V tomto článku zvážime vodná para, čo je plynné skupenstvo vody.

Plynné skupenstvo sa vzťahuje na tri hlavné stavy agregácie vody, ktoré sa vyskytujú v prírode v prírodných podmienkach. Tento problém je podrobne popísaný v materiáli.

vodná para

Čistý vodná para nemá farbu ani chuť. Najväčšia akumulácia pary sa pozoruje v troposfére.

Vodná para je voda obsiahnutá v atmosfére v plynnom stave. Množstvo vodnej pary vo vzduchu sa veľmi líši; jeho najväčší obsah je až 4 %. Vodná para je neviditeľná; to, čo sa v každodennom živote nazýva para (para z dýchania studeného vzduchu, para z vriacej vody atď.), je výsledkom kondenzácie vodnej pary, podobne ako hmla. Množstvo vodnej pary určuje najdôležitejšiu charakteristiku pre stav atmosféry - vlhkosť vzduchu.

Geografia. Moderná ilustrovaná encyklopédia. - M.: Rosman. Pod redakciou prof. A.P. Gorkina. 2006.

Ako vzniká vodná para

Voda para vznikajúce v dôsledku odparovania. K odparovaniu dochádza v dôsledku dvoch procesov – vyparovania alebo varu. Pri vyparovaní sa para tvorí len na povrchu látky, pri vare sa para tvorí v celom objeme kvapaliny, o čom svedčia bublinky, ktoré počas varu aktívne stúpajú nahor. Vriaca voda sa vyskytuje pri teplotách, ktoré závisia od chemického zloženia vodného roztoku a atmosférického tlaku, bod varu zostáva nezmenený počas celého procesu. Para, ktorý vzniká varom, sa nazýva nasýtený. Nasýtený para zase sa delí na nasýtenú suchú a nasýtenú mokrú paru. Nasýtený mokrá para pozostáva zo suspendovaných kvapiek vody, ktorých teplota je na úrovni varu, a teda zo samotnej pary a nasýtenej suchá para neobsahuje kvapky vody.

Existuje aj „prehriata para“, ktorá vzniká ďalším ohrevom mokrej pary, tento druh pary má vyššiu teplotu a nižšiu hustotu.

Vodná para je nepostrádateľným prvkom takého dôležitého procesu pre našu planétu, ako je.

S parou sa neustále stretávame v každodennom živote, objavuje sa - nad výlevkou kanvice, keď vrie voda, pri žehlení, pri návšteve kúpeľa... Nezabúdajte však, že, ako sme uviedli vyššie, čisté vodná para nemá farbu ani chuť. Para vďaka svojim fyzikálnym vlastnostiam a kvalitám už dávno našla svoje praktické uplatnenie v hospodárskej činnosti človeka. A to nielen v bežnom živote, ale aj pri riešení veľkých globálnych problémov. Para je už dlho hlavnou hybnou silou pokroku, doslova aj obrazne. Používal sa ako pracovné teleso parných strojov, z ktorých najznámejšia je parná lokomotíva.

Použitie pary človekom

Para je stále široko používaná v domácnostiach a priemysle:

• na hygienické účely;
• na lekárske účely;
• na hasenie požiarov;
• využívajú sa tepelné vlastnosti pary (para ako nosič tepla) - parné kotly; parné plášte (autoklávy a reaktory); zahrievanie "mraziacich" materiálov; tepelné výmenníky; vykurovacie systémy; naparovanie betónových výrobkov; v špeciálnom druhu výmenníkov tepla ...;
• využiť premenu energie pary na pohyb - parné stroje ...;
• sterilizácia a dezinfekcia - potravinársky priemysel, poľnohospodárstvo, medicína ...;
• para ako zvlhčovač - pri výrobe železobetónových výrobkov; preglejka; v potravinárskom priemysle; v chemickom a voňavkárskom priemysle; v drevospracujúcom priemysle; v poľnohospodárskej výrobe ...;

Ak to zhrnieme, konštatujeme, že napriek všetkej svojej „neviditeľnosti“ je vodná para nielen dôležitým prvkom globálneho ekosystému Zeme, ale aj veľmi užitočnou látkou pre ľudské ekonomické a ekonomické aktivity.

Téma 2. Základy tepelnej techniky.

