|
0,25 0,30 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 |
64,99 69,12 75,89 78,74 81,35 83,74 85,95 88,02 89,96 91,79 93,51 95,15 96,71 98,20 99,63 111,37 120,23 127,43 133,54138,87 143,62 147,92 151,84 155,46 158,84 161,99 164,96 167,75 170,41 172,94 175,36 177,66 179,88 |
6,204 5,229 3,993 3,576 3,240 2,964 2,732 2,535 2,365 2,087 1,972 1,869 1,777 1,694 1,159 0,8854 0,7184 0,6056 0,5240 0,4622 0,4138 0,3747 0,3426 0,3155 0,2925 0,2727 0,2554 0,2403 0,2268 0,2148 0,2040 0,1943 |
0,1612 0,19120,2504 0,2796 0,3086 0,3374 0,3661 0,3945 0,4229 0,4511 0,4792 0,5071 0,5350 0,5627 0,5904 0,8328 1,129 1,392 1,651 1,908 2,163 2,417 2,669 2,920 3,170 3,419 3,915 4,162 4,409 4,655 4,901 5,147 |
271,99 289,30 317,65 329,64 340,56 350,61 359,93 368,62 376,77 384,45 391,72 393,63 405,21 411,49 417,51 467,13 504,70 535,34 561,43 584,27 604,67 623,16 640,12 655,78 670,42 684,12 697,06 709,29 720,94 732,02 742,64 752,81 762,61 |
2618,3 2625,4 2636,9 2641,7 2646,0 2649,9 2653,6 2656,9 2660,1 2665,8 2668,4 2670,9 2673,2 2675,4 2693,4 2706,3 2716,4 2724,7 2731,6 2737,6 2742,9 2747,5 2451,7 2755,5 2758,8 2762,0 2764,8 2767,5 2769,9 2772,1 2774,2 2776,2 |
2346,4
2336,1 2319,2 2312,0 2305,4 2299,3 2293,6 2288,3 2283,3 2278,6 2274,0 2269,8 2265,6 2261,7 2257,9 2226,2 2201,6 2181,0 2163,2 2147,4 2133,0 2119,7 2107,4 2095,9 2085,0 2064,9 2055,5 2046,5 2037,9 2029,5 2021,4 2013,6 |
Давление насыщенного пара — Класс!ная физика
Давление насыщенного пара
- Подробности
- Просмотров: 805
«Физика — 10 класс»
Как вы думаете, что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объём: например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной?
При сжатии пара равновесие начнёт нарушаться.
Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнёт переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежних своих значений. Следовательно,
концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объёма.
Так как давление пропорционально концентрации молекул (р = nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объёма.
Давление рн. п пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.
При сжатии насыщенного пара всё большая часть его переходит в жидкое состояние. Жидкость данной массы занимает меньший объём, чем пар той же массы.
Газовые законы для насыщенного пара несправедливы (при любом объёме при постоянной температуре давление насыщенного пара одинаково). В то же время состояние насыщенного пара достаточно точно описывается уравнением Менделеева-Клапейрона.
Ненасыщенный пар
>Если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют ненасыщенным.
При уменьшении объёма (рис. 11.1) давление ненасыщенного пара увеличивается (участок 1—2) подобно тому, как изменяется давление при уменьшении объёма идеального газа. При определённом объёме пар становится насыщенным, и при дальнейшем его сжатии происходит превращение его в жидкость (участок 2—3). В этом случае над жидкостью уже будет находиться насыщенный пар.
Как только весь пар превратится в жидкость, дальнейшее уменьшение объёма вызовет резкое увеличение давления (жидкость малосжимаема).
Однако пар превращается в жидкость не при любой температуре. Если температура выше некоторого значения, то, как бы мы ни сжимали газ, он никогда не превратится в жидкость.
>Максимальная температура, при которой пар ещё может превратиться в жидкость, называется критической температурой.
Каждому веществу соответствует своя критическая температура, у гелия Tкр = 4 К, у азота Tкр = 126 К.
Состояние вещества при температуре выше критической называется газом; при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость, — паром.
Свойства насыщенного и ненасыщенного пара различны.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры.
Состояние насыщенного пара, как показывает опыт, приближённо описывается уравнением состояния идеального газа (10.4), а его давление определяется формулой
рн. п = nkT. (11.1)
С ростом температуры давление растёт.
Так как давление насыщенного пара не зависит от объёма, то, следова тельно, оно зависит только от температуры.
Однако зависимость давления рн. п от температуры Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объёме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растёт быстрее, чем давление идеального газа (рис. 11.2, участок кривой АВ). Это становится очевидным, если провести изохоры идеального газа через точки А и В (штриховые прямые). Почему это происходит?
При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле (11.1) давление насыщенного пара растёт не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара.
В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма при постоянной температуре) изменяется масса пара.
Почему составляются таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры и нет таблиц зависимости давления газа от температуры?
Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.
Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объёме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис. 11.2, участок кривой ВС).
Кипение.
По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объёму жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность.
Кипение — это процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости при температуре кипения.
При каких условиях начинается кипение?
На что расходуется при кипении подводимое к жидкости тепло с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
Температура кипения жидкости остаётся постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение её в пар.
В жидкости всегда присутствуют растворённые газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создаёт характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на её поверхность. Пузырёк пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри его немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.
Обратим внимание на то, что испарение жидкости происходит и при температурах, меньших температуры кипения, но только с поверхности жидкости, при кипении же образование пара происходит по всему объёму жидкости.
Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается и становится чуть больше давления в жидкости.
Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.
