În acest articol, vom lua în considerare vapor de apă, care este starea gazoasă a apei.

Starea gazoasă se referă la cele trei stări principale de agregare a apei găsite în natură în condiții naturale. Această problemă este luată în considerare în detaliu în material.

vapor de apă

Curat vapor de apă nu are culoare sau gust. Cea mai mare acumulare de abur se observă în troposferă.

Vaporii de apă sunt apa conținută în atmosferă în stare gazoasă. Cantitatea de vapori de apă din aer variază foarte mult; conținutul său cel mai mare este de până la 4%. Vaporii de apă sunt invizibili; ceea ce se numește abur în viața de zi cu zi (abur de la respirația aerului rece, aburul de la apa clocotită etc.) este rezultatul condensării vaporilor de apă, ca ceața. Cantitatea de vapori de apă determină cea mai importantă caracteristică pentru starea atmosferei - umiditatea aerului.

Geografie. Enciclopedie ilustrată modernă. - M.: Rosman. Sub redactia prof. A.P. Gorkina. 2006.

Cum se formează vaporii de apă

Apă aburi format ca urmare a vaporizării. Vaporizarea are loc ca urmare a două procese - evaporare sau fierbere. În timpul evaporării, vaporii se formează numai pe suprafața substanței, în timp ce vaporii la fierbere se formează pe întregul volum al lichidului, așa cum demonstrează bulele care cresc activ în sus în timpul procesului de fierbere. Apa de fierbere are loc la temperaturi care depind de compoziția chimică a soluției apoase și de presiunea atmosferică, punctul de fierbere rămâne neschimbat pe tot parcursul procesului. Aburi, rezultată din fierbere, se numește saturată. Saturat aburi la rândul său se împarte în abur saturat uscat și saturat umed. Saturat abur umed constă din picături de apă în suspensie, a căror temperatură este la nivelul de fierbere și, în consecință, aburul însuși și saturat abur uscat nu conține picături de apă.

Există și „abur supraîncălzit”, care se formează prin încălzirea suplimentară a aburului umed, acest tip de abur având o temperatură mai mare și o densitate mai mică.

Vaporii de apă sunt un element indispensabil al unui proces atât de important pentru planeta noastră ca.

Întâmpinăm în mod constant abur în viața de zi cu zi, se pare - deasupra gurii ibricului atunci când fierbem apă, când călcăm, când vizitați o baie ... Cu toate acestea, nu uitați că, așa cum am menționat mai sus, curățați vapor de apă nu are culoare sau gust. Datorită proprietăților și calităților sale fizice, aburul și-a găsit de mult aplicarea practică în activitatea economică umană. Și nu numai în viața de zi cu zi, ci și în rezolvarea unor mari probleme globale. Multă vreme, aburul a fost principala forță motrice din spatele progresului, atât la propriu, cât și la figurat. A fost folosit ca corp de lucru al motoarelor cu abur, dintre care cel mai faimos este locomotiva cu abur.

Utilizarea aburului de către om

Aburul este încă utilizat pe scară largă în nevoile casnice și industriale:

• în scopuri de igienă;
• în scopuri medicinale;
• pentru stingerea incendiilor;
• se folosesc proprietățile termice ale aburului (aburul ca purtător de căldură) - cazane cu abur; mantale de abur (autoclave si reactoare); încălzirea materialelor „înghețate”; schimbatoare de caldura; sisteme de incalzire; aburarea produselor din beton; într-un tip special de schimbătoare de căldură ...;
• utilizați transformarea energiei aburului în mișcare - mașini cu abur ...;
• sterilizare si dezinfectare - industria alimentara, agricultura, medicina...;
• abur ca umidificator - în producția de produse din beton armat; placaj; în industria alimentară; în industria chimică și a parfumurilor; în industriile de prelucrare a lemnului; în producția agricolă...;

Rezumând, observăm că, în ciuda întregii sale „invizibilitati”, vaporii de apă nu sunt doar un element important al ecosistemului global al Pământului, ci și o substanță foarte utilă pentru activitățile economice și economice umane.

Tema 2. Fundamentele ingineriei termice.

Tehnica termică este o știință care studiază metodele de obținere, transformare, transfer și utilizare a căldurii. Energia termică se obține prin arderea unor substanțe organice numite combustibili.

