Vodena para - gasovita faza vode

vodena para ne samo da se formira. Ovaj izraz se odnosi i na maglu.

Magla je para koja postaje vidljiva zbog kapljica vode koje nastaju u prisustvu zračnog hladnjaka - para se kondenzira.

Pri nižim pritiscima, kao što je u gornjoj atmosferi ili na vrhovima visokih planina, voda ključa na nižoj temperaturi od nominalnih 100 °C (212 °F). Kada se zagrije, kasnije postaje pregrijana para.

Kao plin, vodena para može sadržavati samo određenu količinu vodene pare (količina ovisi o temperaturi i pritisku).

Ravnoteža para-tečnost je stanje u kojem su tečnost i para (gasna faza) u ravnoteži jedno s drugim, to je stanje u kojem je brzina isparavanja (tečnost prelazi u paru) jednaka brzini kondenzacije (transformacije pare u tečnost) na molekularnom nivou, što općenito znači međupretvorbe "para-voda". Iako se u teoriji ravnoteža može postići u relativno zatvorenom prostoru, oni su u kontaktu jedni s drugima prilično dugo bez ikakvih smetnji ili smetnji izvana. Kada je plin apsorbirao svoju maksimalnu količinu, kaže se da je u ravnoteži tekuće pare, ali ako ima više vode, opisuje se kao 'vlažna para'.

Voda, vodena para i njihova svojstva na Zemlji

• polarne ledene kape na Marsu
• Titanijum
• Evropa
• Prstenovi Saturna
• Enceladus
• Pluton i Haron
• Komete i kometi izvor stanovništva (Kuiperov pojas i objekti Oortovog oblaka).

Vodeni led može biti prisutan na Ceresu i Tethys. Voda i druge hlapljive tvari vjerovatno čine većinu unutrašnjih struktura Urana i Neptuna, a voda u dubokim slojevima može biti u obliku ionske vode, u kojoj se molekuli razlažu u juhu vodonikovih i kisikovih jona, i dublje, kao superionska. voda, u kojoj kristalizira kisik, ali ioni vodonika slobodno plutaju unutar kisika rešetke.

Neki od Mjesečevih minerala sadrže molekule vode. Na primjer, 2008. godine laboratorijski uređaj koji prikuplja i identificira čestice pronašao je male količine jedinjenja unutar vulkanskih bisera koje je posada Apolla 15 donijela sa Mjeseca na Zemlju 1971. godine. NASA je izvijestila da je NASA Moon Mineralogy Mapper otkrila molekule vode na brodu Chandrayaan-1 Indijske organizacije za istraživanje svemira u septembru 2009.

Steam aplikacije

Para se koristi u širokom spektru industrija. Opće primjene za paru, na primjer, povezane su s parnim zagrijavanjem procesa u tvornicama i postrojenjima i u turbinama na parni pogon u elektranama...

Evo nekih tipičnih industrijskih aplikacija za paru: grijanje/sterilizacija, kretanje/pogon, atomizacija, čišćenje, ovlaživanje…

Komunikacija vode i pare, pritiska i temperature

Zasićenje (suhe) pare je rezultat procesa u kojem se voda zagrijava do točke ključanja, a zatim isparava dodatnom toplinom (skriveno grijanje).

Ako se ova para zatim dodatno zagrije iznad tačke zasićenja, para postaje pregrijana para (stvarno zagrijavanje).

Zasićena para

Zasićena para nastaje na temperaturama i pritiscima gdje para (gas) i voda (tečnost) mogu koegzistirati. Drugim riječima, javlja se kada je brzina isparavanja vode jednaka brzini kondenzacije.

Prednosti korištenja zasićene pare za grijanje

Zasićena para ima mnoga svojstva koja je čine odličnim izvorom toplote, posebno na temperaturama od 100 °C (212 °F) i više.

Mokra para

Ovo je najčešći oblik ugare koji većina biljaka zapravo doživljava. Kada se para proizvodi pomoću kotla, ona obično sadrži vlagu iz neisparenih molekula vode koje se prenose u distribuiranu paru. Čak i najbolji kotlovi mogu proizvesti paru koja sadrži 3% do 5% vlage. Kako se voda približava zasićenju i počinje da isparava, dio vode će se obično taložiti u obliku magle ili kapljica. Ovo je jedan od ključnih razloga zašto se kondenzat formira iz distribuiranih para.

