Водяна пара
У всіх галузях промислового виробництва дуже поширено
використання парів різних речовин: води, аміаку, вуглекислоти. Найпоширеніша
серед них водяна пара, яка є робочим тілом в парових турбінах, парових машинах,
в атомних установках та інших енергетичних агрегатах.
Якщо пароутворення рідини відбувається в необмеженому
просторі, то вся вона буде перетворена у пару. У випадку, коли пароутворення
проходить в закритій посудині, то вилітаючи з рідини молекули заповнять вільний
простір над нею. При цьому частина молекул, які рухаються в паровому просторі
над поверхнею, повертаються знову у рідину і буде відбуватися насичення пари.
Пароутворенням називають процес переходу речовини із
рідкої фази в газоподібну. Будемо розглядати лише воду, оскільки водяна пара,
як зазначалося раніше, є найпоширенішим у теплоенергетиці робочим тілом.
Випарування
характеризується процесом пароутворення лише на межі розподілу рідина-газ і
відбувається при температурах води, нижчих від температури її кипіння.
Інтенсивність випаровування зростає із збільшенням температури рідини.
Кипіння води
супроводжується бурхливим пароутворенням по всьому об’єму рідини. Кипінням називається пароутворення, що
характеризується новими поверхнями розділу рідкої та парової фази по всьому
об’єму рідини, яка нагріта вище температури насичення.
У цьому випадку процес
супроводжується утворенням в середині об’єму газових бульбашок. Температура і
тиск кипіння води пов’язані між собою. Чим вище тиск, при якому кипить рідина,
тим вище температура кипіння. Коли збільшити підвод теплота, то процес кипіння
буде інтенсивнішим, але температура і тиск за таких умов залишаться сталими до
того часу, поки не випарується остання краплина води. Перехід рідини із
газоподібного стану у рідкий або твердий називають конденсацією. Процес конденсації, як процес пароутворення,
проходить при постійній температурі за умови постійності тиску. Рідина, яка
утворена внаслідок конденсації нари називається конденсатом.
Насиченою
називається пара, що перебуває в термодинамічній рівновазі з водою, з якої вона
утворюється. Тиск насиченої пари – монотонно зростаюча від температури функція.
Двофазна суміш, в яку входять пара із краплинками рідшій, називається вологою насиченою парою. Масова частка
сухості насиченої пари у вологій називається ступенем сухості й позначається х. Для киплячої води х = 0, а для сухої насиченої пари х = 1. Масова доля киплячої рідини у
вологій парі становить (1-х) і
називається ступеню вологості. Стан вологої пари характеризується
двома параметрами: тиском (або температурою насичення) і ступенем сухості.
Насичена пара, в якій відсутні частинки вологи,
називається сухою насиченою. При
наданні сухій парі теплоти при тому самому тиску її температура буде
збільшуватись, пара буде перегріватися.
Перегрітою
називається така пара, температура якої перевищує температуру насичення пари
для того самого тиску. Чим вище температура перегріву (при даному тиску), тим
ближче пара за своїми властивостями до ідеального газу. Перегріту пару над
рідиною отримати не можна і Т = f (Р, V). Перегріта пара не є насичена,
оскільки густина її менша. Вона близька за своїми властивостями до газу і тим
ближче, чим вище ступінь перегрітості.
t t t
,H (5.15)
де t – температура перегрітої пари; tH – температура насиченої
пари.
При постійному підвищенні тиску досягають такого стану при
якому питомі об’єми води й пари стають рівними. Така точка називається критичною (однакові властивості води й пари). Ця точка К для води має такі параметри:
P =221,29
10кр 5 Па; tкр =374,15°С; υкр =0,00326м / кг3
При температурах, більших від критичної, можливе існування
лише перегрітої пари.
Найменший тиск, при якому ще можливі рівновага води й
насиченої пари, є тиском, який відповідає потрійній точці. В цій точці
реалізується такий стан, у якому одночасно перебувають у рівновазі пара, вода
та лід. Параметри потрійної точки для води наступні:
P=611Па;t=0,001°C;v=0,001м /кг3
Комментариев нет:
Отправить комментарий