Так, в паровом котле при давлении, достигающем 1,6 • 106 Па, вода не кипит и при температуре 200 °С. В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах — автоклавах (рис. 11.3) кипение воды также происходит при повышенном давлении. Поэтому температура кипения жидкости значительно выше 100 °С. Автоклавы применяют, например, для стерилизации хирургических инструментов, ускорения приготовления пищи (скороварка), консервации пищи, проведения химических реакций.
И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения.
Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре. При подъёме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) давление приближённо равно 4 • 104 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примерно при 70 °С. Сварить мясо в этих условиях невозможно.
У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от свойств жидкости. При одной и той же температуре давление насыщенного пара разных жидкостей различно.
Например, при температуре 100 °С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути — всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Так как кипение происходит при той же температуре, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению, то вода при 100 °С закипает, а ртуть нет. Кипит ртуть при температуре 357 °С при нормальном давлении.
Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Основы термодинамики. Тепловые явления — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика
Насыщенный пар — Давление насыщенного пара — Влажность воздуха — Примеры решения задач по теме «Насыщенный пар. Влажность воздуха» — Кристаллические тела — Аморфные тела — Внутренняя энергия — Работа в термодинамике — Примеры решения задач по теме «Внутренняя энергия. Работа» — Количество теплоты. Уравнение теплового баланса — Примеры решения задач по теме: «Количество теплоты. Уравнение теплового баланса» — Первый закон термодинамики — Применение первого закона термодинамики к различным процессам — Примеры решения задач по теме: «Первый закон термодинамики» — Второй закон термодинамики — Статистический характер второго закона термодинамики — Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей — Примеры решения задач по теме: «КПД тепловых двигателей»
Зависимость давления р и плотности ρ насыщенного водяного пара от температуры.
|
Свойства насыщенного водяного пара | Тепло-Полис
Свойства насыщенного водяного пара
(по температуре)
В таблице приведены следующие свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры: давление, удельный объем, плотность, удельные энтальпии жидкости и пара, теплота парообразования.
| Температура, | Давление (абсолютное) | Удельный объем | Плотность | Удельная энтальпия жидкости i’ | Удельная энтальпия пара i’’ | Удельная теплота парообразования r |
| °С | кгс/см2 | м3/кг | кг/м3 | кДж/кг | кДж/кг | кДж/кг |
| 0 | 0,0062 | 206,5 | 0,00484 | 0 | 2493,1 | 2493,1 |
| 5 | 0,0089 | 147,1 | 0,0068 | 20,95 | 2502,7 | 2481,7 |
| 10 | 0,0125 | 106,4 | 0,0094 | 41,9 | 2512,3 | 2470,4 |
| 15 | 0,0174 | 77,9 | 0,01283 | 62,85 | 2522,4 | 2459,5 |
| 20 | 0.0238 | 57,8 | 0,01729 | 83,8 | 2532 | 2448,2 |
| 25 | 0,0323 | 43,4 | 0,02304 | 104,75 | 2541,7 | 2436,9 |
| 30 | 0,0433 | 32,93 | 0,03036 | 125,7 | 2551,3 | 2425,6 |
| 35 | 0,0573 | 25,25 | 0,0396 | 146,65 | 2561 | 2414,3 |
| 40 | 0,0752 | 19,55 | 0,05114 | 167,6 | 2570,6 | 2403 |
| 45 | 0,0977 | 15,28 | 0,06543 | 188,55 | 2579,8 | 2391,3 |
| 50 | 0,1258 | 12,054 | 0,083 | 209,5 | 2589,5 | 2380 |
| 55 | 0,1605 | 9,589 | 0,1043 | 230,45 | 2598,7 | 2368,2 |
| 60 | 0,2031 | 7,687 | 0,1301 | 251,4 | 2608,3 | 2356,9 |
| 65 | 0,255 | 6,209 | 0,1611 | 272,35 | 2617,5 | 2345,2 |
| 70 | 0,3177 | 5,052 | 0,1979 | 293,3 | 2626,3 | 2333 |
| 75 | 0,393 | 4,139 | 0,2416 | 314,3 | 2636 | 2321 |
| 80 | 0,483 | 3,414 | 0,2929 | 335,2 | 2644 | 2310 |
| 85 | 0,59 | 2.832 | 0,3531 | 356,2 | 2653 | 2297 |
| 90 | 0,715 | 2,365 | 0,4229 | 377,1 | 2662 | 2285 |
| 95 | 0,862 | 1,985 | 0,5039 | 398,1 | 2671 | 2273 |
| 100 | 1,033 | 1,675 | 0,597 | 419 | 2679 | 2260 |
| 105 | 1,232 | 1,421 | 0,7036 | 440,4 | 2687 | 2248 |
| 110 | 1,461 | 1,212 | 0,8254 | 461,3 | 2696 | 2234 |
| 115 | 1,724 | 1,038 | 0,9635 | 482,7 | 2704 | 2221 |
| 120 | 2,025 | 0,893 | 1,1199 | 504,1 | 2711 | 2207 |
| 125 | 2,367 | 0,7715 | 1,296 | 525,4 | 2718 | 2194 |
| 130 | 2,755 | 0,6693 | 1,494 | 546,8 | 2726 | 2179 |
| 135 | 3,192 | 0,5831 | 1,715 | 568,2 | 2733 | 2165 |
| 140 | 3,685 | 0,5096 | 1,962 | 589,5 | 2740 | 2150 |
| 145 | 4,238 | 0,4469 | 2,238 | 611,3 | 2747 | 2125 |
| 150 | 4,855 | 0,3933 | 2,543 | 632,7 | 2753 | 2120 |
| 160 | 6,303 | 0,3075 | 3,252 | 654,1 | 2765 | 2089 |
| 170 | 8,08 | 0,2431 | 4,113 | 719,8 | 2776 | 2056 |
| 180 | 10,23 | 0,1944 | 5,145 | 763,8 | 2785 | 2021 |
| 190 | 12,8 | 0,1568 | 6,378 | 808,3 | 2792 | 1984 |
| 200 | 15,85 | 0,1276 | 7,84 | 852,7 | 2798 | 1945 |
| 210 | 19,55 | 0,1045 | 9,567 | 897,9 | 2801 | 1904 |