Tepelné inžinierstvo je veda, ktorá študuje spôsoby získavania, premeny, prenosu a využitia tepla. Tepelná energia sa získava spaľovaním organických látok nazývaných palivá.

Základy tepelného inžinierstva sú:

1. Termodynamika - veda, ktorá študuje premenu tepelnej energie na iné druhy energie (napríklad: tepelnú energiu na mechanickú, chemickú a pod.)

2. Prestup tepla - skúma prenos tepla medzi dvoma nosičmi tepla cez vykurovaciu plochu.

Pracovnou kvapalinou je chladivo (para alebo horúca voda), ktoré je schopné prenášať teplo.

V kotolni je nosičom tepla (pracovnou kvapalinou) horúca voda a vodná para s teplotou 150°C alebo vodná para s teploty do 250°C. Teplá voda sa používa na vykurovanie obytných a verejných budov, je to dané hygienickými a hygienickými podmienkami, možnosťou jednoduchej zmeny jej teploty v závislosti od vonkajšej teploty. Voda má v porovnaní s parou značnú hustotu, čo umožňuje prenos značného množstva tepla na veľké vzdialenosti s malým objemom chladiacej kvapaliny. Voda sa privádza do vykurovacieho systému budov s teplotou nepresahujúcou 95 ° C, aby sa predišlo spáleniu prachu na vykurovacích zariadeniach a popáleniu vykurovacích systémov. Para sa používa na vykurovanie priemyselných objektov a v priemyselných a technologických systémoch.

Parametre pracovného tela

Chladivo, ktoré prijíma alebo vydáva tepelnú energiu, mení svoj stav.

Napríklad: Voda v parnom kotli sa zohrieva, mení sa na paru, ktorá má určitú teplotu a tlak. Para vstupuje do ohrievača pary a vody, ochladzuje sa a mení sa na kondenzát. Teplota ohrievanej vody sa zvyšuje, teplota pary a kondenzátu klesá.

Hlavnými parametrami pracovnej tekutiny sú teplota, tlak, špecifický objem, hustota.

t, P- sa určuje prístrojmi: tlakomery, teplomery.

Špecifický objem a hustota je vypočítaná hodnota.

1. Špecifický objem- objem, ktorý zaberá jednotková hmotnosť látky pri

0°С a atmosférický tlak 760 mm Hg. (za normálnych podmienok)

kde: V- objem (m3); m je hmotnosť látky (kg); štandardný stav: R=760mm R.st. t = 20 °C

2. Hustota je pomer hmotnosti látky k jej objemu. každá látka má svoju vlastnú hustotu:

V praxi sa používa relatívna hustota - pomer hustoty daného plynu k hustote štandardnej látky (vzduchu) za normálnych podmienok (t ° \u003d 0 ° С: 760 mm Hg)

Porovnaním hustoty vzduchu s hustotou metánu môžeme určiť, kde odobrať vzorky metánu.

dostaneme

plyn je ľahší ako vzduch, to znamená, že vypĺňa hornú časť akéhokoľvek objemu, vzorka sa odoberá z hornej časti kotla pece, studne, komôr, miestností. V hornej časti areálu sú inštalované analyzátory plynu.

(palivový olej je ľahší, zaberá hornú časť)

Hustota oxidu uhoľnatého je takmer rovnaká ako hustota vzduchu, takže vzorka oxidu uhoľnatého sa odoberá 1,5 metra od podlahy.

3. Tlak je sila pôsobiaca na jednotku plochy povrchu.

Tlaková sila rovná 1 H, rovnomerne rozložená na povrchu 1 m 2 sa považuje za jednotku tlaku a rovná sa 1 Pa (N/m2) v sústave SI (teraz v školách, v knihách ide všetko do Pa, zariadenia sa tiež stali v Pa).

Hodnota Pa má malú hodnotu, napr.: ak vezmeme 1 kg vody a nalejeme do 1 metra, dostaneme 1 mm.w.st. , preto sa zavádzajú násobičky a predpony - MPa, KPa ...

V strojárstve sa používajú väčšie jednotky merania

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

Jednotky vonkajšieho tlaku kgf / m 2; 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 / m2

Tlak sa často meria vo fyzických a technických atmosférach.

fyzická atmosféra- priemerný tlak atmosférického vzduchu pri hladine mora v n.o.

