Вы здесь

Виды пара


Физико-химические основы тепловлажностной обработки

тепловлажностный ямный пропарочный установка

Виды пара

Известно, что любое вещество в зависимости от внешних условий (давления и температуры) может находиться в газообразном, жидком и твердом агрегатных состояниях, или фазах, а также одновременно находиться в двух или трех состояниях.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым переходом, или фазовым превращением. Вещество в разных агрегатных состояниях имеет различные свойства, в частности плотность. Это различие объясняется характером межмолекулярного взаимодействия.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением, из жидкого в газообразное - испарением, из твердого в газообразное - сублимацией. Обратные процессы соответственно называются затвердеванием, или кристаллизацией, конденсацией и десублимацией.

Процесс получения пара из жидкости может осуществляться испарением и кипением. Испарением называется парообразование, происходящее только со свободной поверхности жидкости и при любой температуре.

Кипением называется бурное парообразование по всей массе жидкости, которое происходит при сообщении жидкости через стенку сосуда определенного количества теплоты. При этом образовавшиеся у стенок сосуда и внутри жидкости пузырьки пара, увеличиваясь в объеме, поднимаются на поверхность жидкости.

Процесс парообразования начинается при достижении жидкостью температуры кипения, которая называется температурой насыщения tн и на протяжении всего процесса остается неизменной. Температура кипения, или температура насыщения, tн зависит от природы вещества и давления, причем с повышением давления tн увеличивается. Давление, соответствующее tн называется давлением насыщения рн.

Насыщенным паром называют пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью. Насыщенный пар по своему состоянию бывает сухим насыщенным и влажным насыщенным.

Сухой насыщенный пар представляет собой пар, не содержащий капель жидкости и имеющий температуру насыщения (t=tн) при данном давлении.

Влажный насыщенный пар - это равновесная смесь, состоящая из капель жидкости, находящейся при температуре кипения, и сухого насыщенного пара.

Отношение массы сухого насыщенного пара mс.п. к массе влажного насыщенного параmв.п. называется степенью сухости х влажного пара, то есть

тепловлажностный ямный пропарочный установка

Очевидно, что для жидкости х=0, для сухого насыщенного пара х=1.

Если к сухому насыщенному пару продолжать подводить теплоту, то его температура увеличится. Пар, температура которого при данном давлении больше, чем температура насыщения (t>tн), называется перегретым. Другими словами говоря перегретый пар - это пар, находящийся при температуре, превышающей температуру кипения жидкости при давлении, равном давлению перегретого пара. Величина превышения температурой пара температуры кипения жидкости называется степенью перегрева пара.

Водяной пар является реальным рабочим телом и может находиться в трёх состояниях: влажного насыщения, сухого насыщения и в перегретом состоянии. Для технических нужд водяной пар получают в паровых котлах (парогенераторах), где специально поддерживается постоянное давление.

Советскими учеными М.П. Вукаловичем и И.И. Новиковым в 1939 г. было получено уравнение для реальных газов с учетом ассоциации и диссоциации их молекул. В общем виде это уравнение записывается в следующей форме:

Коэффициенты А и В определяют из равенств:

Приведенное уравнение можно применять к любому реальному газу, и в частности к перегретому водяному пару. Но в связи с тем, что практически это сложное уравнение использовать трудно, с его помощью были вычислены основные физические величины перегретого водяного пара при различных р и Т, составлены таблицы и построена диаграмма в is-координатах, на основании которых и проводятся расчеты процессов изменения состояния водяного пара.

Параметры пара.

Жидкость. Удельный объем воды при 0° и различных давлениях одинаков и равен 0,001 м3/кг (v0'). При температурах насыщения и различных давлениях удельный объем воды (v') изменяется в узком диапазоне - от 0,001 (tн = 0°) и pн = 0,61 кПа) до 0,003147 м3/кг (tн = tк= 374.116° и pн = pк= 22,1145 МПа). Количество теплоты q', расходуемой при p=const на нагревание 1 кг воды от 0° до температуры tн, характеризует теплоту жидкости. Очевидно, (где от давления и температуры, определяется по эмпирическим формулам).

В соответствии с первым законом термодинамики q = U + А имеем

q' = U' - U'0+р (v' - v) (а)

т.к. при давлениях ниже p = 4 МПа внешняя работа А незначительна, ей можно пренебречь, поэтому q'U' (б)

При определении энтальпии имеем

i' = U' + pv',

i' = q' + U'0 - р (v' - v0) + pv' = q' + U'0 +pv'0 =q' + pv'0

Теплоемкость воды:

(3)

Считая, что Ср = 4,19 кДж/(кr*К) const, энтропия

(4)

Сухой насыщенный пар. Состояние cyxoгo насыщенного пара, который получается в результате подогрева воды до tн, а затем полного ее испарения, определяется одним параметром р или tн (см. Рис. 1). Поэтому все остальные параметры cyxoгo пара (v», s», i» и т:' д.) находят по таблицам насыщенных паров в зависимости от давления или температуры.

Уравнение первого закона термодинамики для процесса парообразования имеет вид:

r = U» - U' + р (v» - v').

Обозначая U» - U' = и р (v» - v') =, получим: r = (где внутренняя и внешняя теплота парообразования.)