| 220 | 23,66 | 0,0862 | 11,6 | 943,2 | 2803 | 1860 |
| 230 | 28,53 | 0,07155 | 13,98 | 989,3 | 2802 | 1813 |
| 240 | 34,13 | 0,05967 | 16,76 | 1035 | 2799 | 1763 |
| 250 | 40,55 | 0,04998 | 20,01 | 1082 | 2792 | 1710 |
| 260 | 47,85 | 0,04199 | 23,82 | 1130 | 2783 | 1653 |
| 270 | 56,11 | 0,03538 | 28,27 | 1178 | 2770 | 1593 |
| 280 | 65,42 | 0,02988 | 33,47 | 1226 | 2754 | 1528 |
| 290 | 75,88 | 0,02525 | 39,6 | 1275 | 2734 | 1459 |
| 300 | 87,6 | 0,02131 | 46,93 | 1327 | 2710 | 1384 |
| 310 | 100,7 | 0,01799 | 55,59 | 1380 | 2682 | 1302 |
| 320 | 115,2 | 0,01516 | 65,95 | 1437 | 2650 | 1213 |
| 330 | 131,3 | 0,01273 | 78,53 | 1498 | 2613 | 1117 |
| 340 | 149 | 0,01064 | 93,98 | 1564 | 2571 | 1009 |
| 350 | 168,6 | 0,00884 | 113,2 | 1638 | 2519 | 881,2 |
| 360 | 190,3 | 0,00716 | 139,6 | 1730 | 2444 | 713,6 |
| 370 | 214,5 | 0,00585 | 171 | 1890 | 2304 | 411,6 |
| 374 | 225 | 0,0031 | 322,6 | 2100 | 2100 | 0 |
Заказать паровой теплообменник Вы можете у нас.
Онлайн калькулятор: Давление насыщенного водяного пара
Этот калькулятор рассчитывает давление насыщенного водяного пара в зависимости от температуры и атмосферного давления. Под калькулятором, как водится, небольшой ликбез с формулами.
Давление насыщенного водяного пара
Температура воздуха, градусов Цельсия
Единицы измерения давлениямм рт.ст.гектопаскальТочность вычисленияЗнаков после запятой: 2
Давление насыщенного водяного пара, гектопаскаль
Ссылка Сохранить Виджет
Для начала небольшое определение из Википедии:
Пар — газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами того же вещества. Процесс возникновения пара из жидкой (твёрдой) фазы называется испарением или парообразованием. Обратный процесс называется конденсация. Насыщенный пар — пар, достигший термодинамического равновесия со своей жидкостью.
Представим себе закрытый сосуд, находящийся при постоянной температуре. В сосуде будет наблюдаться процесс испарения, обусловленного неравномерным распределением кинетической энергии молекул при тепловом движении.
Испарение приводит к постепенному увеличению числа молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии. Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время. Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Тот пар, что получился после установления динамического равновесия, и есть насыщенный пар. Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.
Для насыщенного водяного пара испарение может идти как над водой, так и надо льдом. Мы здесь ограничимся формулами только для воды.
Чтобы достичь состояния полного насыщения, воздух должен поглотить вполне определенное количество водяного пара, которое зависит от температуры и давления.
Важным показателем является парциальное давление водяного пара в воздухе, и его максимальная величина, называемая давлением насыщенного водяного пара.
Этот калькулятор использует формулы для вычисления давления насыщенного водяного пара взятые из Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation Всемирной метеорологической организации (World Meteorological Organization) за 2008 год.
Итак, насыщенное давление чистой фазы водяного пара рассчитывается по формуле
Насыщенное давление водяного пара во влажном воздухе рассчитывается по формуле
где функция от давления равна
Температура задается в градусах Цельсия, давление — в гектопаскалях (1 гектопаскаль = 100 Паскаль).
Насыщенный пар | Физика
1. Испарение и конденсация
Как вы знаете, жидкости испаряются, то есть превращаются в пар. Например, лужи после дождя высыхают. Испарение жидкости обусловлено тем, что некоторые ее молекулы благодаря толчкам своих «соседей» приобретают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы вырваться из жидкости.
В результате испарения над поверхностью жидкости всегда находится пар, Это газообразное состояние вещества. Водяной пар невидим, как и воздух. То, что часто называют паром, представляет собой скопление крошечных водяных капелек, образовавшихся вследствие конденсации пара.
Конденсация – это превращение пара в жидкость, то есть процесс, противоположный испарению. Вследствие конденсации содержащегося в воздухе водяного пара образуются облака (рис. 44.1) и туман (рис. 44.2). Холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом (рис. 44.3). Это тоже результат конденсации водяного пара.
Динамическое равновесие
Если банку с водой плотно закрыть, уровень воды в ней остается неизменным в течение многих месяцев.
Означает ли это, что в закрытом сосуде жидкость не испаряется?
Нет, конечно: в ней всегда есть достаточно быстрые молекулы, которые непрестанно вылетают из жидкости. Однако одновременно с испарением идет конденсация: молекулы из пара влетают обратно в жидкость.
Если уровень жидкости со временем не изменяется, это означает, что процессы испарения и конденсации идут с одинаковой интенсивностью. В таком случае говорят, что жидкость и пар находятся в динамическом равновесии.