Elementele de bază ale ingineriei termice sunt:

1. Termodinamică - o știință care studiază conversia energiei termice în alte tipuri de energie (de exemplu: energie termică în energie mecanică, chimică etc.)

2. Transferul de căldură - studiază transferul de căldură între doi purtători de căldură printr-o suprafață de încălzire.

Lichidul de lucru este un lichid de răcire (abur sau apă fierbinte), care este capabil să transfere căldură.

În camera cazanului, purtătorul de căldură (fluidul de lucru) este apă fierbinte și vapori de apă cu o temperatură de 150 ° C sau vapori de apă cu temperaturi de până la 250°C. Apa calda este folosita pentru incalzirea cladirilor rezidentiale si publice, aceasta datorita conditiilor sanitare si igienice, posibilitatii de a-si schimba usor temperatura in functie de temperatura exterioara. Apa are o densitate semnificativă în comparație cu aburul, ceea ce permite transferul unei cantități semnificative de căldură pe distanțe lungi cu un volum mic de lichid de răcire. Apa este furnizată sistemului de încălzire al clădirilor la o temperatură care nu depășește 95 ° C pentru a evita arderea prafului pe dispozitivele de încălzire și arsurile de la sistemele de încălzire. Aburul este utilizat pentru încălzirea clădirilor industriale și în sistemele industriale și tehnologice.

Parametrii corpului de lucru

Lichidul de răcire, care primește sau emite energie termică, își schimbă starea.

De exemplu: Apa dintr-un cazan cu abur se încălzește, se transformă în abur, care are o anumită temperatură și presiune. Aburul intră în încălzitorul de apă cu abur, se răcește singur și se transformă în condens. Temperatura apei încălzite crește, temperatura aburului și a condensului scade.

Parametrii principali ai fluidului de lucru sunt temperatura, presiunea, volumul specific, densitatea.

t, P- este determinat de instrumente: manometre, termometre.

Volumul specific și densitatea este o valoare calculată.

1. Volumul specific- volumul ocupat de o unitate de masă a unei substanţe la

0°С și presiunea atmosferică 760 mm Hg. (in conditii normale)

unde: V- volum (m 3); m este masa substanței (kg); stare standard: R=760mm R.st. t=20 o C

2. Densitatea este raportul dintre masa unei substanțe și volumul acesteia. fiecare substanță are propria densitate:

În practică, se utilizează densitatea relativă - raportul dintre densitatea unui gaz dat și densitatea unei substanțe standard (aer) în condiții normale (t ° \u003d 0 ° С: 760 mm Hg)

Comparând densitatea aerului cu densitatea metanului, putem determina unde să eșantionăm pentru metan.

primim

gazul este mai ușor decât aerul, ceea ce înseamnă că umple partea superioară a oricărui volum, proba este prelevată din partea superioară a cuptorului cazanului, puț, camere, încăperi. Analizoarele de gaze sunt instalate în partea superioară a incintei.

(pacura este mai usoara, ocupa partea superioara)

Densitatea monoxidului de carbon este aproape aceeași cu cea a aerului, astfel încât proba de monoxid de carbon este prelevată la 1,5 metri de podea.

3. Presiune este forța care acționează pe unitatea de suprafață a suprafeței.

Forța de presiune egală cu 1 H, distribuit uniform pe suprafata de 1m 2 se ia ca unitate de presiune si este egal cu 1Pa (N/m2)în sistemul SI (acum în școli, în cărți totul merge la Pa, aparatele au devenit și ele în Pa).

Valoarea lui Pa este mică ca valoare, de exemplu: dacă luăm 1 kg de apă și îl turnăm în 1 metru, obținem 1 mm.w.st. , prin urmare, se introduc multiplicatori și prefixe - MPa, KPa ...

În inginerie se folosesc unități de măsură mai mari

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

Unități de presiune exterioară kgf/m2; kgf / cm 2; mm.v.st; mm.r.st.

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

1 kgf / cm 2 = 9.8. 10 4 Pa ​​​​~ 10 5 Pa = 10 4 kgf/m2

Presiunea este adesea măsurată în atmosfere fizice și tehnice.

atmosfera fizica- presiunea medie a aerului atmosferic la nivelul mării la n.o.