Внутреннюю энергию cyxoгo пара определяют по формуле:

U» =

Энтальпию сухого пара определяют:

i''= U»+ pv'',

Энтропию:

s» = s' + (5)

Рис. 1 Диаграмма парообразования

Удельный объем сухого насыщенного пара v» определяется исходя из уравнения:

Влажный насыщенный пар. Состояние влажного пара в отличие от cyxoгo характеризуется двумя параметрами: pн (или Tн) и степенью сухости х. Все параметры влажного пара снабжаются индексом х: например vx, U х, ix и т.д. Удельный объем влажноuо пара vx как объем смеси, состоящей из (1-х) кг кипящей воды и х кг cyxoгo пара, находят из равенства vx =(1-х) v' + хv» откуда,

(7)

Для вычисления Uх используют соотношение:

Uх = (8)

Энтальпия:

(9)

Энтропия:

= s' + (10)

Перегретый пар. Свойства перегретого пара резко отличаются от свойств насыщенного пара и приближаются к свойствам газов и тем больше, чем больше eгo перегрев.

Количество теплоты, необходимой для перевода 1 кг cyxoгo насыщенного пара при постоянном давлении в перегретый с температурой t, называют теплотой перегрева qпер, и определяют по выражению:

Внутреннюю энергию перегретого пара U находят из равенства:

Энтальпию перегретого пара i определяют по известному соотношению i = U + pv или

Энтропию во время процесса перегрева (см. Рис. 1) от до Т вычисляют:

Page 2

Химико-минералогический состав портландцемента и его твердение

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). Портландцемент - продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса (3-5%). Клинкер представляет собой зернистый материал («горошек»), полученный обжигом до спекания (при 1450°С) сырьевой смеси, состоящей в основном из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликатов (глины, мергеля, доменного шлака и др.). Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания портландцемента.

Для производства портландцемента имеются неограниченные сырьевые ресурсы в виде побочных продуктов промышленности (шлаков, зол, шламов) и распространенных карбонатных и глинистых горных пород. Автоматизация производственных процессов и переход к производству цемента на заводах-автоматах значительно снижают потребление энергии и трудоемкость, позволяют значительно увеличить выпуск цемента в соответствии с гигантским масштабом строительства в нашей стране.

Производство портландцемента - сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий: добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов известняка и глины; приготовление сырьевой смеси; обжиг сырьевой смеси до спекания - получение клинкера; помол клинкера с добавкой гипса - получение портландцемента. Обеспечению заданного состава и качества клинкера подчинены все технологические операции.

Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе). Главными являются: СаО - 63-66%, Si02 - 21 -24%, Аl2 Оз - 4-8% и Fe203 - 2-4%, суммарное количество которых составляет 95 - 97%. В небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, SiO3, Na20, К20, ТiO2, Сr20з и Р2О5. В процессе обжига, доводимого до спекания, главные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферрит кальция в виде минералов кристаллической структуры, а некоторая часть их входит в стекловидную фазу.

Минеральный состав клинкера. Основными минералами клинкера являются: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция.

Алит 3Ca0*Si02 (или C3S) - самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45-60%.

Белит 2Ca0*Si02 (или C2S) - второй по важности и содержанию (20-30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента.

Трехкалъциевый алюминат (или С3А) - в клинкере содержится в количестве 4-12% - самый активный клинкерный минерал, быстро взаимодействует с водой. Является причиной сульфатной коррозии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержание С3А ограничено 5%.

Четырехкальциевый алюмоферрит (или C.AF) - в клинкере содержится в количестве 10-20%. Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между C3S и C2S.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5-15%, оно состоит в основном из СаО, А1203, Fе203, MgO, К20, Na20.

Содержание свободных СаО и MgO не должно превышать соответственно 1% и 5%. При более высоком их содержании снижается качество цемента и может проявиться неравномерное изменение его объема при твердении, связанное с переходом СаО в Са(ОН)2 и MgO в Mg(OH)2.

Щелочи (Na20, К20) входят в алюмоферритную фазу клинкера, а также присутствуют в цементе в виде сульфатов. Содержание щелочей в портландцементе ограничивается до 0,6% в случае применения заполнителя (песка, гравия), содержащего реакционно-способные опаловидные модификации двуоксида кремния, из-за опасности растрескивания бетона в конструкции.

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения. Вначале, в течение 1-3 ч после затворения цемента водой, оно пластично и легко формуется. Потом наступает схватывание, заканчивающееся через 5-10 ч после затворения; в это время цементное тесто загустевает, утрачивая подвижность, по его механическая прочность еще невелика. Переход загустевшего цементного теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения, которое характерно заметным возрастанием прочности. Твердение при благоприятных условиях длится годами - вплоть до полной гидратации цемента.

Химические реакции. Сразу после затворения цемента водой начинаются химические реакции. Уже в начальной стадии процесса гидратации цемента происходит быстрое взаимодействие алита с водой с образование гидросиликата кальция и гидроксида:

2 (3Ca0*Si02) + 6Н20 = 3Ca0*2Si02 ЗН20 + ЗСа(ОН)2.

После затворения гидроксид кальция образуется из алита, так как белит гидратируется медленнее алита и при его взаимодействии с водой выделяется меньше Са(ОН)2, что видно из уравнения химической реакции:

2 (2CaO*SiО2) + 4Н20 = ЗСа0*2SiО2*ЗН20 + Са(ОН)2.

Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция:

3СаО*Аl2О3 + 6Н20 = ЗСа0*А1203*6Н20.

Для замедления схватывания при помоле клинкера добавляют небольшое количество природного гипса (3-5% от массы цемента). Сульфат кальция играет роль химически активной составляющей цемента, реагирующей с трехкальциевым алюминатом и связывающей его в гидросульфоалюминат кальция (минерал эттрингит) в начале гидратации портландцемента:

ЗСаО*А1203 + 3 (CaS04-2h30) + 26Н20 = ЗСаО*А1203*3CaSO4*32h3O.