2. Насыщенный и ненасыщенный пар
Насыщенный пар
На рисунке 44.4 схематически изображены процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии.
Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.
Ненасыщенный пар
Если сосуд с жидкостью открыть, пар начнет выходить из сосуда наружу. Вследствие этого концентрация пара в сосуде уменьшится, и молекулы пара будут реже сталкиваться с поверхностью жидкости и влетать в нее. Поэтому интенсивность конденсации уменьшится.
А интенсивность испарения остается прежней. Поэтому уровень жидкости в сосуде начнет понижаться. Если процесс испарения идет быстрее, чем процесс конденсации, говорят, что над жидкостью находится ненасыщенный пар (рис. 44.5).
В воздухе всегда есть водяной пар, но обычно он является ненасыщенным, поэтому испарение преобладает над конденсацией. Поэтому лужи и высыхают.
Над поверхностью морей и океанов пар также ненасыщенный, поэтому они постепенно испаряются. Почему же уровень воды при этом не понижается?
Дело в том, что поднимающийся вверх пар охлаждается и конденсируется, образуя облака и тучи. Они превращаются в дождевые тучи и проливаются дождями. А реки несут воду обратно в моря и океаны.
3. Зависимость давления насыщенного пара от температуры
Главное свойство насыщенного пара состоит в том, что
давление насыщенного пара не зависит от объема, а зависит только от температуры.
Это свойство насыщенного пара не так легко понять, потому что оно кажется противоречащим уравнению состояния идеального газа
pV = (m/M)RT, (1)
из которого следует, что для донной массы газа при постоянной температуре давление обратно пропорционально объему. Может быть, для насыщенного пара это уравнение неприменимо?
Ответ таков: уравнение состояния идеального газа хорошо описывает пар – как насыщенный, так и ненасыщенный. Но стоящая в правой части уравнения (1) масса насыщенного пара m при изотермическом расширении или сжатии изменяется – причем так, что давление насыщенного пара остается неизменным. Почему так происходит?
Дело в том, что при изменении объема сосуда пар может оставаться насыщенным только при условии, что в этом же сосуде находится «его» жидкость. Увеличивая изотермически объем сосуда, мы как бы «вытягиваем» из жидкости молекулы, которые становятся молекулами пара (рис. 44.6, а).
Происходит это вот почему. При увеличении объема пара его концентрация вначале уменьшается – но на очень короткий промежуток времени. Как только пар становится ненасыщенным, испарение находящейся в этом же сосуде жидкости начинает «опережать» конденсацию. В результате масса пара быстро возрастает, пока он снова не станет насыщенным. Давление пара при этом снова станет прежним.
? 1. Используя рисунок 44.6, б, объясните, почему при уменьшении объема насыщенного пара его масса уменьшается.
Итак, при расширении или сжатии насыщенного пара его масса изменяется за счет изменения массы содержащейся в этом же сосуде жидкости.
Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры измерена на опыте. График этой зависимости приведен на рисунке 44.7. Мы видим, что давление насыщенного пара очень быстро увеличивается с ростом температуры.
Главная причина увеличения давления насыщенного пара с ростом температуры – увеличение массы пара. Как вы сами убедитесь, выполняя следующее задание, при увеличении температуры от 0 ºС до 100 ºС масса насыщенного пара в одном и том же объеме увеличивается более чем в 100 раз!
В таблице приведены значения давления насыщенного водяного пара при некоторых значениях температуры.
Эта таблица поможет вам при выполнении следующего задания. Воспользуйтесь также формулой (1).
? 2. В герметически закрытом сосуде объемом 10 л находятся вода и насыщенный пар. Температуру содержимого сосуда повышают от 0 ºС до 100 ºС. Считайте, что объемом воды по сравнению с объемом пара можно пренебречь.
а) Во сколько раз увеличилась абсолютная температура?
б) Во сколько раз увеличилось бы давление пара, если бы он остался насыщенным?
в) Во сколько раз увеличилась бы масса пара, если бы он остался насыщенным?
г) Какой стала бы масса пара в конечном состоянии, если бы он остался насыщенным?
д) При какой минимальной массе воды в начальном состоянии пар останется насыщенным?
е) Каким будет давление пара в конечном состоянии, если начальная масса воды будет в 2 раза меньше найденной в предыдущем пункте?
? 3. Что увеличивается с ростом температуры быстрее – давление насыщенного пара или его плотность?
Подсказка. Формулу (1) можно записать в виде
p = (ρ/M)RT.
? 4. Пустой герметически закрытый сосуд объемом 20 л заполнили насыщенным водяным паром при температуре 100 ºС.
а) Чему равно давление пара?
б) Чему равна масса пара?
в) Чему равна концентрация пара?
г) Каким станет давление пара, когда он остынет до 20 ºС?
д) Чему равны массы пара и воды при 20 ºС?
Подсказка. Воспользуйтесь приведенной выше таблицей и формулой (1).
4. Кипение
По приведенным выше графику (рис. 44 7) и таблице вы, наверное, заметили, что при температуре кипения воды (100 ºС) давление насыщенного водяного пара как раз равно атмосферному (пунктир на графике 44.7). Случайно ли это совпадение?
Нет, не случайно. Рассмотрим процесс кипения.
Поставим опыт
Будем нагревать воду в открытом прозрачном сосуде. Скоро на стенках сосуда появятся пузырьки. Это выделяется растворенный в воде воздух.
Внутрь этих пузырьков начинает испаряться вода, и пузырьки заполняются насыщенным паром. Но расти эти пузырьки не могут, пока давление насыщенного пара меньше давления в жидкости. В открытом неглубоком сосуде давление в жидкости практически равно атмосферному давлению.