pregrijana para

pregrijana para nastaje daljim zagrijavanjem vlažne ili zasićene pare iznad tačke zasićene pare. Ovo proizvodi paru koja ima višu temperaturu i manju gustoću od zasićene pare pri istom pritisku. Pregrijana para se prvenstveno koristi u pogonu motora/turbine i obično se ne koristi za prijenos topline.

superkritična voda

Superkritična voda je voda u stanju koje prelazi njenu kritičnu tačku: 22,1 MPa, 374°C (3208 PSIA, 705°F). Na kritičnoj tački, latentna toplota pare je nula, a njen specifični volumen je potpuno isti, bilo u tečnom ili gasovitom stanju. Drugim riječima, voda koja je na većem pritisku i temperaturi od kritične tačke je u nerazlučivom stanju koje nije ni tekućina ni plin.

Superkritična voda se koristi za pogon turbina u elektranama koje zahtijevaju veću efikasnost. Istraživanja superkritične vode se provode sa fokusom na njenu upotrebu kao fluida koji ima svojstva i tečnosti i gasa, a posebno na njenu pogodnost kao rastvarača za hemijske reakcije.

Različita stanja vode

nezasićene vode

Ovo je voda u svom najprepoznatljivijem stanju. Oko 70% težine ljudskog tijela je voda. U tečnom obliku, voda ima stabilne vodonične veze u molekulu vode. Nezasićene vode su relativno kompaktne, guste i stabilne strukture.

Zasićena para

Molekuli zasićene pare su nevidljivi. Kada zasićena para uđe u atmosferu, ispuštajući se iz cjevovoda, dio se kondenzira, prenoseći svoju toplinu na okolni zrak i stvaraju se oblačići bijele pare (sićušne kapljice vode). Kada para uključuje ove sitne kapljice, naziva se mokra para.

U parnom sistemu, tokovi pare iz sifona za paru se često pogrešno nazivaju zasićenom parom kada su u stvari isparene. Razlika između njih je u tome što je zasićena para nevidljiva odmah na izlazu iz cijevi, dok oblak pare sadrži vidljive kapljice vode koje se trenutno formiraju u njemu.

pregrijana para

Pregrijana para se neće kondenzirati čak ni ako dođe u kontakt s atmosferom i pod utjecajem temperaturnih promjena. Kao rezultat toga, oblaci pare se ne formiraju.

Pregrijana para zadržava više topline nego zasićena para pri istom pritisku, a njeni molekuli se kreću brže, pa ima manju gustoću (tj. njen specifični volumen je veći).

superkritična voda

Iako se vizuelnim posmatranjem ne može utvrditi, to je voda u obliku koji nije ni tečan ni gasovit. Opšta ideja je molekularno kretanje, koje je blisko kretanju gasa, i gustina, koja je bliža onoj tečnosti.

Iako se vizuelnim posmatranjem ne može reći u kom je obliku voda, ona nije ni tečna ni gasovita. Opšta ideja je da je molekularno kretanje blisko gasu, a gustina takve vode bliža tečnosti.

Za prirodu oko nas vodena para je od velikog značaja. Prisutan je u atmosferi, koristi se u tehnici i služi kao sastavni dio procesa nastanka i razvoja života na Zemlji.

Udžbenici fizike kažu da je vodena para ono što svako može da vidi ako zapali kotlić. Nakon nekog vremena, mlaz pare počinje da izlazi iz njegovog grla. Ovaj fenomen je zbog činjenice da voda može biti u različitim, kako definišu fizičari, agregatnim stanjima – gasovito, čvrsto, tečno. Takva svojstva vode objašnjavaju njeno sveobuhvatno prisustvo na Zemlji. Na površini - u tekućem i čvrstom stanju, u atmosferi - u plinovitom stanju.

Ovo svojstvo vode i njen uzastopni prelazak u različita stanja stvoreni su u prirodi. Tečnost isparava sa površine, diže se u atmosferu, transportuje se na drugo mesto u obliku vodene pare i tamo pada kao kiša, obezbeđujući potrebnu vlagu na nova mesta.

U stvari, radi neka vrsta parne mašine čiji je izvor energije Sunce. U procesima koji se razmatraju, vodena para dodatno zagrijava planetu zbog odbijanja toplinskog zračenja Zemlje natrag na površinu, uzrokujući efekat staklene bašte. Da nije bilo takve vrste "jastučića", tada bi temperatura na površini planete bila 20 °C niža.

Kao potvrdu navedenog možemo se prisjetiti sunčanih dana zimi i ljeta. U toploj sezoni je visoka, a atmosfera, kao u stakleniku, zagrijava Zemlju, dok zimi, po sunčanom vremenu, ponekad dolazi do najznačajnijih prehlada.