В насыщенном растворе Са(ОН)2 эттрингит сначала выделяется в коллоидном тонкодисперсном состоянии, осаждаясь на поверхности частиц ЗСаО*Аl2Оз, замедляет их гидратацию и затягивает начало схватывания цемента. Кристаллизация Ca(OH)2 из пересыщенного раствора понижает концентрацию гидроксида кальция в растворе, и эттрингит уже образуется в виде длинных иглоподобных кристаллов. Кристаллы этфингита и обусловливают раннюю прочность затвердевшего цемента. Эттрингит, содержащий 31-32 молекулы кристаллизационной воды, занимает примерно вдвое больший объем по сравнению с суммой объемов реагирующих веществ (С3А и сульфат кальция). Заполняя поры цементного камня, эттрингит повышает его механическую прочность и стойкость. Структура затвердевшего цемента улучшается еще и потому, что предотвращается образование в нем слабых мест в виде рыхлых гидроалюминатов кальция.

Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется на гидроалюминат и гидроферрит:

4СаО*Аl2Оз*Fe2Оз + m*Н20 = 3СаО*Аl2Оз*6Н20 + Ca0*Fe203*nН2О.

Гидроалюминат связывается добавкой. природного гипса, как указано выше, а гидроферрит входит в состав цементного геля.

Кроме описанных химических преобразований, протекающих при твердении цемента, большое значение имеют физические и физико-химические процессы, которые сопровождают химические реакции и приводят при затворении водой к превращению цемента сначала в пластичное тесто, а затем в прочный затвердевший камень.

В конечном виде цементный камень представляет собой неоднородную систему - сложный конгломерат кристаллических и коллоидных гидратных образований, непрореагировавших остатке цементных зерен, тонкораспределенных воды и воздуха. Его называют иногда микробетоном. [4], [5].

Page 3
< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >
   

Перейти к загрузке файла

Тепловлажностная обработка бетона предусматривает воздействие теплой и влажной среды с условием сохранения влаги в материале. Такая обработка происходит в паровоздушной среде при относительной влажности близкой к 100%. При этом если температура среды в камере ниже 100 град. С, а давление равно барометрическому, то камера будет заполнена насыщенным паром с примесью воздуха; если же температура среды равна 100 град. С, то камеры заполняется чистым насыщенным паром без примеси воздуха.

При нагреве бетона пар, отдавая свою теплоту, конденсируется на поверхности бетона. При этом меняется как температура, так и влагосодержание поверхности бетона и среды. Эти процессы определяют условия внешнего тепло- и массообмена.

От этих условий зависят скорость нагрева изделия и степень увлажнения его поверхности, а также температурное поле в установке находится воздух, а давление среды Ру равно атмосферному. после заполнения камеры паром общее давление в установке сохраняется равным атмосферному и складывается из парциального давления водяного пара Рп' и парциального давлении воздуха Рв':

Ру= Рп'+ Рв'=0,1 МПа

Поступающий насыщенный пар попадает на более холодную поверхность материала, конденсируется с образованием пленки конденсата. Поверхность материала нагревается и ее температура tп.м. возрастает и стремится к температуре паровоздушной среды tп.с..

У поверхности пленки конденсата парциальное давление пара снижается до Р»в, а парциальное давление воздуха возрастает до Р»в.

При этом на стороне пленки конденсата, обращенной к поровоздушной смеси, температура tж приближается к температуре насыщения tн при парциальном давлении пара Рп».

Удельный поток теплоты (qт), при толщине пленки (:

(15)

где коэффициент теплопроводности пленки конденсата.

Удельный поток теплоты пара (qп), конденсирующегося на поверхности,

(16)

где коэффициент массообмена при конденсации, парциальное давление водяного пара в установке; парциальное давление водяного пара у поверхности изделия.

Теплота отдаваемая паром при конденсации:

(17)

где r - теплота парообразования; удельная масса конденсирующего пара.

Дополнительный перенос теплоты от паровоздушной смеси к пленке конденсата, т.е. удельный поток теплоты:

(18)

где коэффициент теплоотдачи от паровоздушной смеси к пленке конденсата, т.е. удельный поток теплоты.

Удельный поток массы влаги, испаряемой с поверхности изотермической выдержке:

(19)

Основной задачей при изучении внутреннего тепломассообмена при тепловлажностной обработке является определение удельных потоков теплоты и массы. Удельный поток теплоты внутрь материала от нагретой и дополнительно увлажняемой поверхности

(20)

где градиент температуры; i - удельное теплосодержание потока массы; плотность удельного потока массы.

Общее уравнение потока массы в материале представляют собой сумму плотностей частных потоков (:

(21)

С учетом переноса массы уравнение удельного потока теплоты имеет вид:

(22)

где аm - коэффициент потенциалопроводности; плотность абсолютно сухого материала; термоградиентный коэффициент, учитывающий термовлагоопроводность материала; коэффициент, учитывающий влияние на массоперенос перепада давления. Для анализа этого уравнения рассматривают замкнутую систему процесса тепловлажностной обработки. Длительность процесса тепловлажностной обработки бетона определяют составом бетонной смеси, параметрами теплоносителя и условиями взаимодействия теплоносителя с бетонной смесью. Входные параметры бетонной смеси следующие: плотность теплопроводность , теплоемкость , влагосодержание , температура прочность . Теплоноситель характеризуется температурой и относительной влажностью . Выходными параметрами бетонной смеси являются: плотность , теплопроводность , теплоемкость , влагосодержание , температура прочность . Выходные параметры теплоносителя характеризуется температурой и относительной влажностью . Условия взаимодействия теплоносителя с бетонной смесью характеризуется параметрами: коэффициентом потенциалопроводности , длительностью тепловой обработки , характеристикой, учитывающей отношение объема изделия к его открытой поверхности, .