Продолжим нагревать воду. Давление насыщенного пара в пузырьках с ростом температуры быстро увеличивается. И как только оно станет равным атмосферному давлению, начнется интенсивное испарение жидкости внутрь пузырьков.
Они будут быстро расти, подниматься вверх и лопаться на поверхности жидкости (рис. 44.8). Это и есть кипение.
В неглубоком сосуде давление в жидкости практически равно внешнему давлению. Поэтому мы можем сказать, что
кипение жидкости происходит при температуре, при которой давление pн насыщенного пара равно внешнему давлению pвнеш:
pн = pвнеш. (2)
Отсюда следует, что температура кипения зависит от давления. Поэтому ее можно изменять, изменяя давление жидкости. С увеличением давления температура кипения жидкости повышается. Это используют, например, для стерилизации медицинских инструментов: воду кипятят в специальных приборах – автоклавах, где давление в 1,5–2 раза выше нормального атмосферного.
Высоко в горах, где атмосферное давление существенно меньше нормального атмосферного, сварить мясо непросто: например, на высоте 5 км вода закипает уже при температуре 83 ºС.
? 5. Используя формулу (2) и приведенную выше таблицу, определите температуру кипения воды:
а) при давлении, равном одной пятой нормального атмосферного давления;
б) при давлении, в 2 раза большем атмосферного давления.
Кипение воды при пониженном давлении можно наблюдать в следующем опыте.
Поставим опыт
Доведем воду в колбе до кипения и плотно закроем колбу. Когда вода немного остынет, перевернем колбу и будем поливать ее дно холодной водой. Вода закипит, хотя ее температура существенно ниже 100 ºС (рис. 44.9).
? 6. Объясните этот опыт.
? 7. На какую высоту можно было бы поднять поршнем кипящую воду, если бы она при этом не остывала?
Дополнительные вопросы и задания
8. В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и водяной пар. Масса воды в 2 раза больше массы пара. Медленно перемещая поршень, объем под поршнем увеличивают от 1 л до 6 л. Температура содержимого сосуда остается все время равной 20 ºС. Считайте, что объемом воды можно пренебречь по сравнению с объемом пара.
а) Какой пар находится под поршнем вначале?
б) Объясните, почему давление в сосуде не будет изменяться до тех пор, пока объем под поршнем не станет равным З л.
в) Чему равно давление в сосуде, когда объем под поршнем равен 3 л?
г) Чему равна масса пара в сосуде, когда объем под поршнем равен 3 л?
Подсказка. При этом весь объем сосуда заполнен насыщенным паром.
д) Во сколько раз увеличилась масса пара, когда объем под поршнем увеличился от 1 л до 3 л?
е) Чему равна масса воды в начальном состоянии?
Подсказка. Воспользуйтесь тем, что в начальном состоянии масса воды в 2 раза больше массы пара.
ж) Как будет изменяться давление в сосуде при изменении объема под поршнем от 3 л до 6 л?
Подсказка. Для ненасыщенного пара справедливо уравнение состояния идеального газа с постоянной массой.
з) Чему равно давление в сосуде, когда объем под поршнем равен 6 л?
и) Начертите примерный график зависимости давления пара под поршнем от объема.
9. Две запаянные U-образные трубки наклонили, как показано на рисунке 44.10. В какой трубке над водой находится только насыщенный пар, а в какой воздух с паром? Обоснуйте свой ответ.
Насыщенный пар — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике
Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев
Темы кодификатора ЕГЭ: насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха.Если открытый стакан с водой оставить на долгое время, то в конце концов вода полностью улетучится. Точнее — испарится. Что такое испарение и почему оно происходит?
Испарение и конденсация
При данной температуре молекулы жидкости обладают разными скоростями. Скорости большинства молекул находятся вблизи некоторого среднего значения (характерного для этой температуры). Но попадаются молекулы, скорости которых значительно отличаются от средней как в меньшую, так и большую сторону.
На рис. 1 изображён примерный график распределения молекул жидкости по скоростям. Голубым фоном показано то самое большинство молекул, скорости которых группируются около среднего значения. Красный «хвост» графика — это небольшое число «быстрых» молекул, скорости которых существенно превышают среднюю скорость основной массы молекул жидкости.
Рис. 1. Распределение молекул по скоростям
Когда такая весьма быстрая молекула окажется на свободной поверхности жидкости (т.е. на границе раздела жидкости и воздуха), кинетической энергии этой молекулы может хватить на то, чтобы преодолеть силы притяжения остальных молекул и вылететь из жидкости. Данный процесс и есть испарение, а молекулы, покинувшие жидкость, образуют пар.
Итак, испарение — это процесс превращения жидкости в пар, происходящий на свободной поверхности жидкости (при особых условиях превращение жидкости в пар может происходить по всему объёму жидкости. Данный процесс вам хорошо известен — это кипение).
Может случиться, что через некоторое время молекула пара вернётся обратно в жидкость.
Процесс перехода молекул пара в жидкость называется конденсацией. Конденсация пара — процесс, обратный испарению жидкости.
Динамическое равновесие
А что будет, если сосуд с жидкостью герметично закрыть? Плотность пара над поверхностью жидкости начнёт увеличиваться; частицы пара будут всё сильнее мешать другим молекулам жидкости вылетать наружу, и скорость испарения станет уменьшаться. Одновременно начнёт увеличиваться скорость конденсации, так как с возрастанием концентрации пара число молекул, возвращающихся в жидкость, будет становиться всё больше.