Kao i svi gasovi, vodena para ima određena svojstva. Jedan od parametara koji ih određuju bit će gustina vodene pare. Po definiciji, ovo je količina vodene pare sadržana u jednom kubnom metru zraka. U stvari, ovako se definiše ovo drugo.

Količina vode u zraku se stalno mijenja. Zavisi od temperature, pritiska, terena. Sadržaj vlage u atmosferi je izuzetno važan parametar za život i stalno se prati, za šta se koriste posebni uređaji - higrometar i psihrometar.

Promjena vlažnosti uzrokovana je činjenicom da se sadržaj vode u okolnom prostoru mijenja zbog procesa isparavanja i kondenzacije. Kondenzacija je suprotna od isparavanja, u ovom slučaju para se počinje pretvarati u tekućinu i pada na površinu.

U tom slučaju, ovisno o temperaturi okoline, može doći do stvaranja magle, rose, mraza, leda.

Kada topli vazduh, voda, dođu u kontakt sa hladnom zemljom, nastaje rosa. Zimi, pri niskim temperaturama, stvara se mraz.

Nešto drugačiji efekat se javlja kada uđe hladan vazduh, ili vazduh zagrejan tokom dana počne da se hladi. U tom slučaju nastaje magla.

Ako je temperatura površine na kojoj se para kondenzira negativna, tada nastaje led.

Dakle, brojne prirodne pojave, poput magle, rose, inja, leda, duguju svoje formiranje vodenoj pari sadržanoj u atmosferi.

S tim u vezi, vrijedi spomenuti formiranje oblaka, koji su također najdirektnije uključeni u formiranje vremena. Voda, isparavajući s površine i pretvarajući se u vodenu paru, diže se gore. Po dolasku do visine na kojoj počinje kondenzacija, ona se pretvara u tečnost i nastaju oblaci. Mogu biti nekoliko vrsta, ali u svjetlu problematike, važno je da sudjeluju u stvaranju efekta staklene bašte i transportu vlage na nova mjesta.

Prikazani materijal pokazuje šta je vodena para, opisuje njen uticaj na životne procese koji se dešavaju na Zemlji.

Voda i vodena para kao radni fluid i rashladno sredstvo se široko koriste u toplotnoj tehnici. To je zbog činjenice da voda i vodena para imaju relativno dobra termodinamička svojstva i ne utiču negativno na metal i živi organizam. Para nastaje iz vode isparavanjem i ključanjem.

Isparavanje se naziva isparavanjem, koje se događa samo na površini tekućine. Ovaj proces se odvija na bilo kojoj temperaturi. Prilikom isparavanja iz tečnosti izlete molekuli koji imaju relativno velike brzine, usled čega se prosečna brzina preostalih molekula smanjuje, a temperatura tečnosti opada.

Vrenje se naziva brzo isparavanje u cijeloj masi tekućine, koje nastaje kada se tekućina prenese kroz stijenke posude određene količine topline.

Tačka ključanja vode zavisi od pritiska pod kojim se voda nalazi, što je veći pritisak, to je viša temperatura na kojoj voda počinje da ključa.

Na primjer, atmosferski tlak je 760 mm. rt. Art. odgovara t \u003d 100 0 C, što je veći pritisak, to je viša tačka ključanja, što je niži pritisak, niža je tačka ključanja vode.

Ako tečnost ključa u zatvorenoj posudi, tada se iznad tečnosti stvara para u kojoj se nalaze kapljice vlage. Takva para se naziva mokro zasićena. U ovom slučaju, temperatura vlažne pare i kipuće vode je ista i jednaka tački ključanja.

Ako se toplina neprekidno dovodi, tada će se sva voda, uključujući i najmanje kapi, pretvoriti u paru. Takva para se naziva suva zasićena.

Količina topline potrebna za pretvaranje 1 kg tekućine zagrijane do točke ključanja t u paru naziva se latentna toplina isparavanja (kcal/kg).

Latentna toplota isparavanja zavisi od pritiska pri kojem se odvija proces isparavanja. Dakle, pri atmosferskom pritisku od 760 mm Hg. Art. latentna toplota isparavanja r = 540kcal/kg. Veća vrijednost tlaka zasićene pare odgovara nižoj latentnoj toplini isparavanja, a niža vrijednost odgovara višoj latentnoj toplini isparavanja.