1atm = 1,01325. 10 5 Pa = 760 mm Hg = 10,33 m ap. st \u003d 1,0330 mm in. Artă. \u003d 1,033 kgf / cm 2.

Atmosfera tehnica- presiunea cauzată de o forță de 1 kgf este distribuită uniform pe o suprafață normală acesteia cu o suprafață de 1 cm 2.

1 la \u003d 735 mm Hg. Artă. = 10 m.v. Artă. = 10.000 mm in. Artă. \u003d \u003d 0,1 MPa \u003d 1 kgf / cm 2

1 mmîn. Artă. - o forță egală cu presiunea hidrostatică a unei coloane de apă 1 mm pe o bază plată 1 mmîn. st \u003d 9,8 Pa.

1 mm. rt. st - o forță egală cu presiunea hidrostatică a unei coloane de mercur cu o înălțime de 1 mm pe o bază plată. unu mm rt. Artă. = 13,6 mm.în. Artă.

În caracteristicile tehnice ale pompelor, termenul de înălțime este folosit în locul presiunii. Unitatea de măsură a presiunii este m. de apă. Artă. De exemplu: Presiunea creată de pompă este de 50 m apă. Artă. ceea ce înseamnă că poate ridica apa la o înălțime de 50 m.

Tipuri de presiune: exces, vid (vid, împingere), absolut, atmosferic .

Dacă săgeata deviază spre partea mai mare decât zero, atunci aceasta este o presiune în exces, spre partea inferioară - vid.

Presiune absolută:

R abs \u003d R ho + R atm

R abs \u003d R vac + R atm

R abs \u003d R atm -R razr

unde: R atm \u003d 1 kgf / cm 2

Presiunea atmosferică- presiunea medie a aerului atmosferic la nivelul mării la t° = 0°C și atmosferă normală R=760 mm. rt. Artă.

Suprapresiune- presiune peste cea atmosferică (într-un volum închis). În cazane, apa, aburul din cazane și conducte sunt sub presiune excesivă. R izb. măsurată cu manometre.

Vacuum (Vid)- presiunea în volume închise este mai mică decât presiunea atmosferică (vid). Cuptoarele si cosurile cazanelor sunt sub vid. Vidul este măsurat cu manometre.

Presiune absolută- exces de presiune sau rarefacție, ținând cont de presiunea atmosferică.

La programare, presiunea este:

unu). Canal - cea mai mare presiune la t=20 o C

2). Funcționare - excesul de presiune maxim în cazan, care asigură funcționarea pe termen lung a cazanului în condiții normale de funcționare (indicat în instrucțiunile de producție).

3). Permisă - presiunea maximă admisă, stabilită prin rezultatele unei examinări tehnice sau al unui calcul de control pentru rezistență.

4). Calculat - suprapresiune maximă la care se calculează rezistența elementelor cazanului.

cinci). Rtest - exces de presiune la care se efectuează încercările hidraulice ale elementelor cazanului pentru rezistență și densitate (unul dintre tipurile de examinare tehnică).

4. Temperatura- acesta este gradul de încălzire al corpului, măsurat în grade. Determină direcția transferului spontan de căldură de la un corp mai fierbinte la unul mai rece.

Transferul de căldură va avea loc până când temperaturile devin egale, adică apare echilibrul temperaturii.

Sunt utilizate două scale: internaționale - Kelvin și practice Celsius t ° С.

Zero pe această scară este punctul de topire al gheții, iar o sută de grade este punctul de fierbere al apei la atm. presiune (760 mm rt. Artă.).

Pentru punctul de referință din scala de temperatură termodinamică Kelvin, se folosește zero absolut (cea mai scăzută temperatură teoretic posibilă la care nu există mișcare a moleculelor). Notat T.

1 Kelvin este egal ca magnitudine cu 1° Celsius

Temperatura de topire a gheții este de 273K. Punctul de fierbere al apei este de 373K

T=t+273; t=T-273

Punctul de fierbere depinde de presiune.

De exemplu, La R ab c \u003d 1,7 kgf/cm2. Apa fierbe la t = 115°C.