Наконец, в какой-то момент скорость конденсации окажется равна скорости испарения. Наступит динамическое равновесие между жидкостью и паром: за единицу времени из жидкости будет вылетать столько же молекул, сколько возвращается в неё из пара. Начиная с этого момента количество жидкости перестанет убывать, а количество пара — увеличиваться; пар достигнет «насыщения».
Насыщенный пар — это пар, который находится в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью. Пар, не достигший состояния динамического равновесия с жидкостью, называется ненасыщенным.
Давление и плотность насыщенного пара обозначаются и . Очевидно, и — это максимальные давление и плотность, которые может иметь пар при данной температуре. Иными словами, давление и плотность насыщенного пара всегда превышают давление и плотность ненасыщенного пара.
Свойства насыщенного пара
Оказывается, что состояние насыщенного пара (а ненасыщенного — тем более) можно приближённо описывать уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева — Клапейрона). В частности, имеем приближённое соотношение между давлением насыщенного пара и его плотностью:
(1)
Это весьма удивительный факт, подтверждаемый экспериментом. Ведь по своим свойствам насыщенный пар существенно отличается от идеального газа. Перечислим важнейшие из этих отличий.
1. При неизменной температуре плотность насыщенного пара не зависит от его объёма.
Если, например, насыщенный пар изотермически сжимать, то его плотность в первый момент возрастёт, скорость конденсации превысит скорость испарения, и часть пара конденсируется в жидкость — до тех пор, пока вновь не наступит динамическое равновесие, в котором плотность пара вернётся к своему прежнему значению.
Аналогично, при изотермическом расширении насыщенного пара его плотность в первый момент уменьшится (пар станет ненасыщенным), скорость испарения превысит скорость конденсации, и жидкость будет дополнительно испаряться до тех пор, пока опять не установится динамическое равновесие — т.е. пока пар снова не станет насыщенным с прежним значением плотности.
2. Давление насыщенного пара не зависит от его объёма.
Это следует из того, что плотность насыщенного пара не зависит от объёма, а давление однозначно связано с плотностью уравнением (1).
Как видим, закон Бойля — Мариотта, справедливый для идеальных газов, для насыщенного пара не выполняется. Это и не удивительно — ведь он получен из уравнения Менделеева — Клапейрона в предположении, что масса газа остаётся постоянной.
3. При неизменном объёме плотность насыщенного пара растёт с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры.
Действительно, при увеличении температуры возрастает скорость испарения жидкости.
Динамическое равновесие в первый момент нарушается, и происходит дополнительное испарение некоторой части жидкости. Пара будет прибавляться до тех пор, пока динамическое равновесие вновь не восстановится.
Точно так же при понижении температуры скорость испарения жидкости становится меньше, и часть пара конденсируется до тех пор, пока не восстановится динамическое равновесие — но уже с меньшим количеством пара.
Таким образом, при изохорном нагревании или охлаждении насыщенного пара его масса меняется, поэтому закон Шарля в данном случае не работает. Зависимость давления насыщенного пара от температуры уже не будет линейной функцией.
4. Давление насыщенного пара растёт с температурой быстрее, чем по линейному закону.
В самом деле, с увеличением температуры возрастает плотность насыщенного пара, а согласно уравнению (1) давление пропорционально произведению плотности на температуру.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры является экспоненциальной (рис. 2). Она представлена участком 1–2 графика. Эту зависимость нельзя вывести из законов идеального газа.
Рис. 2. Зависимость давления пара от температуры
В точке 2 вся жидкость испаряется; при дальнейшем повышении температуры пар становится ненасыщенным, и его давление растёт линейно по закону Шарля (участок 2–3).
Вспомним, что линейный рост давления идеального газа вызван увеличением интенсивности ударов молекул о стенки сосуда. В случае нагревания насыщенного пара молекулы начинают бить не только сильнее, но и чаще — ведь пара становится больше. Одновременным действием этих двух факторов и вызван экспоненциальный рост давления насыщенного пара.
Влажность воздуха
Воздух, содержащий водяной пар, называется влажным.Чем больше пара находится в воздухе, тем выше влажность воздуха.
Абсолютная влажность — это парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе (т. е. давление, которое водяной пар оказывал бы сам по себе, в отсутствие других газов). Иногда абсолютной влажностью называют также плотность водяного пара в воздухе.
Относительная влажность воздуха — это отношение парциального давления водяного пара в нём к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Как правило, это отношение выражают в процентах:
Из уравнения Менделеева-Клапейрона (1) следует, что отношение давлений пара равно отношению плотностей. Так как само уравнение (1), напомним, описывает насыщенный пар лишь приближённо, мы имеем приближённое соотношение:
Одним из приборов, измеряющих влажность воздуха, является психрометр. Он включает в себя два термометра, резервуар одного из которых завёрнут в мокрую ткань. Чем ниже влажность, тем интенсивнее идёт испарение воды из ткани, тем сильнее охлаждается резервуар «мокрого» термометра, и тем больше разность его показаний и показаний сухого термометра. По этой разности с помощью специальной психрометрической таблицы определяют влажность воздуха.
паровых столов | Armstrong International
Все свойства пара взаимосвязаны. По любому известному значению вы можете определить любое другое. Все эти отношения отображаются в таблице, которая называется «Свойства насыщенного пара» или просто «Таблицы пара».
Для любого заданного давления вы можете прочитать:
- температура пара
- теплота насыщенной жидкости
- скрытая теплота пара
- общая теплота пара
- удельный объем насыщенной жидкости
- удельный объем насыщенного пара.
Следующие размеры выражены в британской системе мер. Чтобы просмотреть эти страницы в метрических единицах СИ, щелкните здесь.