1 atm = 1,01325. 105 Pa = 760 mm Hg = 10,33 m aq. st \u003d 1,0330 mm in. čl. \u003d 1,033 kgf / cm2.

Technická atmosféra - tlak spôsobený silou 1 kgf je rovnomerne rozložený po povrchu, ktorý je k nemu kolmý s plochou 1 cm2.

1 pri \u003d 735 mm Hg. čl. = 10 m.v. čl. = 10 000 mm in. čl. \u003d \u003d 0,1 MPa \u003d 1 kgf / cm 2

1 mm v. čl. - sila rovnajúca sa hydrostatickému tlaku vodného stĺpca 1 mm na rovnom podklade 1 mm v. st \u003d 9,8 Pa.

1 mm. rt. st - sila rovnajúca sa hydrostatickému tlaku stĺpca ortuti s výškou 1 mm na rovnej základni. jeden mm rt. čl. = 13,6 mm. v. čl.

V technických charakteristikách čerpadiel sa namiesto tlaku používa pojem dopravná výška. Jednotkou tlaku je m. vody. čl. Napríklad: Tlak vytvorený čerpadlom je 50 m voda. čl. čo znamená, že dokáže zdvihnúť vodu do výšky 50 m.

Druhy tlaku: nadbytočný, vákuový (vákuum, ťah), absolútny, atmosférický .

Ak sa šípka odchyľuje na stranu väčšiu ako nula, potom ide o nadmerný tlak, na spodnú stranu - vákuum.

Absolútny tlak:

R abs \u003d R ho + R atm

R abs \u003d R vac + R atm

R abs \u003d R atm -R razr

kde: R atm \u003d 1 kgf / cm 2

Atmosférický tlak- priemerný tlak atmosférického vzduchu pri hladine mora pri t° = 0°C a normálna atmosféra R=760 mm. rt. čl.

Pretlak- tlak nad atmosférickým tlakom (v uzavretom objeme). V kotolniach je voda, para v kotloch a potrubiach pod nadmerným tlakom. R izb. merané manometrami.

Vákuum (vákuum)- tlak v uzavretých objemoch je nižší ako atmosférický tlak (vákuum). Pece a komíny kotlov sú pod vákuom. Vákuum sa meria ťahomerom.

Absolútny tlak- nadmerný tlak alebo zriedenie, berúc do úvahy atmosférický tlak.

Po dohode je tlak:

jeden). Kanál - najvyšší tlak pri t=20 o C

2). Pracovný - maximálny pretlak v kotle, ktorý zabezpečuje dlhodobú prevádzku kotla za normálnych prevádzkových podmienok (uvedených vo výrobnom návode).

3). Povolený - maximálny povolený tlak stanovený na základe výsledkov technickej skúšky alebo kontrolného výpočtu pevnosti.

4). Vypočítaný - maximálny pretlak, pri ktorom sa počíta pevnosť článkov kotla.

5). Rtest - pretlak, pri ktorom sa vykonávajú hydraulické skúšky kotlových článkov na pevnosť a hustotu (jeden z typov technickej skúšky).

4. Teplota- toto je stupeň zahrievania tela, meraný v stupňoch. Určuje smer samovoľného prenosu tepla z teplejšieho na chladnejšie teleso.

Prenos tepla bude prebiehať dovtedy, kým sa teploty nevyrovnajú, t. j. nenastane teplotná rovnováha.

Používajú sa dve stupnice: medzinárodná - Kelvin a praktická Celzia t ° С.

Nula v tejto stupnici je bod topenia ľadu a sto stupňov je bod varu vody pri atm. tlak (760 mm rt. čl.).

Pre referenčný bod v Kelvinovej termodynamickej teplotnej škále sa používa absolútna nula (najnižšia teoreticky možná teplota, pri ktorej nedochádza k pohybu molekúl). Označené T.

1 Kelvin sa rovná magnitúde 1° Celzia

Teplota topenia ľadu je 273 K. Teplota varu vody je 373 K

T=t+273; t = T-273

Bod varu závisí od tlaku.

Napríklad, o R ab c \u003d 1,7 kgf / cm2. Voda vrie pri t = 115 °C.

5. Teplo - energiu, ktorú možno preniesť z teplejšieho telesa na chladnejšie.

Jednotkou SI pre teplo a energiu je Joule (J). Mimosystémovou jednotkou tepla sú kalórie ( kal.).