Para je zasićena i pregrijana. Vrijednost koja u procentima određuje količinu suhe zasićene pare u 1 kg vlažne pare naziva se stupanj suhoće pare i označava se slovom X (x). Za suvu zasićenu paru X = 1.

Vlažnost zasićene pare u parnim kotlovima treba da bude unutar 1-3%, odnosno stepen njene suvoće X = 100 - (1-3) = 99 - 97%.

Odvajanje čestica vode od pare naziva se separacija, a uređaj dizajniran za to naziva se separator.

Prelazak vode iz tečnog u gasovito stanje naziva se isparavanjem, a iz gasovitog u tečno - kondenzacijom. Para, čija temperatura za određeni pritisak prelazi temperaturu zasićene pare, naziva se pregrijana. Temperaturna razlika između pregrijane i suhe zasićene pare pri istom tlaku naziva se pregrijavanje pare.

Svojstva vodene pare

Kao pravi gas smatramo vodenu paru koja se široko koristi u mnogim granama tehnike, a pre svega u termoenergetici, gde je glavni radni fluid. Stoga je proučavanje termodinamičkih svojstava vode i vodene pare od velike praktične važnosti.

U svim oblastima industrijske proizvodnje široko se koriste pare raznih supstanci: vode, amonijaka, ugljičnog dioksida i dr. Od toga se najviše koristi vodena para, koja je radni fluid u parnim turbinama, parnim mašinama, nuklearnim postrojenjima, itd. rashladna tečnost u raznim izmenjivačima toplote itd.

Proces promjene tvari iz tekućeg u plinovito stanje naziva se isparavanje. isparavanjem zvano isparavanje, koje se uvijek događa na bilo kojoj temperaturi sa slobodne površine tekućine ili čvrste tvari. Proces isparavanja se sastoji u tome što pojedinačni molekuli velikom brzinom savladavaju privlačenje susjednih molekula i odlijeću u okolni prostor. Brzina isparavanja raste sa temperaturom tečnosti.

Proces ključanja se sastoji u činjenici da ako se tekućini dovede toplina, tada se na određenoj temperaturi, ovisno o fizičkim svojstvima radnog fluida i tlaku, proces isparavanja odvija i na slobodnoj površini tekućine i unutar nje. .

Prijelaz tvari iz plinovitog u tekuće ili čvrsto stanje naziva se kondenzacije. Proces kondenzacije, kao i proces isparavanja, odvija se na konstantnoj temperaturi, ako se pritisak ne mijenja. Tečnost koja nastaje kondenzacijom pare naziva se kondenzat.

Proces kojim se čvrsta materija direktno pretvara u paru naziva se sublimacija. Obrnuti proces prelaska pare u čvrsto stanje naziva se desublimacija.

Proces isparavanja. Osnovni pojmovi i definicije. Razmotrite proces dobijanja pare. Da bismo to učinili, stavljamo 1 kg vode na temperaturi od 0 ° C u cilindar s pokretnim klipom. Primijenimo neku konstantnu silu na klip izvana R. Tada će, sa površinom klipa F, pritisak biti konstantan i jednak p = P/F. Opišimo proces isparavanja, tj. transformaciju tvari iz tekućeg u plinovito stanje, u p, v dijagram (slika 14).

Početno stanje vode pod pritiskom R i koji ima temperaturu od 0°C, prikazan je na dijagramu tačkama a 1, a 2, a 3 . Kada se toplota dovodi u vodu, njena temperatura postepeno raste sve dok ne dostigne tačku ključanja t s , odgovara ovom pritisku. U tom slučaju specifična zapremina tečnosti se prvo smanjuje, dostiže minimalnu vrednost na t = 4°C, a zatim počinje da raste. (Ovakva anomalija - povećanje gustoće pri zagrijavanju u određenom temperaturnom rasponu - ima malo tekućina). Za većinu tečnosti specifična zapremina se monotono povećava kada se zagreje.) Stanje tečnosti dovedene do tačke ključanja prikazano je na dijagramu tačkama b 1, b 2, b 3 .