Если вы знаете, что вам нужна температура 307 градусов по Фаренгейту, в таблице указано, что вам необходимо нагнетать давление в системе до 60 фунтов на квадратный дюйм. Если у вас есть подача пара под давлением 15 фунтов на кв. Дюйм, в таблицах указано, что у вас 945 БТЕ / фунт. тепловой энергии, доступной для работы.
Свойства насыщенного пара
(взято из Keenan and Keyes, THERMODYNAMIC PROPERTIES OF STEAM, с разрешения John Wiley & Sons, Inc.)
Скачать таблицы Steam в формате PDF (473 k)
| Манометрическое давление (фунт / кв. Дюйм) | Абсолютное давление (psiA) | Температура пара F | Жара сб. жидкость (БТЕ / фунт) | Скрытая теплота (БТЕ / фунт) | Общее количество тепла пара (БТЕ / фунт) | Удельный объем нас. жидкость (куб. фут / фунт | Удельный объем нас. пар (куб фут / фунт) |
| 29,743 | 0,08854 | 32.00 | 0,00 | 1075,8 | 1075,8 | 0,096022 | 3306,00 |
| 29,515 | 0,2 | 53,14 | 21,21 | 1063,8 | 1085,0 | 0,016027 | 1526,00 |
| 27,886 | 1,0 | 101,74 | 69,70 | 1036,3 | 1106,0 | 0,016136 | 333.60 |
| 19,742 | 5,0 | 162,24 | 130,13 | 1001,0 | 1131,1 | 0,016407 | 73,52 |
| 9,562 | 10,0 | 193,21 | 161,17 | 982,1 | 1143,3 | 0,016590 | 38,42 |
| 7,536 | 11,0 | 197,75 | 165.73 | 979,3 | 1145,0 | 0,016620 | 35,14 |
| 5,490 | 12,0 | 201,96 | 169,96 | 976,6 | 1146,6 | 0,016647 | 32,40 |
| 3,454 | 13,0 | 205,88 | 173,91 | 974,2 | 1148,1 | 0,016674 | 30,06 |
| 1.418 | 14,0 | 209,56 | 177,61 | 971,9 | 1149,5 | 0,016699 | 28,04 |
| 0,0 | 14,696 | 212,00 | 180,07 | 970,3 | 1150,4 | 0,016715 | 26,80 |
| 1,3 | 16,0 | 216,32 | 184,42 | 967,6 | 1152.0 | 0,016746 | 24,75 |
| 2,3 | 17,0 | 219,44 | 187,56 | 965,5 | 1153,1 | 0,016768 | 23,39 |
| 5,3 | 20,0 | 227,96 | 196,16 | 960,1 | 1156,3 | 0,016830 | 20,09 |
| 10,3 | 25.0 | 240,07 | 208,42 | 952,1 | 1160,6 | 0,016922 | 16,30 |
| 15,3 | 30,0 | 250,33 | 218,82 | 945,3 | 1164,1 | 0,017004 | 13,75 |
| 20,3 | 35,0 | 259,28 | 227,91 | 939,2 | 1167,1 | 0.017078 | 11,90 |
| 25,3 | 40,0 | 267,25 | 236,03 | 933,7 | 1169,7 | 0,017146 | 10,50 |
| 30,3 | 45,0 | 274,44 | 243,36 | 928,6 | 1172,0 | 0,017209 | 9,40 |
| 40,3 | 55,0 | 287.07 | 256,30 | 919,6 | 1175,9 | 0,017325 | 7,79 |
| 50,3 | 65,0 | 297,97 | 267,50 | 911,6 | 1179,1 | 0,017429 | 6,66 |
| 60,3 | 75,0 | 307.60 | 277,43 | 904,5 | 1181,9 | 0,017524 | 5.82 |
| 70,3 | 85,0 | 316,25 | 286,39 | 897,8 | 1184,2 | 0,017613 | 5,17 |
| 80,3 | 95,0 | 324,12 | 294,56 | 891,7 | 1186,2 | 0,017696 | 4,65 |
| 90,3 | 105,0 | 331,36 | 302.10 | 886,0 | 1188,1 | 0,017775 | 4,23 |
| 100,0 | 114,7 | 337,90 | 308.80 | 880,0 | 1188,8 | 0,017850 | 3,88 |
| 110,3 | 125,0 | 344,33 | 315,68 | 875,4 | 1191,1 | 0,017922 | 3,59 |
| 120.3 | 135,0 | 350,21 | 321,85 | 870,6 | 1192,4 | 0,017991 | 3,33 |
| 125,3 | 140,0 | 353,02 | 324,82 | 868,2 | 1193,0 | 0,018024 | 3,22 |
| 130,3 | 145,0 | 355,76 | 327,70 | 865,8 | 1193.5 | 0,018057 | 3,11 |
| 140,3 | 155,0 | 360,50 | 333,24 | 861,3 | 1194,6 | 0,018121 | 2,92 |
| 150,3 | 165,0 | 365,99 | 338,53 | 857,1 | 1195,6 | 0,018183 | 2,75 |
| 160,3 | 175.0 | 370,75 | 343,57 | 852,8 | 1196,5 | 0,018244 | 2,60 |
| 180,3 | 195,0 | 379,67 | 353,10 | 844,9 | 1198,0 | 0,018360 | 2,34 |
| 200,3 | 215,0 | 387,89 | 361,91 | 837,4 | 1199,3 | 0.018470 | 2,13 |
| 225,3 | 240,0 | 397,37 | 372,12 | 828,5 | 1200,6 | 0,018602 | 1,92 |
| 250,3 | 265,0 | 406,11 | 381.60 | 820,1 | 1201,7 | 0,018728 | 1,74 |
| 300.0 | 417,33 | 393,84 | 809,0 | 1202,8 | 0,018896 | 1,54 | |
| 400,0 | 444,59 | 424,00 | 780,5 | 1204,5 | 0,019340 | 1,16 | |
| 450,0 | 456,28 | 437,20 | 767,4 | 1204.6 | 0,019547 | 1.03 |
Сегодняшний урок физики: взаимосвязь между давлением пара и температурой
Когда молекулы воды нагреваются, они приобретают кинетическую энергию. Чем больше они нагреваются, молекулы в конечном итоге достигают скорости, достаточной для того, чтобы разорвать поверхность воды и стать паром.