5. Caldura - energie care poate fi transferată de la un corp mai fierbinte la unul mai rece.

Unitatea SI pentru căldură și energie este Joule (J). Unitatea de căldură din afara sistemului este caloria ( cal.).

1 cal.- cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 g de H 2 O cu 1 ° C la

P = 760 mm. Hg

1 cal.=4,19J

6. Capacitate de căldură – capacitatea corpului de a absorbi căldura . Pentru a încălzi două substanțe diferite cu aceeași masă la aceeași temperatură, trebuie consumate cantități diferite de căldură.

Capacitatea termică specifică a apei - cantitatea de căldură care trebuie raportată de o unitate a unei substanțe pentru a-și crește t cu 1 ° C, este egală cu 1 kcal/kg deg.

Metode de transfer de căldură.

Există trei tipuri de transfer de căldură:

1.conductivitate termică;

2.radiatie (radiatie);

3.convecție.

Conductivitate termică-

Transferul de căldură datorită mișcării termice a moleculelor, atomilor și electronilor liberi.

Fiecare substanță are propria conductivitate termică, aceasta depinde de compoziția chimică, structura, conținutul de umiditate al materialului.

Caracteristica cantitativă a conductivității termice este coeficientul de conductivitate termică, aceasta este cantitatea de căldură transferată printr-o unitate de suprafață de încălzire pe unitatea de timp cu o diferență tîn o C şi o grosime a peretelui de 1 metru.

Coeficient de conductivitate termică ( ):

Cupru = 330 kcal . mm 2. h . grindină

Fontă = 5 4 kcal . mm 2. h . grindină

Oțel =39 kcal . mm 2. h . grindină

Se poate observa că: metalele au o conductivitate termică bună, cuprul este cel mai bun.

Azbest \u003d 0,15 kcal . mm 2. h . grindină

Funingine \u003d 0,05-0, kcal . mm 2. h . grindină

Scară \u003d 0,07-2 kcal . mm 2. h . grindină

Aer = 0,02 kcal . mm 2. h . grindină

Corpuri poroase de căldură slab conducătoare (azbest, funingine, calcar).

Funingineîmpiedică transferul căldurii de la gazele de ardere către peretele cazanului (conduce căldura de 100 de ori mai rău decât oțelul), ceea ce duce la un consum excesiv de combustibil, o scădere a producției de abur sau apă caldă. În prezența funinginei, temperatura gazelor de ardere crește. Toate acestea conduc la o scădere a randamentului cazanului. În timpul funcționării cazanului orar conform instrumentelor (logometru) t gazele de ardere sunt controlate, valorile cărora sunt indicate în harta regimului cazan. Dacă t gazele de ardere au crescut, atunci suprafața de încălzire este suflată.

scară se formează în interiorul țevilor (conduce căldura de 30-50 de ori mai rău decât oțelul), reducând astfel transferul de căldură de la peretele cazanului la apă, ca urmare, pereții se supraîncălzi, se deformează și se sparg (ruperea țevilor cazanului). Scara conduce căldura de 30-50 de ori mai rău decât oțelul

convecție -

Transfer de căldură prin amestecarea sau mișcarea particulelor între ele (caracteristic doar pentru lichide și gaze). Distingeți între convecția naturală și cea forțată.

convecție naturală- libera circulatie a lichidelor sau gazelor datorita diferentei de densitati a straturilor incalzite neuniform.

convecție forțată- miscarea fortata a lichidului sau gazelor datorita presiunii sau vidului creat de pompe, aspiratoare de fum si ventilatoare.

Modalități de creștere a transferului de căldură convectiv:

§ Cresterea debitului;

§ Turbulizare (vârtej);

§ Cresterea suprafetei de incalzire (datorita instalarii aripioarelor);

§ Cresterea diferentei de temperatura intre mediul de incalzire si mediu incalzit;

§ Mișcarea în contracurent a mass-media (contracurent).

Emisia (radiații) -

Schimbul de căldură între corpurile situate la distanță unul de celălalt datorită energiei radiante, purtătoarele cărora sunt oscilațiile electromagnetice: are loc o transformare a energiei termice în energie radiantă și invers, din energie radiantă în energie termică.