C учетом этих параметров можно составить схему изучения тепловлажностной обработки (Рис. 2).

Рис. 2. Блок - схема процесса тепловлажностной обработки

studbooks.net

Что такое пар? Виды пара

В статье рассказывается о том, что такое пар, какие виды его бывают и как используют водяной пар в промышленности и быту.

Физика

Одной из основных наук, которые помогают узнать устройство окружающего мира и некоторых его процессов, является физика. Вокруг нас ежесекундно протекает множество интересных реакций. Ко многим из них мы давно привыкли и внимания на них не обращаем. Более того, в повседневной жизни мало кто задумывается о природе горения Солнца, или возникновения водяного пара, который оказывает огромное влияние на климат. И пусть описанные выше процессы изучены довольно хорошо, мы все же рассмотрим вопрос о том, что такое пар. Кстати, образовываться он может в результате не только кипения или испарения воды, но и других реакций разных веществ, но обо всем по порядку.

Определение

Паром называют газообразное состояние вещества при условии, что эта его фаза находится в равновесии с иными агрегатными состояниями данной материи. Сам же процесс, в результате которого и появляется пар, принято называть парообразованием, а обратный процесс – конденсацией. Так что теперь мы знаем, что такое пар. К слову, обычно при упоминании слова «пар» почти всегда люди имеют в виду тот пар, что получен из обычной воды, хотя, как упоминалось выше, это агрегатное состояние могут принимать многие вещества.

Помимо этого, принято выделять два основных вида: насыщенный и ненасыщенный. Но определения эти применимы лишь по отношению к веществам, которые являются химически чистыми. Разберем их более подробно.

Что такое ненасыщенный пар?

Так называют его тогда, когда он не смог достигнуть равновесия, называемого динамическим, по отношению к жидкости, из которой был образован. Часто подобное определение путают с термодинамическим, что неправильно. Если сравнивать давление ненасыщенного пара с насыщенным, то оно всегда будет иметь меньшее значение.

Когда на поверхности жидкости появляется ненасыщенный пар, процесс его образования протекает быстрее и преобладает над процессом обратным (как мы уже говорили, он называется конденсацией). И в результате постепенно жидкости становится все меньше.

Теперь же рассмотрим, что такое насыщенный пар.

Насыщенный пар

Насыщенным пар называют в том случае, когда он смог достичь динамического равновесия с жидкостью, из которой и был получен. Если говорить проще, то в таком случае испарение равняется конденсированию, и в отличие от ситуации с ненасыщенным паром количество жидкости может оставаться неизменным. Теперь мы знаем, что такое пар и о его видах.

Если к примеру, сжимать пар, который находится в равновесии со своей жидкостью, то баланс этот постепенно исчезнет, и конденсация будет становиться все сильнее до тех пор, пока из-за изменения плотности газообразного вещества динамическое равновесие не восстановится снова.

В зависимости от типа жидкости, динамическое равновесие с паром проявляется при разных значениях его плотности. Связано это с тем, что все вещества имеют разную силу межмолекулярного притяжения.

Водяной пар

И все же наиболее часто под этим словом люди понимают именно газообразное состояние всем привычной воды. Если заглянуть в энциклопедию, то можно отыскать основные определяющие пар характеристики: отсутствие цвета, запаха и получение его, собственно, из воды.

Все мы неоднократно замечали его, будь то кипячение воды для приготовления пищи или же испарение влаги с горячего асфальта после дождя. Но если задуматься и вспомнить периоды промышленной и технологической революции, становится понятно, что большое значение в жизни человека имеет пар. Физика этого явления такова, что газообразное состояние воды занимает объем в десятки раз больший, чем исходный ее жидкий вид. Именно это наблюдение в свое время дало толчок для развития техники.

Началось все с первых паровых двигателей, а чуть позже «самодвижущихся» повозок, как называли транспортные средства с такими моторами. Но подобные автомобили очень долго доводились до рабочего состояния, имели низкую скорость и плохую управляемость. Все изменилось лишь с изобретением паровозов.

Помимо этого, вода также является хорошим теплоносителем и ее используют во многих системах охлаждения, и если контур их не замкнут, то результате тоже появляется пар. В наше время ее иногда дпже специально доводят до газообразного состояния, но не в примитивных двигателях, а на атомных станциях, где паром вращают турбины электрогенераторов.

Большое значение испарившаяся вода имеет и в климате. Поднявшись на высоту, где температура значительно ниже, пар конденсируется и выпадает на поверхность земли в виде дождей. Практически так же появляется и снег.

Ну и, в конце концов, на пару готовят диетическую и просто полезную пищу.

При необходимых условиях пар образовывает туман у поверхности земли.

Теперь мы знаем, что такое пар и каким он бывает.

fb.ru

Типы пара

Если вода нагревается выше точки кипения, она становится паром или водой в газообразном состоянии. Однако все виды пара разные, и их свойства существенно варьируются в зависимости от давления и температуры.

В статье Основные сферы применения пара, мы рассмотрели различные процессы, в которых используется пар. А теперь поговорим о типах пара, применяемых в этих процессах.

Соотношение давления и температуры воды и пара

Для просмотра анимации кликните на слово

Насыщенный (сухой) пар возникает, когда вода нагревается до температуры кипения (контактное тепло), а затем испаряется с помощью дополнительного подогрева (скрытое тепло). Если этот пар далее нагревается выше точки насыщения, он становится перегретым паром (контактное тепло).