1 kal.- množstvo tepla potrebného na zahriatie 1 g H 2 O o 1 °C pri

P = 760 mm. Hg

1 kal.= 4,19 J

6. Tepelná kapacita – schopnosť tela absorbovať teplo . Na zahriatie dvoch rôznych látok s rovnakou hmotnosťou na rovnakú teplotu je potrebné vynaložiť rôzne množstvá tepla.

Merná tepelná kapacita vody - množstvo tepla, ktoré musí vykázať jednotka látky, aby sa jej t zvýšila o 1 °C, sa rovná 1 kcal/kg deg.

Metódy prenosu tepla.

Existujú tri typy prenosu tepla:

1.tepelná vodivosť;

2.žiarenie (žiarenie);

3.konvekcia.

Tepelná vodivosť-

Prenos tepla v dôsledku tepelného pohybu molekúl, atómov a voľných elektrónov.

Každá látka má svoju tepelnú vodivosť, závisí od chemického zloženia, štruktúry, vlhkosti materiálu.

Kvantitatívna charakteristika tepelnej vodivosti je súčiniteľ tepelnej vodivosti, je to množstvo preneseného tepla cez jednotku vykurovacej plochy za jednotku času s rozdielom t v o C a hrúbke steny 1 meter.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti ( ):

Meď = 330 kcal . mm 2. h . krupobitie

Liatina = 5 4 kcal . mm 2. h . krupobitie

Oceľ = 39 kcal . mm 2. h . krupobitie

Je vidieť, že: kovy majú dobrú tepelnú vodivosť, najlepšia je meď.

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

Sadze \u003d 0,05-0, kcal . mm 2. h . krupobitie

Mierka \u003d 0,07-2 kcal . mm 2. h . krupobitie

vzduch = 0,02 kcal . mm 2. h . krupobitie

Porézne telesá zle vedú teplo (azbest, sadze, vodný kameň).

Sadze bráni prestupu tepla zo spalín do steny kotla (vedie teplo 100x horšie ako oceľ), čo vedie k nadmernej spotrebe paliva, zníženiu produkcie pary alebo horúcej vody. V prítomnosti sadzí stúpa teplota spalín. To všetko vedie k zníženiu účinnosti kotla. Počas prevádzky kotla každú hodinu podľa prístrojov (logometer) sa regulujú t spaliny, ktorých hodnoty sú uvedené v režimová mapa kotol. Ak sa zvýši t spalín, potom je výhrevná plocha fúkaná.

Mierka sa tvorí vo vnútri rúr (vedie teplo 30-50 krát horšie ako oceľ), čím sa znižuje prenos tepla zo steny kotla do vody, v dôsledku čoho sa steny prehrievajú, deformujú a prasknú (prasknutie rúrok kotla). Váha vedie teplo 30-50 krát horšie ako oceľ

Konvekcia -

Prenos tepla miešaním alebo pohybom častíc medzi sebou (charakteristické len pre kvapaliny a plyny). Rozlišujte medzi prirodzenou a nútenou konvekciou.

prirodzená konvekcia- voľný pohyb kvapalín alebo plynov v dôsledku rozdielu hustôt nerovnomerne zahriatych vrstiev.

nútená konvekcia- nútený pohyb kvapaliny alebo plynov v dôsledku tlaku alebo vákua vytvoreného čerpadlami, odsávačmi dymu a ventilátormi.

Spôsoby zvýšenia prenosu tepla konvekciou:

§ Zvýšenie prietoku;

§ Turbulizácia (vírenie);

§ Zväčšenie vykurovacej plochy (v dôsledku inštalácie rebier);

§ Zvýšenie teplotného rozdielu medzi vykurovacím a ohrievaným médiom;

§ Protiprúdový pohyb médií (protiprúd).

Emisie (žiarenie) -

Výmena tepla medzi telesami umiestnenými vo vzájomnej vzdialenosti v dôsledku sálavej energie, ktorej nositeľmi sú elektromagnetické kmity: dochádza k premene tepelnej energie na energiu sálavého a naopak, zo sálavej energie na tepelnú energiu.

Žiarenie je najúčinnejší spôsob prenosu tepla, najmä ak má skúmané teleso vysokú teplotu a lúče smerujú kolmo na vyhrievaný povrch.