Radiația este cea mai eficientă metodă de transfer de căldură, mai ales dacă corpul studiat are o temperatură ridicată, iar razele sunt direcționate perpendicular pe suprafața încălzită.

Pentru a îmbunătăți transferul de căldură prin radiație în cuptoarele cazanelor, sunt prevăzute fante speciale din materiale refractare, care sunt atât emițători de căldură, cât și stabilizatori de ardere.

Suprafața de încălzire a cazanului este o suprafață de pe care, pe de o parte, este spălată cu gaze, iar pe de altă parte, cu apă.

Discutat mai sus 3 tipuri de schimb de căldură rar în formă pură. Aproape un tip de transfer de căldură este însoțit de altul. Toate cele trei tipuri de transfer de căldură sunt prezente în cazan, care se numește transfer complex de căldură.

În cuptorul cazanului:

A) de la flacăra arzătorului până la suprafața exterioară a conductelor cazanului - prin radiație.

B) de la gazele de ardere rezultate la perete - convecție

C) de la suprafața exterioară a peretelui conductei până la conductibilitatea termică interioară.

D) de la suprafața interioară a peretelui conductei la apă, circulație de-a lungul suprafeței - convecție.

Transferul de căldură de la un mediu la altul printr-un perete de separare se numește transfer de căldură.

Apa, vaporii de apă și proprietățile ei

Apa este cel mai simplu compus chimic de hidrogen și oxigen care este stabil în condiții normale, cea mai mare densitate a apei este de 1000 kg / m 3 la t \u003d 4 ° C.

Apa, ca orice lichid, este supusă legilor hidraulice. Aproape că nu se micșorează, prin urmare are capacitatea de a transfera presiunea exercitată asupra sa în toate direcțiile cu aceeași forță. Dacă mai multe vase de forme diferite sunt conectate între ele, atunci nivelul apei va fi același peste tot (legea vaselor comunicante).

Informații similare.

vapor de apă - fluid de lucru în turbine cu abur, motoare cu abur, centrale nucleare, lichid de răcire în diferite schimbătoare de căldură.

Aburi - un corp gazos într-o stare apropiată de un lichid în fierbere.

vaporizare - procesul de schimbare a unei substanțe din stare lichidă în stare vapori.

Evaporare - vaporizarea, care are loc întotdeauna la orice temperatură de la suprafața lichidului.

La o anumită temperatură, în funcție de natura lichidului și de presiunea sub care se află, se produce vaporizarea în întreaga masă a lichidului. Acest proces se numește fierbere .

Procesul invers de vaporizare se numește condensare . Condensarea, ca și vaporizarea, are loc la o temperatură constantă.

Procesul prin care un solid se transformă direct în vapori se numește sublimare . Procesul invers de tranziție a vaporilor la starea solidă se numește desublimare .

Când un lichid se evaporă într-un spațiu restrâns (în cazanele cu abur), apare simultan și fenomenul opus - condensarea aburului. Dacă viteza de condensare devine egală cu viteza de evaporare, atunci se instalează echilibrul dinamic. Vaporii în acest caz au o densitate maximă și se numesc bogat BAC .

Dacă temperatura aburului este mai mare decât temperatura aburului saturat de aceeași presiune, atunci un astfel de abur se numește supraîncălzit .

Se numește diferența dintre temperatura aburului supraîncălzit și temperatura aburului saturat la aceeași presiune gradul de supraîncălzire .

Deoarece volumul specific al aburului supraîncălzit este mai mare decât volumul specific al aburului saturat, densitatea aburului supraîncălzit este mai mică decât densitatea aburului saturat. Prin urmare, aburul supraîncălzit este nesaturat.

În momentul evaporării ultimei picături de lichid într-un spațiu limitat fără modificarea temperaturii și presiunii (adică atunci când lichidul încetează să se evapore), o uscat saturat aburi . Starea unui astfel de abur este determinată de un parametru - presiunea.

Se numește amestecul mecanic de picături uscate și mici de lichid umed BAC .

Fracția de masă a aburului uscat în abur umed - grad de uscăciune X:

x=m cn /m vp , (6.7)

Unde m cn- masa de abur uscat in umed; m vp este masa de abur umed.