Uz daljnju opskrbu toplinom, voda počinje ključati uz snažno povećanje volumena. Cilindar sada sadrži dvofazni medij - mješavinu vode i pare, koja se naziva vlažna zasićena para. Zasićen nazvana para, koja je u termalnoj i dinamičkoj ravnoteži sa tečnošću od koje je nastala. Dinamička ravnoteža je da je broj molekula koji lete iz vode u parni prostor jednak broju molekula koji se kondenzuju na njegovoj površini. U prostoru pare u ovom ravnotežnom stanju postoji maksimalni mogući broj molekula na datoj temperaturi. Kako temperatura raste, povećava se broj molekula s dovoljnom energijom da izađu u parni prostor. Ravnoteža se uspostavlja povećanjem pritiska pare, što dovodi do povećanja njene gustoće i, posljedično, broja molekula koji se kondenziraju na površini vode u jedinici vremena. Iz toga slijedi da je pritisak zasićene pare monotono rastuća funkcija njene temperature, ili, što je isto, temperatura zasićene pare je monotono rastuća funkcija njenog pritiska.

Sa povećanjem zapremine iznad površine tečnosti, koja ima temperaturu zasićenja, određena količina tečnosti prelazi u paru, sa smanjenjem zapremine, "višak" para ponovo prelazi u tečnost, ali u oba slučaja pritisak pare ostaje konstantan. .

Ako se isparavanje tekućine dogodi u neograničenom prostoru, onda se sve to može pretvoriti u paru. Ako do isparavanja tečnosti dođe u zatvorenoj posudi, tada molekuli koji izlaze iz tečnosti ispunjavaju slobodni prostor iznad nje, dok se neki od molekula koji se kreću u parnom prostoru iznad površine vraćaju nazad u tečnost. U nekom trenutku između isparavanja i obrnutog prijelaza molekula iz pare u tekućinu, može doći do jednakosti u kojoj je broj molekula koji napuštaju tekućinu jednak broju molekula koji se vraćaju natrag u tekućinu. U ovom trenutku maksimalni mogući broj molekula biće u prostoru iznad tečnosti. Para u ovom stanju poprima maksimalnu gustoću na datoj temperaturi i naziva se zasićen.

Stoga se para u dodiru s tekućinom iu termičkoj ravnoteži s njom naziva zasićena. Sa promjenom temperature tekućine, ravnoteža se narušava, uzrokujući odgovarajuću promjenu gustine i pritiska zasićene pare.

Dvofazna smjesa, koja je para u kojoj su suspendirane kapljice tekućine, naziva sevlažna zasićena para. Dakle, vlažna zasićena vodena para može se smatrati mješavinom suhe zasićene pare sa sitnim kapljicama vode suspendovanim u njegovoj masi.

Maseni udio suhe zasićene pare u vlažnoj pari naziva se stepen suhoće pare i označava se slovom X. Maseni udio kipuće vode u vlažnoj pari, jednak 1- X, koji se naziva stepen vlažnosti. Za ključanje tečnosti x= 0, a za suvu zasićenu paru x= 1. Stanje vlažne pare karakterišu dva parametra: pritisak (ili temperatura zasićenja t s , koja određuje ovaj pritisak) i stepen suvoće pare.

Kako se toplina dovodi, količina tekuće faze se smanjuje, a parna faza se povećava. Temperatura smjese ostaje nepromijenjena i jednaka je ts, jer se sva toplina troši na isparavanje tekuće faze. Shodno tome, proces isparavanja u ovoj fazi je izobarično-izotermičan. Konačno, posljednja kap vode pretvara se u paru, a cilindar se puni samo parom, koja se naziva suhom zasićenom.

Zasićena para, u kojoj nema suspendovanih čestica tečne faze, naziva se suva zasićena para. Njegova specifična zapremina i temperatura su funkcije pritiska. Stoga se stanje suhe pare može podesiti bilo kojim od parametara - tlakom, specifičnim volumenom ili temperaturom.

Njegovo stanje je predstavljeno tačkama c 1 , c 2 , c 3 .

Tačke predstavljaju pregrijanu paru. Kada se toplota prenese na suhu paru pod istim pritiskom, njena temperatura će se povećati, para će se pregrijati. Tačka d (d 1 , d 2 , d 3) prikazuje stanje pregrijane pare i, ovisno o temperaturi, para može ležati na različitim udaljenostima od tačke c.

Na ovaj način, pregrejano naziva se para čija temperatura prelazi temperaturu zasićene pare istog pritiska.

Budući da je specifična zapremina pregrijane pare pri istom pritisku veća od one zasićene pare, ima manje molekula po jedinici volumena pregrijane pare, što znači da ima manju gustoću. Stanje pregrijane pare, kao i svakog plina, određeno je bilo koja dva nezavisna parametra.