Na zlepšenie prenosu tepla sálaním v peciach kotlov sú zo žiaruvzdorných materiálov usporiadané špeciálne štrbiny, ktoré sú tak emitormi tepla, ako aj stabilizátormi horenia.

Vykurovacia plocha kotla je plocha, z ktorej je na jednej strane obmývaná plynmi a na druhej strane vodou.

Diskutované vyššie 3 typy výmeny tepla vzácne v čistej forme. Takmer jeden typ prenosu tepla je sprevádzaný ďalším. V kotli sú prítomné všetky tri typy prenosu tepla, čo sa nazýva komplexný prenos tepla.

V kotlovej peci:

A) z plameňa horáka na vonkajší povrch rúrok kotla - sálaním.

B) od vznikajúcich spalín do steny – konvekcia

C) od vonkajšieho povrchu steny potrubia k vnútornej - tepelná vodivosť.

D) z vnútorného povrchu steny potrubia do vody, cirkulácia po povrchu - konvekcia.

Prenos tepla z jedného média do druhého cez deliacu stenu sa nazýva prenos tepla.

Voda, vodná para a jej vlastnosti

Voda je najjednoduchšia chemická zlúčenina vodíka a kyslíka, ktorá je za normálnych podmienok stabilná, najvyššia hustota vody je 1 000 kg / m 3 pri t \u003d 4 ° C.

Voda, ako každá kvapalina, podlieha hydraulickým zákonom. Takmer sa nezmršťuje, preto má schopnosť prenášať na ňu vyvíjaný tlak vo všetkých smeroch rovnakou silou. Ak je niekoľko nádob rôznych tvarov navzájom spojených, potom bude hladina vody všade rovnaká (zákon komunikujúcich nádob).

Podobné informácie.

vodná para - pracovná kvapalina v parných turbínach, parných strojoch, jadrových elektrárňach, chladivo v rôznych výmenníkoch tepla.

Para - plynné teleso v stave blízkom vriacej kvapaline.

odparovanie - proces premeny látky z kvapalného do skupenstva pary.

Odparovanie - odparovanie, ku ktorému dochádza vždy pri akejkoľvek teplote z povrchu kvapaliny.

Pri určitej teplote, v závislosti od charakteru kvapaliny a tlaku, pod ktorým sa nachádza, dochádza k vyparovaniu celej hmoty kvapaliny. Tento proces sa nazýva vriaci .

Opačný proces odparovania sa nazýva kondenzácia . Kondenzácia, podobne ako vyparovanie, prebieha pri konštantnej teplote.

Proces, pri ktorom sa tuhá látka mení priamo na paru, sa nazýva sublimácia . Opačný proces prechodu pár do tuhého skupenstva sa nazýva desublimácia .

Pri odparovaní kvapaliny v uzavretom priestore (v parných kotloch) súčasne nastáva opačný jav - kondenzácia pary. Ak sa rýchlosť kondenzácie rovná rýchlosti vyparovania, nastane dynamická rovnováha. Para má v tomto prípade maximálnu hustotu a je tzv bohatý trajekt .

Ak je teplota pary vyššia ako teplota nasýtenej pary rovnakého tlaku, potom sa takáto para nazýva prehriaty .

Rozdiel medzi teplotou prehriatej pary a teplotou nasýtenej pary pri rovnakom tlaku sa nazýva stupeň prehriatia .

Pretože špecifický objem prehriatej pary je väčší ako špecifický objem nasýtenej pary, hustota prehriatej pary je menšia ako hustota nasýtenej pary. Preto je prehriata para nenasýtená.

V momente odparenia poslednej kvapky kvapaliny v obmedzenom priestore bez zmeny teploty a tlaku (teda keď sa kvapalina prestane odparovať), suchý nasýtený para . Stav takejto pary určuje jeden parameter – tlak.

Mechanická zmes suchých a drobných kvapôčok kvapaliny sa nazýva mokré trajekt .

Hmotnostný podiel suchej pary v mokrej pare - stupeň suchosti X:

x=m cn /m vp , (6.7)

kde m cn- hmotnosť suchej pary v mokrom; m vp je hmotnosť mokrej pary.

Hmotnostný zlomok pri kvapaliny vo vlhkej pare - stupňa vlhkosť :

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

6.4. Charakteristika vlhkého vzduchu

Atmosférický vzduch, pozostávajúci hlavne z kyslíka, dusíka, oxidu uhličitého, vždy obsahuje nejakú vodnú paru.