Fractiune in masa la lichide în abur umed - grad umiditate :

la= 1–X = 1–m cn /m vp = (m vp –m cn)/m vp . (6.8)

6.4. Caracteristicile aerului umed

Aerul atmosferic, constând în principal din oxigen, azot, dioxid de carbon, conține întotdeauna vapori de apă.

Se numește un amestec de aer uscat și vapori de apă umed aer . Aerul umed la o anumită presiune și temperatură poate conține cantități variate de vapori de apă.

Se numește un amestec de aer uscat și vapori de apă saturati umed saturat aer . În acest caz, cantitatea maximă posibilă de vapori de apă pentru o anumită temperatură este în aerul umed. Pe măsură ce acest aer se răcește, vaporii de apă se vor condensa. Presiunea parțială a vaporilor de apă din acest amestec este egală cu presiunea de saturație la o temperatură dată.

Dacă aerul umed conține vapori de apă în stare supraîncălzită la o anumită temperatură, atunci se numește nesaturat . Deoarece nu conține cantitatea maximă posibilă de vapori de apă pentru o anumită temperatură, este capabil să se umezească în continuare. Acest aer este folosit ca agent de uscareîn diverse uscătoare.

Conform legii lui Dalton, presiunea R aerul umed este suma presiunilor parțiale ale aerului uscat R înși vapori de apă R P :

p = p în + p P . (6.9)

Valoare maximă p P la o anumită temperatură a aerului umed este presiunea vaporilor de apă saturați p n .

Pentru a găsi presiunea parțială a aburului, se folosește un dispozitiv special - higrometru . Acest dispozitiv este folosit pentru a determina punct de condensare , adică temperatura t p la care aerul trebuie răcit la presiune constantă pentru a deveni saturat.

Cunoscând punctul de rouă, este posibil să se determine presiunea parțială a vaporilor în aer din tabele ca presiune de saturație p n corespunzător punctului de rouă t p .

Absolut umiditate aerul se numește cantitatea de vapori de apă din 1 m 3 de aer umed. Umiditatea absolută este egală cu densitatea vaporilor la presiunea parțială și temperatura aerului t n .

Raportul dintre umiditatea absolută a aerului nesaturat la o anumită temperatură și umiditatea absolută a aerului saturat la aceeași temperatură se numește relativ umiditate aer

φ=s P /din n sau φ= (cu P /din n) 100%, (6,10)

Pentru aer uscat φ =0, pentru nesaturate φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Considerând vaporii de apă ca un gaz ideal, conform legii Boyle-Mariotte, raportul densităților poate fi înlocuit cu raportul presiunilor. Apoi:

φ=ρ P /ρ n sau φ= p P / p n·o sută%. (6,11)

Densitatea aerului umed este formată din masele de aer uscat și vapori de apă conținute în 1 m 3 de volum:

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

Greutatea moleculară a aerului umed este determinată de formula:

μ =28,95–10,934φ∙ p n / p . (6.13)

Valori p nȘi v′′ la temperatura aerului t luate de pe masa cu vapori de apă, φ - conform psihometrului, p- cu barometru.

Conținutul de umiditate este raportul dintre masa aburului și masa aerului uscat:

d=M P /M în , (6.14)

Unde M P , M în- mase de abur si aer uscat in aer umed.

Relația dintre conținutul de umiditate și umiditatea relativă:

d=0,622φ· p n ·/( p - φ· p n). (6.15)

Constanta gazului aer:

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

Este valabilă și următoarea formulă:

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

Volumul de aer umed per 1 kg de aer uscat:

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

Volumul specific de aer umed:

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

Capacitatea termică a masei specifice a amestecului de abur-aer:

cu cm = cu în +d s P . (6.18)

Pentru natura din jurul nostru, vaporii de apă sunt de mare importanță. Este prezent în atmosferă, este folosit în tehnologie și servește ca parte integrantă a procesului de origine și dezvoltare a vieții pe Pământ.

Manualele de fizică spun că vaporii de apă sunt ceea ce toată lumea poate observa punând un ibric pe foc. După un timp, un jet de abur începe să iasă din gura lui. Acest fenomen se datorează faptului că apa poate fi în diferite, după cum definesc fizicienii, stări de agregare - gazoasă, solidă, lichidă. Astfel de proprietăți ale apei explică prezența sa atotcuprinzătoare pe Pământ. La suprafață - în stare lichidă și solidă, în atmosferă - în stare gazoasă.