Proces dobijanja suve zasićene pare pri konstantnom pritisku generalno je prikazan grafikom abc, a pregrejane pare u opštem slučaju - grafikom abcd, dok je ab proces zagrevanja vode do tačke ključanja, bc je proces isparavanja. , koji se odvija istovremeno pri konstantnom pritisku i na konstantnoj temperaturi , tj. proces bc je istovremeno izobaričan i izotermičan, i, konačno, cd je proces pregrijavanja pare pri konstantnom pritisku, ali pri rastućoj temperaturi. Između tačaka b i c nalazi se vlažna para sa različitim srednjim vrijednostima stepena suhoće.

Krivulja I hladne vode je predstavljena linijom paralelnom sa y-osi, uz pretpostavku da je voda nestišljiva i da je stoga specifična zapremina vode skoro nezavisna od pritiska. Krivulja II naziva se donja granična kriva ili kriva tekućine, a kriva III se naziva gornja granična kriva ili kriva suhe zasićene pare. Kriva II odvaja područje tečnosti od područja zasićene pare na dijagramu, a kriva III odvaja područje zasićene pare od područja pregrijane pare.

Tačke a 1, a 2 i a 3, koje prikazuju stanje 1 kg hladne vode na temperaturi od 0°C i različitim pritiscima, nalaze se gotovo na istoj vertikali. Tačke b 1 , b 2 i b 3 pomiču se udesno sa povećanjem pritiska, jer se shodno tome povećavaju i temperature ključanja t H, a samim tim i specifične zapremine kipuće vode. Tačke c 1 , c 2 i c 3 pomiču se ulijevo, pa se s povećanjem pritiska specifična zapremina pare smanjuje uprkos porastu temperature.

Iz pv-dijagrama se vidi da se sa povećanjem pritiska približavaju tačke b 1, b 2 i b 3 i c 1 sa 2 i sa 3, tj. razlika u specifičnim zapreminama suve zasićene pare i kipuće vode postepeno se smanjuje (segmenti bc). Konačno, pri određenom pritisku, ova razlika postaje jednaka nuli, tj. tačke b i c se poklapaju, a linije II i III konvergiraju. Tačka susreta obe krive naziva se kritična tačka i označava se slovom k. Stanje koje odgovara tački k naziva se kritično stanje.

Parametri vodene pare kritičnog stanja su: pritisak p k = 225,65 ata; temperatura t \u003d 374,15 ° C, specifična zapremina v K = 0,00326 m 3 / kg.

Na kritičnoj tački kipuća voda i para imaju iste parametre stanja, a promjena agregatnog stanja nije praćena promjenom zapremine. Drugim riječima, u kritičnom stanju nestaje uvjetna granica koja razdvaja ove dvije faze materije. Na temperaturama iznad kritične (t > t K), pregrijana para (gas) ne može se nikakvim povećanjem tlaka pretvoriti u tekućinu.

Kritična temperatura je maksimalna moguća temperatura za koegzistenciju dvije faze: tekuće i zasićene pare. Na temperaturama iznad kritične moguća je samo jedna faza. Naziv ove faze (tečnost ili pregrijana para) je u određenoj mjeri proizvoljan i obično je određen njenom temperaturom. Svi plinovi su jako pregrijani u odnosu na Tcr parove. Što je temperatura pregrijavanja viša (pri datom tlaku), to su svojstva pare bliža idealnom plinu.

3. Vodena para i njena svojstva

3.1. vodena para. Osnovni pojmovi i definicije.

Jedan od najčešćih radnih fluida u parnim turbinama, parnim mašinama, nuklearnim elektranama, rashladna tečnost u raznim izmenjivačima toplote je vodena para. Steam - gasovito tijelo u stanju bliskom tečnosti koja ključa. isparavanje Proces promjene tvari iz tekućeg stanja u stanje pare. Isparavanje - isparavanje, koje se uvijek javlja pri bilo kojoj temperaturi sa površine tečnosti. Na određenoj temperaturi, u zavisnosti od prirode tečnosti i pritiska pod kojim se nalazi, počinje isparavanje u celoj masi tečnosti. Ovaj proces se zove ključanje . Obrnuti proces isparavanja se naziva kondenzacije . Takođe radi na konstantnoj temperaturi. Proces kojim se čvrsta materija direktno pretvara u paru naziva se sublimacija . Obrnuti proces prelaska pare u čvrsto stanje naziva se desublimacija . Kada tečnost isparava u ograničenom prostoru (kod parnih kotlova), istovremeno se javlja suprotna pojava - kondenzacija pare. Ako brzina kondenzacije postane jednaka brzini isparavanja, tada nastupa dinamička ravnoteža. Para u ovom slučaju ima maksimalnu gustinu i naziva se zasićena para . Ako je temperatura pare viša od temperature zasićene pare istog pritiska, tada se takva para naziva pregrejano . Razlika između temperature pregrijane pare i temperature zasićene pare pri istom tlaku naziva se stepen pregrijavanja . Pošto je specifična zapremina pregrijane pare veća od specifične zapremine zasićene pare, gustina pregrijane pare je manja od gustine zasićene pare. Dakle, pregrijana para je nezasićena para . U trenutku isparavanja poslednje kapi tečnosti u ograničenom prostoru, bez promene temperature i pritiska, a suva zasićena para . Stanje takve pare određuje jedan parametar - pritisak. Mehanička mješavina suvih i sitnih kapljica tekućine naziva se mokra para . Maseni udio suhe pare u mokroj pari naziva se stepen suvoće –X.