Насыщенный (сухой) пар

Черная линия вышеприведенного графика показывает, что насыщенный пар появляется при такой температуре и давлении, при которых пар (газ) и вода (жидкость) могут сосуществовать. Другими словами, он образуется тогда, когда скорость испарения воды равна скорости конденсации.

Преимущества использования насыщенного пара для подогрева

Свойства насыщенного пара делают из него отличный источник тепла особенно при температуре 100 °C и выше. Вот некоторые из этих свойств:

Свойства Преимущества
Обеспечивает быстрое и равномерное нагревание за счет передачи скрытой теплоты Улучшает качество продукта и повышает производительность
Давление может контролировать температуру Температура устанавливается быстро и точно
Гарантирует высокий коэффициент теплопередачи Требуемая площадь теплообмена меньше, что позволяет снизить первоначальные затраты на оборудование
Образовывается из воды Безопасный, чистый и недорогой
Полезные советы

С учетом сказанного, при подогреве насыщенным паром необходимо помнить о следующих моментах:

  • эффективность подогрева может уменьшиться, если в данном процессе используется любой другой пар, кроме сухого. Вопреки общераспространенному мнению, фактически весь пар, производимый в котле - это не сухой насыщенный пар, а влажный, содержащий часть неиспарившихся молекул воды.
  • Потеря теплового излучения приводит к тому, что часть пара конденсируется. Получившийся влажный пар становится еще более влажным, к тому же образуется конденсат, который надо удалить, установив там, где это необходимо, конденсатоотводчики.
  • Образованный из пара тяжелый конденсат может быть выведен конденсатоотводчиками в специальные коллекторы. Однако этот влажный пар снизит эффективность нагрева, поэтому его следует удалить через устройства очистки или распределительные сборники.
  • В паре, в котором снижается давление за счет трения в трубопроводе и т.д., также может понизиться температура.

Ненасыщенный (влажный) пар

Это наиболее распространенная форма пара, которая используется на большинстве заводов. Когда при работе котла образуется пар, он, как правило, влажный из-за неиспарившихся молекул воды, которые в нем присутствуют. Даже лучшие котлы могут выпускать пар, чья влажность будет составлять от 3% до 5%. Когда вода приближается к состоянию насыщения и начинает испаряться, часть ее, обычно в форме водяной пыли или капелек, попадает в поднимающийся пар и распределяется дальше. Это одна из основных причин, по которой сепарация используется для удаления конденсата из распределенного пара.

Перегретый пар

Перегретый пар получается в результате дополнительного нагревания влажного или насыщенного пара до точки кипения выше, чем для последнего. Так, при идентичном давлении, что и у насыщенного пара, его температура будет выше, а плотность ниже. Перегретый пар в основном используется для сообщения движения, например, в турбинах, но не применяется в процессах теплопередачи.

Преимущества использования перегретого пара в приводных турбинах:

  • Обеспечивает сухость пара в паровом оборудовании, производительность которого может ухудшиться от присутствия конденсата
  • Улучшает тепловую эффективность и производительность при переходе от перегретого состоянии к снижению давления и даже вакууму в определенном удельном объеме.

Предпочтительно и подавать, и выпускать пар в перегретом состоянии, т.к. конденсат не будет образовываться во время нормальной работы парового оборудования, что снизит риск повреждений от эрозии или коррозии, вызванной влиянием углекислого газа. Кроме того, теоретический тепловой КПД турбины рассчитывается с учетом показателей энтальпии во впускном и выпускном отверстиях; это увеличивает градус перегрева, давление поднимает энтальпию со стороны входного отверстия турбины, что эффективно улучшает тепловой КПД.

Недостатки использования перегретого пара для подогрева:

Свойства Недостатки
Низкий коэффициент передачи тепла Снижается производительность
Требуется большая площадь поверхности теплопередачи
Нестабильная температура пара даже при постоянном давлении Перегретому пару надо поддерживать высокую скорость, в противном случае температура будет падать по мере потери тепла из оборудования.
Контактное тепло используется для передачи тепловой энергии Падение температуры может отрицательно сказаться на качестве продукта
Температура может быть необычайно велика Могут понадобиться более стойкие строительные материалы, требующие более высоких первоначальных затрат на оборудование

По этой и другим причинам, насыщенный пар предпочтительнее перегретого пара, если он выступает в качестве рабочей среды теплообменников или иного оборудования для теплопередачи. С другой стороны, если рассматривать его как источник тепла для прямого нагрева, как высокотемпературный газ, обнаружится преимущество над горячим воздухом, благодаря возможности подогрева даже в условиях отсутствия кислорода. Также проводятся исследования по использованию пара в пищевой промышленности для приготовления еды и для сушки.

Сверхкритическая вода

Сверхкритическая вода - это вода в состоянии, превышающем ее критическую точку: 22,1 МПа, 374 °C. В критической точке, скрытое тепло пара равняется нулю, а его удельный объем точно такой же, как для жидкого или газообразного состояния. Другими словами, вода с давлением и температурой большими, чем в критической точке, находится в своеобразном состоянии, которое нельзя назвать ни жидким, ни газообразным.

Сверхкритическая вода используется для работы турбин на электростанциях, которые требуют более высокой эффективности. Исследования сверхкритической воды проводятся с упором на ее использование в качестве текущей среды, обладающей свойствами как жидкости, так и газа, а также на ее пригодность в качестве растворителя для химических реакций.

Различные состояния воды

 
Ненасыщенная вода

Эта вода находится в самом узнаваемом ее состоянии. Приблизительно 70% человеческого веса - это вода. Когда она находится в жидком состоянии, водородные связи держат молекулы ее вместе. В результате ненасыщенная вода имеет относительно компактную, плотную и стабильную структуру.