Zmes suchého vzduchu a vodnej pary je tzv mokré vzduchu . Vlhký vzduch pri danom tlaku a teplote môže obsahovať rôzne množstvá vodnej pary.

Zmes suchého vzduchu a nasýtenej vodnej pary je tzv nasýtené mokré vzduchu . V tomto prípade je maximálne možné množstvo vodnej pary pre danú teplotu vo vlhkom vzduchu. Keď sa tento vzduch ochladí, vodná para bude kondenzovať. Parciálny tlak vodnej pary v tejto zmesi sa rovná tlaku nasýtenia pri danej teplote.

Ak vlhký vzduch obsahuje vodnú paru v prehriatom stave pri danej teplote, potom sa nazýva nenasýtené . Keďže neobsahuje maximálne možné množstvo vodnej pary pre danú teplotu, je schopný ďalšieho zvlhčovania. Tento vzduch sa používa ako sušiaci prostriedok v rôznych sušičkách.

Podľa Daltonovho zákona tlak R vlhký vzduch je súčet parciálnych tlakov suchého vzduchu R v a vodná para R P :

p = p v + p P . (6.9)

Maximálna hodnota p P pri danej teplote vlhkého vzduchu je tlak nasýtenej vodnej pary p n .

Na zistenie parciálneho tlaku pary sa používa špeciálne zariadenie - vlhkomer . Toto zariadenie sa používa na určenie rosný bod , teda teplotu t p do ktorého sa vzduch musí ochladiť pri konštantnom tlaku, aby sa nasýtil.

Pri znalosti rosného bodu je možné určiť parciálny tlak pary vo vzduchu z tabuliek ako saturačný tlak p n zodpovedajúce rosnému bodu t p .

Absolútna vlhkosť vzduch sa nazýva množstvo vodnej pary v 1 m 3 vlhkého vzduchu. Absolútna vlhkosť sa rovná hustote pary pri jej parciálnom tlaku a teplote vzduchu t n .

Pomer absolútnej vlhkosti nenasýteného vzduchu pri danej teplote k absolútnej vlhkosti nasýteného vzduchu pri rovnakej teplote sa nazýva príbuzný vlhkosť vzduchu

φ=s P /s n alebo φ= (s P /s n) 100 %, (6,10)

Pre suchý vzduch φ =0, pre nenasýtené φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Ak považujeme vodnú paru za ideálny plyn, podľa Boyleovho-Mariotteho zákona možno pomer hustôt nahradiť pomerom tlakov. potom:

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

Hustotu vlhkého vzduchu tvoria masy suchého vzduchu a vodnej pary obsiahnutých v 1 m 3 objemu:

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

Molekulová hmotnosť vlhkého vzduchu je určená vzorcom:

μ =28,95–10,934φ∙ p n / p . (6.13)

hodnoty p n a v′′ pri teplote vzduchu t prevzaté z tabuľky vodnej pary, φ - podľa psychrometra, p- barometrom.

Obsah vlhkosti je pomer hmotnosti pary k hmotnosti suchého vzduchu:

d = M P /M v , (6.14)

kde M P , M v- masy pary a suchého vzduchu vo vlhkom vzduchu.

Vzťah medzi vlhkosťou a relatívnou vlhkosťou:

d=0,622φ· p n ·/( p - φ· p n). (6.15)

Plynová konštanta:

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

Platí aj nasledujúci vzorec:

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

Objem vlhkého vzduchu na 1 kg suchého vzduchu:

V ow.v = RT/p. (6.17)

Špecifický objem vlhkého vzduchu:

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

Špecifická hmotnostná tepelná kapacita zmesi pary a vzduchu:

s cm = s v +d s P . (6.18)

Pre prírodu okolo nás má vodná para veľký význam. Nachádza sa v atmosfére, využíva sa v technike a slúži ako neoddeliteľná súčasť procesu vzniku a rozvoja života na Zemi.