Această proprietate a apei și trecerea ei succesivă la diferite stări sunt create în natură. Lichidul se evaporă de la suprafață, se ridică în atmosferă, este transportat în alt loc sub formă de vapori de apă și cade acolo sub formă de ploaie, furnizând umiditatea necesară în locuri noi.

De fapt, funcționează un fel de motor cu abur, sursa de energie pentru care este Soarele. În procesele luate în considerare, vaporii de apă încălzește suplimentar planeta datorită reflectării radiației termice a Pământului înapoi la suprafață, provocând efectul de seră. Dacă nu ar fi un astfel de fel de „pernă”, atunci temperatura de la suprafața planetei ar fi cu 20 ° C mai mică.

Ca confirmare a celor de mai sus, putem aminti zilele însorite din timpul iernii și verii. În sezonul cald, este ridicat, iar atmosfera, ca într-o seră, încălzește Pământul, în timp ce iarna, pe vreme însorită, uneori apar cele mai semnificative răceli.

Ca toate gazele, vaporii de apă au anumite proprietăți. Unul dintre parametrii care îi determină va fi densitatea vaporilor de apă. Prin definiție, aceasta este cantitatea de vapori de apă conținută într-un metru cub de aer. De fapt, acesta din urmă este definit astfel.

Cantitatea de apă din aer este în continuă schimbare. Depinde de temperatura, presiune, teren. Conținutul de umiditate din atmosferă este un parametru extrem de important pentru viață și este monitorizat constant, pentru care se folosesc dispozitive speciale - un higrometru și un psicrometru.

Modificarea umidității este cauzată de faptul că conținutul de apă din spațiul înconjurător se modifică din cauza proceselor de evaporare și condensare. Condensul este opusul evaporării, în acest caz, vaporii încep să se transforme într-un lichid și cade la suprafață.

În acest caz, în funcție de temperatura ambiantă, se poate forma ceață, rouă, îngheț, gheață.

Când aerul cald, apa, intră în contact cu pământul rece, se formează rouă. Iarna, la temperaturi scăzute, se va forma îngheț.

Un efect ușor diferit apare atunci când intră aer rece sau aerul încălzit în timpul zilei începe să se răcească. În acest caz, se formează ceață.

Dacă temperatura suprafeței pe care condensează aburul este negativă, atunci apare gheață.

Astfel, numeroase fenomene naturale, precum ceata, roua, bruma, gheata, isi datoreaza formarea vaporilor de apa continuti in atmosfera.

În acest sens, merită menționată formarea norilor, care sunt, de asemenea, cel mai direct implicați în formarea vremii. Apa, care se evaporă de la suprafață și se transformă în vapori de apă, se ridică. La atingerea înălțimii la care începe condensul, acesta se transformă într-un lichid și se formează nori. Ele pot fi de mai multe tipuri, dar în lumina problemei în cauză, este important ca acestea să fie implicate în crearea unui efect de seră și în transportul umidității în locuri noi.

Materialul prezentat arată ce sunt vaporii de apă, descrie efectul acestora asupra proceselor de viață care au loc pe Pământ.

Vaporii de apă se produc în cazanele de abur la presiune constantă și temperatură constantă. În primul rând, apa este încălzită punctul de fierbere (rămâne constant) sau temperatura de saturație. . Odată cu încălzirea suplimentară, apa clocotită se transformă în abur și temperatura acesteia rămâne constantă până când apa se evaporă complet. Fierberea este procesul de vaporizare în întregul volum al unui lichid. Evaporare - vaporizarea de la suprafata lichidului.

Se numește trecerea unei substanțe de la starea lichidă la starea gazoasă vaporizare , și de la stare gazoasă la stare lichidă condensare . Cantitatea de căldură care trebuie transmisă apei pentru a o schimba din stare lichidă în stare de vapori la punctul ei de fierbere se numește căldură de evaporare .

Cantitatea de căldură necesară pentru încălzire 1 kg apa la 1 0 C se numeste capacitatea termică a apei . = 1 kcal/kg. deg.