 
Насыщенный пар

Молекулы насыщенного пара невидимы. Когда насыщенный пар выпускается в атмосферу из трубопровода, часть его конденсируется, передавая свое тепло окружающему воздуху и образовывая облака белого пара (крошечные капли воды). Если в паре есть такие капельки, то он называется влажным.

В паровых системах пар, выходящий из конденсатоотводчиков часто ошибочно принимается за насыщенный (острый) пар, в действительности же это – выпар. Разница между ними состоит в том, что насыщенный пар мнгновенно становится невидимым уже на уровне выпускного отверстия трубы, тогда как выпар содержит мелкие капли воды в момент образования.

 
Перегретый пар

Пока перегретый пар находится в своем перегретом состоянии, он не будет конденсироваться, даже если вступит в контакт с атмосферой, а его температура упадет. В результате, клубы пара образовываться не будут. Перегретый пар содержит больше тепла, чем насыщенный пар при том же давлении, а его молекулы двигаются быстрее, поэтому его плотность ниже (т.е. его удельный объем больше).

 
Сверхкритическая вода

Хотя визуальное наблюдение не представляется возможным, но эта вода находится в состоянии, которое не является ни жидким, ни газообразным. В общих чертах, молекулярное движение ближе к газу, а плотность больше похожа на плотность жидкости.

Основные сферы применения пара Как читать таблицы водяного пара
Также на TLV.com

www.tlv.com

ПАР И ЕГО СВОЙСТВА

ПРОИЗВОДСТВО ГИПСА

Вода, находящаяся в открытом сосуде и нагретая до 100°, начинает испаряться. Как бы сильно не нагревать воду, темпе­ратура ее останется равной 100° в течение всего времени кипе­ния. Образующийся при кипении пар имеет ту же температуру, что и вода.

Иначе происходит парообразование в паровом котле при час­тично прикрытом вентиле 3 и достаточно быстром нагревании (рис. 71). Давление пара в котле начинает возрастать. Регули­руя открытие вентиля, можно довести давление в котле до тре­буемого значения. Для поддержания определенного уровня ко­тел пополняют водой при помощи насоса по питательной тру­бе 2.

1 — паровая труба, 2 — питательная труба, 3 — вен­тиль, 4 — паровое пространство, 5 — пароперегре­ватель, 6 — сепаратор

Пар, находящийся в паровом пространстве котла 4 и сопри­касающийся с жидкостью, называется насыщенным. Температу­ра насыщенного пара равна температуре испаряющейся воды, эта температура растет с увеличением давления (табл. 6).

Таблица 6

Свойства насыщенного пара

Давление по манометру в ати

Температура кипеиия в град

Количество тепла в ккал

для нагревания 1 кг воды от нуля до температуры кипения

для превращения 1 кг кипящей воды в пар

содержащегося в 1 кг пара --

0

99,1

99,1

539,4

638,5

1,0

119,6

119,9

525,9

645,8

1,1

121,2

121,4

524,9

646,3

1,2

122,6

122,9

523,9

646,8

1,3

124,1

124,4

522,9

647,3

2,0

132,9

133,4

516,9

650,3

3,0

142,9

143,6

509,8

653,4 -

4,0

151,1

152,1

503,7

655,8

5,0

158,1

159,3

498,5

657,8

6,0

164,2

165,6

493,8

659,4

7,0

169,6

171,3

489,5

660,8

8,0

174,5

176,4

485,6

662,0

9,0

179,0

181,2

481,8

663,0

10,0

183,2

185,6

478,3

663,9

15,0

200,4

203,9

463,2

667,1

20,0

213,8

218,5

450,2

668,7

Из таблицы видно, что для превращения воды в пар требует­ся большое количество тепла. Для нагревания 1 кг воды от О до 100° при атмосферном давлении требуется около 100 к кал, а для превращения кипящей воды в пар требуется около 540 ккал, т. е. в 5,4 раза больше.

С увеличением давления количество тепла, необходимого для нагревания воды до кипения, увеличивается, а затраты тепла на испарение кипящей воды уменьшаются. В последней графе таб­лицы указан суммарный расход тепла на превращение в пар 1 кг воды. Эта величина называется теплосодержанием. Пар, не со­держащий в себе жидкости, называется сухим паром. Если на­сыщенный пар содержит в том. или ином виде мелкие капли жидкости, то он называется влажным паром. Для уменьшения влажности пара на пути следования его из котла ставят сепара­тор 6 (см. рис. 71)-

При постепенном охлаждении пара понижаются его темпе­ратура и давление и увеличивается его. влажность, пока весь лар не обратится в воду. Такой процесс называется конденса­цией, а полученная из пара вода — конденсатом.

Если насыщенный пар направить из сепаратора в обогревае­мые трубы и снова нагреть, то оставшиеся еще в нем капли вла­ги испарятся и температура пара начнет повышаться. Такой лар называется перегретым. Перегретый пар труднее конденси­руется, и потому им пользуются в тех случаях, когда нежела­тельно, чтобы в паре была влага или когда необходим пар с вы­сокой температурой.

