Зміст:

Якщо це вода, яка нагрівається вище температури кипіння, вона стає парою або водою в газоподібному стані. Однак не всі пари однакові. Властивості пари сильно варіюються в залежності від тиску і температури, яким він піддається.

У статті Основні програми для Steam ми обговорюємо різні програми, в яких використовується пара. У наступному розділі ми обговоримо типи пари, що використовується в цих програмах.

Взаємозв'язок тиску і температури води і пари

Клацніть на слово, щоб побачити анімацію.

типи

Насичений (сухий) пар утворюється, коли вода нагрівається до температури кипіння (відчутне нагрівання), а потім випаровується за допомогою додаткового тепла (прихованого тепла). Якщо ця пара згодом нагрівається над точкою насичення, вона стає перегрітою парою (відчутне тепло).

Насичений пар

Як вказує чорна лінія у верхній частині графіку, насичена пара виникає під тиском і температурою, при яких пара (газ) і вода (рідина) можуть співіснувати разом. Іншими словами, це відбувається, коли діапазон випаровування води дорівнює діапазону конденсації.

Переваги використання насиченого пара для опалення

Насичений пар має кілька властивостей, що роблять його чудовим джерелом тепла, особливо при температурах від 100 ° C (212 ° F) і вище. Деякі з них:

Власність Перевага
Збалансоване нагрівання за рахунок прихованої тепловіддачі та швидкості Покращує продуктивність та якість продукції
Тиск може контролювати температуру Температуру можна встановити швидко і точно
Високий коефіцієнт тепловіддачі Необхідна площа теплопередачі менша, що дозволяє зменшити початкову вартість обладнання
Походить із води Чисто, безпечно і недорого

Сказавши це, слід пам’ятати про наступне при нагріванні насиченою парою:

  • Ефективність нагрівання може бути знижена, якщо для процесів нагрівання використовується пара, крім сухої пари. На відміну від загальноприйнятого уявлення, практично не вся пара, що утворюється в котлі, є сухою парою, а вологою парою, яка містить деякі непарені молекули води.
  • Втрата тепла випромінюванням призводить до конденсації частини пари. Тому волога пара, що утворюється, стає ще більш вологою, і також утворюється більше конденсату, який необхідно видаляти, встановлюючи пароуловлювачі у відповідних місцях.
  • Конденсат, який важчий, випаде з потоку пари і може бути видалений через ніжки конденсату та пароуловлювачі. Однак захоплений вологий пар зменшить ефективність нагрівання і повинен бути видалений через сепараційні станції у місці використання або розподілу.
  • Пара, яка зазнає втрат тиску через надмірне тертя в трубопроводі тощо, також може призвести до відповідних втрат температури.

Мокра пара

Це найпоширеніша форма пари, яка може спостерігатися у рослин. Коли пара утворюється за допомогою котла, вона, як правило, містить вологу з неспарених частинок води, які потрапляють у паророзподільні трубопроводи. Навіть найкращі котли можуть скидати пару, що містить від 3 до 5% вологи. У той момент, коли вода наближається до стану насичення і починає випаровуватися, як правило, невелика частина води, як правило, у вигляді крапель, потрапляє в потік пари і направляється до точок розподілу. Це один з ключових моментів, чому сепарація використовується для видалення конденсату з розподільчої лінії.

Перегріта пара

Перегрітий пар створюється перегріванням насиченого або вологого пара для досягнення точки вище, ніж насичення. Це означає, що це пара, яка містить більш високу температуру і меншу щільність, ніж насичена пара при однаковому тиску. Перегріта пара використовується головним чином для імпульсних рухів, таких як турбіни, і зазвичай не використовується для теплообміну.

Переваги використання перегрітої пари для приводу турбін:

  • Для підтримання сухості пари для обладнання на паровому двигуні, де на продуктивність впливає наявність конденсату
  • Для підвищення теплової ефективності та працездатності, напр. Для досягнення більших змін питомого обсягу перегрітого стану при менших тисках навіть під вакуумом.