X\u003d m cn / m ch,

m cn - masa suve pare u mokroj; m vp - masa vlažne pare. Maseni udio tečnosti u vlažnoj pari naziva se stepen vlažnosti –at.

at= 1 – .

Za tečnost koja ključa na temperaturi zasićenja  = 0, za suhu paru –  = 1.

3.2 Vlažan vazduh. Apsolutna i relativna vlažnost.

Atmosferski vazduh se široko koristi u tehnici: kao radni fluid (u vazdušnim rashladnim uređajima, klima uređajima, izmenjivačima toplote i sušačima) i kao komponenta za sagorevanje goriva (u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, gasnoturbinskim postrojenjima, parogeneratorima).

Suh vazduh zove se vazduh koji ne sadrži vodenu paru. Atmosferski vazduh uvek sadrži malo vodene pare.

vlažan vazduh je mešavina suvog vazduha i vodene pare.

U toplotnoj tehnici, neka gasovita tela se nazivaju para. Tako se, na primjer, voda u plinovitom stanju naziva vodena para, amonijak - amonijačna para.

Razmotrimo detaljnije termodinamička svojstva vode i pare. (1-6).

Do formiranja pare iz istoimene tečnosti dolazi isparavanja i ključanja . Postoji fundamentalna razlika između ovih procesa. Isparavanje tečnosti se dešava samo sa otvorene površine. Pojedinačni molekuli velikom brzinom savladavaju privlačenje susjednih molekula i lete u okolni prostor. Brzina isparavanja raste sa temperaturom tečnosti. Suština ključanja je da se stvaranje pare događa uglavnom u zapremini same tečnosti zbog njenog isparavanja unutar mjehurića pare. Postoje sljedeća stanja vodene pare:

mokra para;

suha zasićena para;

pregrijana para.

Atmosferski vazduh (vlažan vazduh) može biti:

prezasićeni vlažni vazduh;

zasićeni vlažan vazduh;

nezasićeni vlažni vazduh.

prezasićeno Vlažan vazduh je mešavina suvog vazduha i vlažne vodene pare. Prirodni fenomen je magla. Zasićen Vlažan vazduh je mešavina suvog vazduha i suve zasićene vodene pare. nezasićeni Vlažan vazduh je mešavina suvog vazduha i pregrejane vodene pare.

Treba napomenuti fundamentalno različita značenja pojma "mokro" u odnosu na paru i zrak. Para se naziva vlažnom ako sadrži fino raspršenu tečnost. Vlažan zrak u svim slučajevima od interesa za tehnologiju sadrži pregrijanu ili suhu zasićenu vodenu paru. U opštem slučaju, vlažan vazduh može sadržati i vlažnu vodenu paru (na primer, oblaci), ali ovaj slučaj nije od tehničkog interesa i ne razmatra se dalje.

U atmosferskom (vlažnom) vazduhu, svaka komponenta je pod svojim parcijalnim pritiskom, ima temperaturu jednaku temperaturi vlažnog vazduha i ravnomerno je raspoređena po zapremini.

Termodinamička svojstva vlažnog zraka kao plinovite mješavine suhog zraka i vodene pare određuju se prema zakonima karakterističnim za idealne plinove.

Proračun procesa sa vlažnim vazduhom obično se vrši pod uslovom da se količina suvog vazduha u smeši ne menja. Varijabla je količina vodene pare sadržana u smjesi. Stoga se specifične vrijednosti koje karakteriziraju vlažni zrak odnose na 1 kg suhog zraka.