і Кинетика процесса структурообразования. Исследовались чисто гипсовь составы и композиции с добавками целлюлозного волокна (20 %), пуццол нового цемента (30 %), портландцемента (5 %) или извести (3 %) с ГКЖ-9 …

КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ГИДРАТАЦИИ ВЯЖУЩЕГО В ПРЕССОВАННЫХ ГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛАХ

Исследовались гипсовые вяжущие а - и /3- модификаций (см. табл. 1.3— 1.5) и прессованные композиции с добавками (см. табл. 1.6). На основе (З-полугидрата сульфата кальция Минского завода готовились образцы сле­дующих …

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ ВОДОГИПСОВЫХ СМЕСЕЙ

Определение режимных параметров прессования. Выбор оптимальных ре­жимов прессования осуществлен на образцах из гипсового вяжущего Минского завода. Были исследованы [78] режимы подачи и выдержки давле­ния, приложенного к гипсовой смеси нормальной густоты …

msd.com.ua

Общие свойства пара

Водяной пар участвует в сушильных процессах в виде теплоносителя и сушильного агента, а именно:
  1. пара-теплоносителя, поступающего из котла в калорифер паровых сушильных камер для их нагревания;
  2. пара, поступающего из котла в рабочее пространство сушильной камеры и добавляемого к воздуху для его увлажнения с целью образования сушильного агента;
  3. пара — сушильного агента, заполняющего сушильную камеру (с вытеснением из нее воздуха) и в перегретом состоянии испаряющего из древесины влагу;
  4. пара, выделяющегося из высушиваемого материала в результате испарения из него влаги;
  5. пара, выделяющегося в топке из сжигаемого топлива при испарении его физической влаги, а также сгорании водорода топлива с образованием водяного пара; этот пар поступает с продуктами сгорания в сушильную камеру к материалу, создавая сушильный агент.
Все эти виды пара характеризуются общими физическими свойствами, но отличаются между собой по давлению, степени перегрева и количеству воздуха (или продуктов сгорания) в смеси с паром.

Характерное состояние пара — сухой насыщенный, находящийся в фазовом равновесии с водой или со льдом; сухой насыщенный пар бесцветен и прозрачен (т. е. невидим).

Каждому давлению сухого насыщенного пара соответствует определенная его температура и наоборот. В атмосферной среде и в сушильных камерах по замеренной температуре, с помощью таблиц или графиков, обычно устанавливают давление пара, а в паровых котлах и калориферах — по давлению находят температуру насыщенного пара.

Сухой насыщенный пар будет перегретым, если его нагревать при постоянном давлении. Перегретый пар любого давления способен испарять воду из материала, пока не станет насыщенным. Именно это свойство пара используется для сушки материала как в цилиндрах под избыточным давлением и в камерах при атмосферном давлении, так и на открытом воздухе. Если при постоянном давлении охлаждать безотносительно чистый перегретый пар или в смеси с воздухом, при температуре точки росы пар станет сухим насыщенным, а при дальнейшем охлаждении часть его превратится в воду в виде росы или взвешенных капелек воды диаметром 1—10 мкм. Такая конденсация находящегося в воздухе пара часто наблюдается в виде тумана в коридорах управления сушильных установок, особенно в условиях добавки холодного воздуха. Пар, содержащий капельки воды, белый (молочного цвета) непрозрачный называется влажным паром. Количество воды в нем обозначают термином влажность пара, однако более точным будет термин водность пара, поскольку сам пар является влагой, а туман (в том числе облако) представляет собой взвешенные в воздухе капельки воды, рассеивающие свет.

Физические свойства водяного пара на линии насыщения

Page 2

Главная

Контакты

Компания ООО Ксирон-Холод

Россия

г. Ивантеевка, Санаторный проезд, дом 1, корпус 23, 141281

Почтовый адрес: Санаторный проезд, дом 1, г.Ивантеевка, Московская область, 141281

Телефон: (495) 984-74-92; (495) 226-51-87;

Email: [email protected]

Мы работаем ежедневно с 9:00 до 18:00, кроме выходных.

Прием заявок на сайте — круглосуточно

ИНН 5038123297 ОГРН 1165038054565 

E-mail: Отправить заявку

Отзывы/Сертификаты

Построить маршрут с помощью: Яндекс карты

Доставка: осуществляем отправку оборудования по России и в страны СНГ.

Схема проезда

www.xiron.ru

Пар - это... Что такое Пар?

  • ПАР — муж. жидкость, обращенная жаром в летучее и воздушное вещество. В самом грубом виде, вещество образует твердое тело, затем жидкость, пар, газ (воздушное), аром (испаренья неуловимые), и наконец вещества невесомые (теплоту, свет, электричество и… …   Толковый словарь Даля

  • пар — 1. ПАР, а ( у), предл. о паре, в пару, на пару; мн. пары; м. 1. Газ, в который превращается вода при нагревании. Горячий пар. Холодный пар. Конденсация пара. Количество водяных паров в атмосфере. Варить на пару. // Такой газ как движущая сила… …   Энциклопедический словарь

  • ПАР — (1) ПАР (1) пара, о паре, на пару, мн. (в том же знач., что ед.) пары, м. 1. Газообразное состояние, в к–рое перешло жидкое или твердое вещество при испарении (физ.). Водяной пар. Ртутные пары. Пары камфоры. Паровоз разводит пары. || Видимый… …   Толковый словарь Ушакова

  • ПАР — (1) ПАР (1) пара, о паре, на пару, мн. (в том же знач., что ед.) пары, м. 1. Газообразное состояние, в к–рое перешло жидкое или твердое вещество при испарении (физ.). Водяной пар. Ртутные пары. Пары камфоры. Паровоз разводит пары. || Видимый… …   Толковый словарь Ушакова

  • пар — сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? пара и пару, чему? пару, (вижу) что? пар, чем? паром, о чём? о паре и на пару; мн. что? пары, (нет) чего? паров, чему? парам, (вижу) что? пары, чем? парами, о чём? о парах 1. Паром называется… …   Толковый словарь Дмитриева