Učebnice fyziky hovoria, že vodná para je to, čo môže každý pozorovať pri zapálení kanvice. Po chvíli z jeho hubice začne unikať prúd pary. Tento jav je spôsobený tým, že voda môže byť v rôznych, ako fyzici definujú, stavoch agregácie – plynná, tuhá, kvapalná. Takéto vlastnosti vody vysvetľujú jej všeobjímajúcu prítomnosť na Zemi. Na povrchu - v kvapalnom a pevnom stave, v atmosfére - v plynnom stave.

Táto vlastnosť vody a jej postupný prechod do rôznych stavov vzniká v prírode. Kvapalina sa vyparuje z povrchu, stúpa do atmosféry, je transportovaná na iné miesto vo forme vodnej pary a tam padá ako dážď, čím poskytuje potrebnú vlhkosť na nové miesta.

V skutočnosti funguje akýsi parný stroj, ktorého zdrojom energie je Slnko. V uvažovaných procesoch vodná para dodatočne ohrieva planétu v dôsledku jej odrazu tepelného žiarenia Zeme späť na povrch, čo spôsobuje skleníkový efekt. Ak by nebolo takého druhu „vankúša“, potom by teplota na povrchu planéty bola o 20 °C nižšia.

Ako potvrdenie vyššie uvedeného si môžeme pripomenúť slnečné dni v zime aj v lete. V teplom období je vysoká a atmosféra ako v skleníku ohrieva Zem, kým v zime pri slnečnom počasí niekedy dochádza k najvýraznejším prechladnutiam.

Ako všetky plyny, aj vodná para má určité vlastnosti. Jedným z parametrov, ktoré ich určujú, bude hustota vodnej pary. Podľa definície ide o množstvo vodnej pary obsiahnuté v jednom kubickom metri vzduchu. V skutočnosti sa takto definuje to druhé.

Množstvo vody vo vzduchu sa neustále mení. Závisí to od teploty, tlaku, terénu. Vlhkosť v atmosfére je pre život mimoriadne dôležitý parameter a neustále sa sleduje, na čo sa používajú špeciálne prístroje - vlhkomer a psychrometer.

Zmena vlhkosti je spôsobená tým, že sa mení obsah vody v okolitom priestore v dôsledku procesov vyparovania a kondenzácie. Kondenzácia je opakom vyparovania, v tomto prípade sa para začne meniť na kvapalinu a tá padá na povrch.

V tomto prípade sa môže v závislosti od teploty okolia vytvárať hmla, rosa, námraza, ľad.

Keď sa teplý vzduch, voda, dostane do kontaktu so studenou zemou, vytvorí sa rosa. V zime sa pri nízkych teplotách vytvorí námraza.

Trochu iný efekt nastáva, keď vstúpi studený vzduch, alebo vzduch zohriaty počas dňa sa začne ochladzovať. V tomto prípade sa tvorí hmla.

Ak je teplota povrchu, na ktorom para kondenzuje, záporná, vzniká ľad.

Množstvo prírodných javov, ako je hmla, rosa, námraza, ľad, teda vďačí za svoj vznik vodnej pare obsiahnutej v atmosfére.

V tejto súvislosti stojí za zmienku tvorba oblačnosti, ktorá sa tiež najviac priamo podieľa na tvorbe počasia. Voda, ktorá sa vyparuje z povrchu a mení sa na vodnú paru, stúpa nahor. Po dosiahnutí výšky, kde začína kondenzácia, sa mení na kvapalinu a tvoria sa oblaky. Môžu byť viacerých typov, no vzhľadom na riešenú problematiku je dôležité, aby sa podieľali na vytváraní skleníkového efektu a transporte vlhkosti na nové miesta.

Prezentovaný materiál ukazuje, čo je vodná para, popisuje jej vplyv na životné procesy prebiehajúce na Zemi.

Vodná para sa vyrába v parných kotloch pri konštantnom tlaku a konštantnej teplote. Najprv sa voda zohreje na bod varu (zostáva konštantný) alebo teplotu nasýtenia. . Ďalším ohrevom sa vriaca voda mení na paru a jej teplota zostáva konštantná, kým sa voda úplne neodparí. Var je proces vyparovania v celom objeme kvapaliny. Odparovanie - odparovanie z povrchu kvapaliny.

Prechod látky z kvapalného do plynného skupenstva sa nazýva odparovanie a z plynného stavu na kvapalinu kondenzácia . Množstvo tepla, ktoré sa musí odovzdať vode, aby sa pri bode varu zmenilo z kvapalného stavu na parný, sa nazýva teplo vyparovania .

