang boiler di outlet 150 ° C dan kembali t di-

pada 70 ° C setiap kg air membawa 80 kkal kehangatan.

Dalam sistem pasokan uap 1 kg air kukus portabel sekitar 600 kkal kehangatan.

Air praktis tidak dapat dimampatkan. Mengambil volume terkecil t=+4°С. Pada t di atas dan di bawah +4°C, volume air meningkat. Suhu di mana kondensasi uap air berlebih dimulai disebut t "titik embun".

Bedakan uap jenuh dan terlalu panas. Selama penguapan, beberapa molekul terbang dari permukaan cairan dan membentuk uap di atasnya. Jika suhu cairan dijaga konstan, yaitu, panas terus menerus disuplai ke sana, maka jumlah molekul yang melarikan diri akan meningkat, sedangkan karena pergerakan molekul uap yang kacau, bersamaan dengan pembentukan uap, proses sebaliknya terjadi. - kondensasi di mana bagian dari molekul uap kembali ke cair.

Jika penguapan terjadi dalam bejana tertutup, maka jumlah uap akan meningkat sampai tercapai keseimbangan, yaitu jumlah cairan dan uap menjadi konstan.

Uap yang berada dalam kesetimbangan dinamis dengan cairannya dan memiliki suhu dan tekanan yang sama dengannya disebut uap jenuh.

Uap jenuh basah, yang disebut uap, di mana ada tetesan air ketel; uap jenuh tanpa tetesan air disebut uap jenuh kering .

Proporsi uap jenuh kering dalam uap basah disebut derajat kekeringan uap (x). Dalam hal ini, kadar air uap akan sama dengan 1 - X. Untuk uap jenuh kering x = 1. Jika panas diberikan ke uap jenuh kering pada tekanan konstan, maka uap super panas diperoleh. Suhu uap superheated lebih tinggi dari suhu air boiler. Steam superheated diperoleh dari steam jenuh kering di superheater, yang dipasang di cerobong boiler.

Penggunaan uap jenuh basah tidak diinginkan, karena ketika bergerak melalui pipa uap, kejutan hidrolik (guncangan tajam di dalam pipa) kondensat yang menumpuk di fitting, di tikungan dan di tempat rendah di pipa uap, serta di pompa uap , adalah mungkin. Penurunan tekanan yang tajam dalam ketel uap ke tekanan atmosfer sangat berbahaya, yang dapat terjadi sebagai akibat dari pelanggaran darurat terhadap kekuatan ketel, karena suhu air sebelum perubahan tekanan seperti itu di atas 100 ° C, maka kelebihan panas dihabiskan untuk penguapan, yang terjadi hampir seketika. Jumlah uap naik tajam, yang mengarah pada peningkatan tekanan instan di boiler dan kerusakan serius. Semakin besar volume air dalam boiler dan semakin tinggi suhunya, semakin besar konsekuensi kehancuran tersebut. Volume uap adalah 1700 kali volume air.

Uap super panas - uap yang memiliki suhu lebih tinggi dari uap jenuh pada tekanan yang sama - tidak memiliki uap air. Steam superheated diproduksi di superheater khusus, di mana steam jenuh kering dipanaskan oleh gas buang. Steam superheated tidak digunakan untuk memanaskan ruang boiler, jadi tidak ada superheater.

Sifat utama uap jenuh:

1) t duduk. uap = t kip. air pada R tertentu

2) t b.p. air tergantung pada Rsteam di boiler

3) uap jenuh mengembun.

Sifat utama uap super panas:

1) uap super panas tidak mengembun

2) uap superheated tidak tergantung pada tekanan uap di dalam boiler.

(Skema untuk mendapatkan uap dalam ketel uap) (kartu pada halaman 28 adalah opsional)