Punctul de fierbere al apei depinde de presiune (există tabele speciale):

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

R abs = 1,7 kgf / cm 2, t k \u003d 115 ° С

R abs = 5 kgf / cm 2, t k \u003d 151 ° С

R abs = 10 kgf/cm2, t k = 179°С

R abs = 14 kgf/cm2, t k = 195°С

La o temperatură a apei în camerele cazanelor la ieșire de 150 ° C și retur tîn-

la 70°C fiecare kg de apă transportă 80 kcal căldură.

În sistemele de alimentare cu abur 1 kg apă aburită portabil aproximativ 600 kcal căldură.

Apa este practic incompresibilă. Ocupă cel mai mic volum t=+4°С. La t peste și sub +4°C, volumul de apă crește. Temperatura la care începe condensarea excesului de vapori de apă se numește t „punct de rouă”.

Distinge abur saturatȘi supraîncălzit.În timpul evaporării, unele dintre molecule zboară de pe suprafața lichidului și formează vapori deasupra acestuia. Dacă temperatura lichidului este menținută constantă, adică îi este furnizată în mod continuu căldură, atunci numărul de molecule ejectate va crește, în timp ce datorită mișcării haotice a moleculelor de vapori, concomitent cu formarea vaporilor, are loc procesul invers. - condensare, în care o parte din moleculele de vapori revine în lichid.

Dacă evaporarea are loc într-un vas închis, atunci cantitatea de vapori va crește până la atingerea echilibrului, adică cantitatea de lichid și vapori devine constantă.

Un vapor care se află în echilibru dinamic cu lichidul său și are aceeași temperatură și presiune cu acesta se numește abur saturat.

Abur saturat umed, numit abur, în care se află picături de apă din cazan; se numește abur saturat fără picături de apă abur saturat uscat .

Proporția de abur saturat uscat în aburul umed se numește gradul de uscare a aburului (x). În acest caz, conținutul de umiditate al aburului va fi egal cu 1 - X. Pentru abur saturat uscat x = 1. Dacă căldura este transmisă aburului saturat uscat la presiune constantă, atunci se obține abur supraîncălzit. Temperatura aburului supraîncălzit este mai mare decât temperatura apei din cazan. Aburul supraîncălzit este obținut din aburul saturat uscat în supraîncălzitoare, care sunt instalate în coșurile cazanului.

Utilizarea aburului saturat umed nu este de dorit, deoarece atunci când se deplasează prin conducte de abur, șocuri hidraulice (șocuri puternice în interiorul conductelor) de condens care se acumulează în fitinguri, pe curbe și în locuri joase în conductele de abur, precum și în pompele de abur. , sunt posibile. O scădere bruscă a presiunii într-un cazan de abur la presiunea atmosferică este foarte periculoasă, ceea ce poate apărea ca urmare a unei încălcări de urgență a rezistenței cazanului, deoarece temperatura apei înainte de o astfel de schimbare a presiunii era peste 100 ° C, atunci excesul de căldură este cheltuit pe vaporizare, care are loc aproape instantaneu. Cantitatea de abur crește brusc, ceea ce duce la o creștere instantanee a presiunii în cazan și la avarii grave. Cu cât volumul de apă din cazan este mai mare și cu cât temperatura acestuia este mai mare, cu atât consecințele unei astfel de distrugeri sunt mai mari. Volumul aburului este de 1700 de ori volumul apei.

Aburul supraîncălzit - aburul având o temperatură mai mare decât aburul saturat la aceeași presiune - nu are umiditate. Aburul supraîncălzit este produs într-un supraîncălzitor special, unde aburul saturat uscat este încălzit de gazele de ardere. Aburul supraîncălzit nu este utilizat în încălzirea cazanelor, deci nu există supraîncălzitor.

Principalele proprietăți ale aburului saturat:

1) t sat. abur = t kip. apă la un R dat

2) t b.p. apa depinde de Rsteam din cazan

3) aburul saturat se condensează.

Principalele proprietăți ale aburului supraîncălzit:

1) aburul supraîncălzit nu se condensează

2) t aburul supraîncălzit nu depinde de presiunea aburului din cazan.

(Schema de obținere a aburului într-un cazan cu abur) (cardurile de la pagina 28 sunt opționale)