Množstvo tepla potrebného na vykurovanie 1 kg vody na 1 0 C je tzv tepelná kapacita vody . = 1 kcal/kg. stupeň

Bod varu vody závisí od tlaku (existujú špeciálne tabuľky):

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

Pri teplote vody v kotolniach na výstupe 150°C a spiatočke t v-

pri 70°C každý kg vody nesie 80 kcal teplo.

V systémoch zásobovania parou 1 kg vodou parený prenosný cca 600 kcal teplo.

Voda je prakticky nestlačiteľná. Zaberá najmenší objem t=+4°С. o t nad a pod +4°C sa objem vody zväčší. Teplota, pri ktorej začína kondenzácia prebytočnej vodnej pary, sa nazýva t „rosný bod“.

Rozlišujte nasýtenú parou a prehriaty. Počas vyparovania niektoré z molekúl odlietajú z povrchu kvapaliny a vytvárajú nad ňou paru. Ak je teplota kvapaliny udržiavaná konštantná, t. j. teplo je do nej nepretržite dodávané, potom sa počet unikajúcich molekúl zvýši, zatiaľ čo v dôsledku chaotického pohybu molekúl pary súčasne s tvorbou pary dochádza k opačnému procesu. - kondenzácia, pri ktorej sa časť molekúl pary vracia späť do kvapaliny.

Ak k vyparovaniu dôjde v uzavretej nádobe, množstvo pary sa bude zvyšovať, kým sa nedosiahne rovnováha, t. j. množstvo kvapaliny a pary sa nestane konštantným.

Para, ktorá je v dynamickej rovnováhe so svojou kvapalinou a má s ňou rovnakú teplotu a tlak, sa nazýva nasýtená para.

Vlhká nasýtená para, nazývaná para, v ktorej sú kvapôčky kotlovej vody; nasýtená para bez vodných kvapiek sa nazýva suchá nasýtená para .

Podiel suchej nasýtenej pary v mokrej pare sa nazýva stupeň suchosti pary (x). V tomto prípade bude obsah vlhkosti pary rovný 1 - X. Pre suchú nasýtenú paru x = 1. Ak sa suchej nasýtenej pare odovzdáva teplo pri konštantnom tlaku, získa sa prehriata para. Teplota prehriatej pary je vyššia ako teplota kotlovej vody. Prehriata para sa získava zo suchej nasýtenej pary v prehrievačoch, ktoré sú inštalované v spalinách kotla.

Použitie mokrej nasýtenej pary nie je žiadúce, pretože pri jej pohybe parovodom vznikajú hydraulické rázy (prudké rázy vo vnútri potrubia) kondenzátu, ktorý sa hromadí v armatúrach, na oblúkoch a v nízkych miestach parovodov, ako aj v parných čerpadlách. , sú možné. Prudký pokles tlaku v parnom kotli na atmosférický tlak je veľmi nebezpečný, ku ktorému môže dôjsť v dôsledku núdzového narušenia pevnosti kotla, pretože teplota vody pred takouto zmenou tlaku bola nad 100 ° C, potom prebytočné teplo sa vynakladá na odparovanie, ku ktorému dochádza takmer okamžite. Množstvo pary prudko stúpa, čo vedie k okamžitému zvýšeniu tlaku v kotle a k vážnemu poškodeniu. Čím väčší je objem vody v kotle a čím vyššia je jej teplota, tým väčšie sú následky takéhoto zničenia. Objem pary je 1700-krát väčší ako objem vody.

Prehriata para - para s vyššou teplotou ako nasýtená para pri rovnakom tlaku - nemá vlhkosť. Prehriata para sa vyrába v špeciálnom prehrievači, kde sa suchá nasýtená para ohrieva spalinami. Pri vykurovaní kotolní sa nepoužíva prehriata para, takže tu nie je prehrievač.

Hlavné vlastnosti nasýtenej pary:

1) t sat. para = t kip. voda pri danom R

2) t.v. voda závisí od Rpary v bojleri

3) nasýtená para kondenzuje.

Hlavné vlastnosti prehriatej pary:

1) prehriata para nekondenzuje

2) t prehriatej pary nezávisí od tlaku pary v kotle.

(Schéma na získanie pary v parnom kotli) (karty na strane 28 sú voliteľné)