  • ПАР — приемлемый аудиторский риск Источник: http://www.bolshe.ru/book/id=1226&page=3 ПАР переизлучающая антенная решётка Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ПАР приводная аэродромная… …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • ПАР — вещество в газообразном состоянии в условиях, когда оно может находиться в равновесии с тем же веществом в конденсированном состоянии (жидком или твердом). Различают насыщенный пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ПАР — термин, обозначающий газообразное состояние в ва в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой (твёрдой) фазой того же в ва. Как правило, этот термин применяют в тех случаях, когда фазовое равновесие осуществляется при… …   Физическая энциклопедия

  • Пар-Ёль — Характеристика Длина 22 км Бассейн Баренцево море Бассейн рек Печора Водоток Устье Сойва  · Местоположение 58 к …   Википедия

  • ПАР — ПАР, вещество в газообразном состоянии в условиях, когда оно находится в одной системе с конденсированной (жидкой, твердой) фазой того же вещества. Фазовый переход 1 го рода, при котором вещество из конденсированного состояния переходит в… …   Современная энциклопедия

  • ПАР — ПАР, газ, находящийся в состоянии ниже КРИТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ. При повышении ДАВЛЕНИЯ может превратиться в жидкость. Наиболее известен в быту водяной пар. Если он содержит мельчайшие капли воды, его называют влажным паром, при нагреве до температур… …   Научно-технический энциклопедический словарь

dic.academic.ru

Водяной пар и его свойства

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

Водяной пар получают в паровых котлах при постоянном давлении и постоянной температуре. Сначала происходит нагрев воды до температуры кипения(она остается постоянной) или температурой насыщения.. При дальнейшем нагреве кипящая вода превращается в пар и ее температура до полного испарения воды остается постоянной. Кипение есть процесс парообразования во всем объеме жидкости. Испарение - па­рообразование с поверхности жидкости.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а из газообразного состояния в жидкое конденсацией. Количество теплоты, которое необходимо сообщить воде для превра­щения ее из жидкого состояния в парообразный при температуре кипения, называется теплотой испарения.

Количество теплоты необходимое для нагрева 1 кг воды на 10 С назы­вается теплоемкостью воды. = 1 ккал/кг.град.

Температура кипения воды зависит от давления (имеются специальные таблицы):

Рабс = 1 кгс/см2 = 1 атм, tк= 100°С

Рабс = 1,7 кгс/см2, tк = 115°С

Рабс = 5 кгс/см2 , tк = 151°С

Рабс =10 кгс/см2 , tк = 179°С

Рабс = 14 кгс/см2, tк = 195°С

При температуре воды в котельных на выходе 150°С и обратной t во-

ды 70°С каждый кг воды переносит 80 ккал теплоты.

В системах пароснабжения 1 кг воды превращенный в пар переносна около 600 ккал теплоты.

Вода практически не сжимается. Наименьший объем занимает при t=+4°С. При t выше и ниже +4°С объем воды увеличивается. Температура, при которой начинается конденсация избыточного кол-ва водяных паров называется t «точки росы».

Различают пар насыщенныйи перегретый.При испарении часть молекул вылетает с поверхности жидкости и образуют над ней пар. Если поддерживать температуру жидкости постоянной, т. е. непрерывно подво­дить к ней теплоту, то число вылетающих молекул будет наростать, при этом из-за хаотичного движения молекул пара, одновременно с образова­нием пара происходит обратный процесс - конденсация при которой часть молекул пара возвращается в жидкость.

Если испарение происходит в закрытом сосуде, то количество пара будет увеличиваться до тех пор, пока не наступит равновесие, т. е. коли­чество жидкости и пара станет постоянным.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью и имеющий одинаковые с ней температуру и давление, называется насыщен­ным паром.

Влажным насыщенным паром, называется пар, в котором имеются ка­пельки котловой воды; насыщенный пар, неимеющий капелек воды назы­вается сухим насыщенным паром.

Доля сухого насыщенного пара во влажном паре называется степенью сухости пара (x). При этом влажность пара будет равна 1 - х. Для сухого насыщенного пара х = 1. Если сообщать теплоту сухому насыщенному па­ру при постоянном давлении, то получается перегретый пар. Температура перегретого пара выше температуры котловой воды. Получают перегретый пар из сухого насыщенного пара в пароперегревателях, которые устанав­ливаются в газоходах котла.

Применение влажного насыщенного пара не желательно, т. к. при его перемещении по паропроводам возможны гидравлические удары (резкие толчки внутри труб) конденсата, скапливающегося в арматуре, на закруг­лениях и в пониженных местах паропроводов, а также в паровых насосах. Очень опасно резкое снижение давления в паровом котле до атмосферного которое может произойти в результате аварийного нарушения прочности котла, т. к. температура воды до такого изменения давления была выше 100°С, то избыточное количество тепла расходуется на парообразование, которое происходит практически мгновенно. Количество пара резко воз­растает что приводит к мгновенному повышению давления в котле и к серьезным разрушениям. Чем больше объем воды в котле и выше ее тем­пература, тем значительнее последствия таких разрушений. Объем пара в 1700 раз больше объема воды.

Перегретый пар- пар имеющий более высокую температуру, чем насыщенный при том же давлении - влаги не имеет. Перегретый пар получают в специальном устройстве- пароперегревателе, где сухой насыщенный пар нагревается дымовыми газами. В отопительных котельных перегретый пар не используется ,поэтому нет пароперегревателя.

Основные свойства насыщенного пара:

1) t насыщ. пара = t кип. воды при данном Р

2) t кип. воды зависит от Рпара в котле

3) насыщенный пар конденсируется.

Основные свойства перегретого пара:

1) перегретый пар на конденсируется

2) t перегретого пара не зависит от давления пара в котле.

( Схема получения пара в паровом котле)(карт на стр 28 не обязательно)

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

mylektsii.ru


Смотрите также