Це вигідно як для подачі, так і для скидання пари, перебуваючи в перегрітому стані, оскільки конденсат не буде утворюватися в парогенераторному обладнанні під час нормальної роботи, що мінімізує ризик пошкодження від ерозії або вуглекислотної ерозії. Крім того, оскільки теоретичний коефіцієнт теплової ефективності турбіни розраховується за значенням ентальпії на вході та виході з турбіни, збільшення ступеня перегріву, а також тиск збільшує ентальпію на вході в турбіну, а отже, це одночасно ефективно для поліпшення теплова ефективність.

Недоліки використання перегрітої пари для опалення:

Власність Недолік
Низький коефіцієнт тепловіддачі Знижує продуктивність праці
Для теплообміну потрібна більша площа поверхні
Змінна температура навіть при постійному тиску Перегрітий пар вимагає підтримання високої швидкості, інакше температура впаде, оскільки тепло втратить із системи
Значне тепло, що використовується для теплообміну Перепади температури можуть негативно позначитися на якості продукції
Температура може бути надзвичайно високою Для будівництва обладнання можуть знадобитися більш міцні матеріали, що вимагатиме більшої початкової вартості.

З цих та інших причин насичена пара є кращою перед перегрітою парою в якості нагрівального середовища в теплообмінниках та іншому теплообмінному обладнанні. З іншого боку, з точки зору використання його як джерела тепла для прямого нагрівання як високотемпературного газу, він має певні переваги перед гарячим повітрям, оскільки його можна використовувати як джерело нагріву в безкисневих умовах. Таким же чином проводяться дослідження використання перегрітого пара в харчових галузях, таких як кулінарія та сушка.

Надкритична вода

Надкритична вода - це вода у стані, що перевищує критичну точку: 22,1 бар, 374 ° C (3208 psia, 705 ° F). У критичній точці прихована теплота пари дорівнює нулю, а її питомий об’єм абсолютно однаковий, незалежно від того, вважається він газом або рідиною. Іншими словами, вода, що знаходиться під тиском і температурою вище, ніж у критичній точці, є незрозумілим станом, в якому вона не є рідиною чи газом.

Надкритична вода використовується для приводу турбін на електростанціях, що вимагають більшої ефективності. Дослідження надкритичної води проводяться з акцентом на її використання як рідини, що має як рідинні, так і газові властивості, і зокрема, що вона придатна для використання як розчинник для хімічних реакцій.

Різні стани води

Ненасичена вода

Це вода в її найбільш визнаному стані. Приблизно 70% ваги людського тіла становить вода. У рідкій формі води водневі зв’язки утримують молекули водню разом. В результаті ненасичена вода має відносно щільну, компактну і стабільну структуру.

Насичена вода

Молекули, насичені парою, непомітні. Коли насичена пара викидається в атмосферу, виходячи з труби, частина її конденсується, передаючи своє тепло навколишньому повітрю, і утворюються білі парові хмари (невеликі краплі води). Коли пара включає ці крихітні краплі води, це називається вологим паром.

У паровій системі пару, що виділяється паровими ловушками, зазвичай приймають за насичену (живу) пару, тоді як це насправді спалах. Різниця між ними полягає в тому, що насичений пар невидимий відразу на виході з труби, тоді як швидка пара містить невеликі краплі води, які утворюються після потрапляння в навколишнє середовище.

Перегріта пара

Поки він зберігає свій перегрітий стан, перегріта пара не буде конденсуватися, навіть потрапляючи в атмосферу і її температура падає. Як результат, хмари пари не утворюються. Перегріта пара зберігає більше тепла, ніж насичена пара при одному і тому ж тиску, і рух її молекул відбувається набагато швидше, отже, вона має меншу щільність (тобто її питомий об’єм вище)

Надкритична вода

Хоча неможливо ідентифікувати за допомогою візуального підтвердження, це вода у формі, в якій вона не є ні рідиною, ні газом. Загальна ідея полягає в молекулярному русі, близькому до газу, і щільності, близькій до щільності рідини.