Pritisak vlažnog vazduha određen je Daltonovim zakonom:

R=Rv+Rp, (3.1)

gdje je Pv parcijalni pritisak suhog zraka, kPa; Pp je parcijalni pritisak vodene pare, kPa.

Napišimo Clapeyron – Mendeljejevsku jednačinu

mokro zrak PV=MRT; (3.2)

suho vazduh P B V=M B R B T; (3.3)

vode para P P V=M P R P T, (3.4)

gdje je V zapremina vlažnog zraka, m 3; M, M V, M P - masa vlažnog, suvog vazduha i vodene pare, respektivno, kg; R, R V, R P – gasna konstanta vlažnog, suvog vazduha i vodene pare, respektivno, kJ/(kgK); T je apsolutna temperatura vlažnog vazduha, K.

Apsolutna vlažnost vazduha - količina vodene pare sadržana u 1 m 3 vlažnog zraka. Označava se sa  P i mjeri se u kg / m 3 ili g / m 3. Drugim riječima, predstavlja gustinu vodene pare u zraku:  P = R P / (R P T). Očigledno je da

 P \u003d M P / V, gdje je V volumen vlažnog zraka mase M.

Relativna vlažnost  je omjer apsolutne vlažnosti zraka u datom stanju prema apsolutnoj vlažnosti zasićenog zraka (H) na istoj temperaturi.

Dva karakteristična stanja vazduha mogu se uočiti u smislu vrednosti :<100 %, при этом Р П <Р Н и водяной пар перегретый, а влажный воздух ненасыщенный;=100 %, при этом Р П =Р Н и водяной пар сухой насыщенный, а влажный воздух насыщенный. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал сухим насыщенным, называется температурой точки росы t Н.

3.3 id - dijagram vlažnog vazduha

Po prvi put id - grafikon za vlažan vazduh predložio je prof. UREDU. Ramzin. Trenutno se koristi u proračunima sistema klimatizacije, sušenja, ventilacije i grijanja. Vid - dijagram duž apscise prikazuje sadržaj vlage d, g / kg suhog zraka, a duž ordinate - specifičnu entalpiju vlažnog zraka i, kJ / kg suhog zraka. Za pogodniji raspored pojedinačnih linija nacrtanih na id - dijagramu, ugrađen je u kosim koordinatama, u kojima je osa apscisa nacrtana pod kutom od 135 ° u odnosu na y-osu.

Sa ovakvim rasporedom koordinatnih osa, prave i=const, koje treba da budu paralelne sa x-osom, idu koso. Radi praktičnosti proračuna, vrijednosti d se spuštaju na horizontalnu koordinatnu os.

Prave d=const su u obliku pravih linija paralelnih sa y-osom, tj. vertikalno. Osim toga, izoterme t C =const, t M =const (isprekidane linije na dijagramu) su iscrtane na id.-dijagramu u liniji konstantnih vrijednosti relativne vlažnosti (počevši od .=5% do =100 %). Linije konstantnih vrijednosti ​​relativne vlažnosti =const grade se samo do izoterme od 100°, odnosno sve dok parcijalni pritisak pare u vazduhu R P ne bude manji od atmosferskog pritiska R. U trenutku kada R P postane jednak R, ove linije gube fizičko značenje, što se vidi iz jednačine (10), u kojoj je, pri P P = P, sadržaj vlage d=const.

Kriva konstantne relativne vlažnosti =100% dijeli cijeli dijagram na dva dijela. Taj njen dio koji se nalazi iznad ove linije je područje nezasićenog vlažnog zraka u kojem je para u pregrijanom stanju. Dio dijagrama ispod linije =100% je površina zasićenog vlažnog zraka.

Pošto su pri =100% očitanja suhih i mokrih termometara ista, t C =t M , tada se izoterme t C =t M =const seku na pravoj =100%.

Da biste pronašli tačku na dijagramu koja odgovara stanju datog vlažnog zraka, dovoljno je znati dva njegova parametra od onih prikazanih na dijagramu. Prilikom izvođenja eksperimenta preporučljivo je koristiti one parametre koji se u eksperimentu lakše i preciznije mjere. U našem slučaju ovi parametri su temperatura suve i vlažne sijalice.

Poznavajući ove temperature, na dijagramu se može pronaći presečna tačka odgovarajućih izotermi. Ovako pronađena tačka će odrediti stanje vlažnog vazduha, a iz id - dijagrama možete odrediti sve ostale parametre vazduha: sadržaj vlage - d; relativna vlažnost -, entalpija vazduha -i; parcijalni pritisak pare - R P, temperatura tačke rose - t M.