Steam — это сердце индустрии. Это мощно. Он содержит невероятное количество энергии; энергия, которая использовалась древними цивилизациями и технологически развитой культурой, в которой мы живем сегодня.
Взаимосвязь между давлением пара и температурой пара имеет решающее значение для понимания энергии пара, производимого котлом. Отношения довольно просты на самом деле, непросто добиться идеального баланса между давлением и температурой, чтобы предоставить покупателю лучшее решение для пара. Не паникуйте, я знаю парня, который знает парня, который знает котельную компанию, которая может вам помочь! * Кашель, кашель, посуда, кашель *
Чем выше давление в котле, тем больше тепла необходимо для получения пара.При повышенном давлении вы, в свою очередь, получаете пар при более высоких температурах. Пар с более высокой температурой содержит больше энергии на фунт, которая известна как энтальпия. Энтальпия определяется как термодинамический потенциал, состоящий из энергии и давления. В США общепринятой единицей измерения является БТЕ / фунт. Таким образом, если давление в бойлере больше, БТЕ / фунт пара также будет больше.
Подводя итог: более высокое давление в котле = более горячий пар = больше энергии на фунт пара
Что все это значит в реальном мире? Как эти отношения влияют на доллары и центы? В этом мире очень мало бесплатного, и то же самое верно и здесь.Обычно, если давление в котле выше, требуется больше материала, чтобы котел выдерживал тепло, необходимое для генерации пара. Больше материала — больше долларов. Пока не паникуйте, есть хорошие новости!
Давайте разберем несколько реальных примеров:
Котел A — 600 фунтов / кв. Дюйм изб.
При 600 фунтах на квадратный дюйм температура вашего пара будет 486,38 F
При давлении 600 фунтов на кв. Дюйм ваша энтальпия составляет 1203,68 БТЕ / фунт
Котел B — 300 фунтов на кв. Дюйм (изб.)
При 300 фунтах на квадратный дюйм температура вашего пара будет 416.68 F
При 300 фунтах на кв. Дюйм ваша энтальпия составляет 1202,85 БТЕ / фунт
Хорошая новость заключается в том, что котел B, хотя давление в нем вдвое меньше, чем в котле A, все же содержит почти столько же энтальпии, или btu / lb. В реальном примере котел B обычно будет дешевле для потребителя, не жертвуя большим количеством энергии, содержащейся в каждом фунте произведенного пара.
Если вы читаете это, вероятно, вас интересует Steam. Вы также, вероятно, из тех людей, которым было бы интересно приложение nh3O.Это приложение позволяет вам воочию увидеть взаимосвязь между давлением пара и температурой пара. Заинтересованы? Загрузите его здесь.
Чтобы получить более подробную информацию о взаимосвязи между давлением пара и температурой пара и о том, как это влияет на работу вашего котла, свяжитесь с WARE сегодня! 800-228-8861.
| Абсолютное давление: | Абсолютное давление = Манометрическое давление + Атмосферное давление (Атмосферное давление при 1,01325 бар, т.е.е. нормальное атмосферное давление на море уровень при 0С). |
| Температура кипения: | Температура насыщенный пар или кипящая вода под тем же давление. |
| Удельный объем пар: | Занятый объем в м3 на 1 кг пара. |
| Массовая плотность (или Плотность пара: | Удельная масса пара в объеме 1 м3. |
| Удельная энтальпия жидкой воды: | Разумный Тепло, это количество тепла, содержащегося в 1 кг воды. согласно выбранной температуре. |
| Удельная энтальпия пара: | Это общее количество тепла в 1 кг пара. Это сумма энтальпий различных состояния, жидкость (вода) и газ (пар). |
| Скрытая теплота
испарение: | Необходимо тепло превращать 1 кг кипящей воды в пар без изменений температуры (тепловая энергия, необходимая при изменении состояния жидкости в состояние пара). |
| Удельная теплоемкость пар: | Количество тепла, необходимого для повышения температуры на один градус Цельсия градус на единицу массы 1 кг пара. |
| Динамическая вязкость : | Вязкость жидкости характеризует сопротивление движению жидкость. |
| NB: | Приведены энергетические значения в ккал / кг. на основе 4,1868 Дж, значений обычно не используются. |
Wolfram | Примеры альфа: таблицы Steam
Стим
Вычислить термодинамические свойства пара.
Вычислите свойства пара при заданной температуре:
Укажите температуру и давление:
Другие примеры
Насыщенный пар
Рассчитайте свойства насыщенного пара или чистой газофазной воды.
Вычислить свойства насыщенного пара:
Другие примеры
Фазовые границы
Исследуйте фазовые границы между паром, жидкой водой и льдом.
Найдите термодинамические свойства воды:
Другие примеры
Введение в таблицы Steam | Uni Klinger
Введение
Steam Table очень важен для пользователей пара в различных отраслях промышленности и поможет вам найти различные свойства пара в любом конкретном случае.
Что такое Таблицы Steam?
Таблицы пара — это термодинамические данные, которые содержат свойства воды или пара. Эти данные обычно используются инженерами. Обычно он используется для получения следующих свойств, используя давление пара для температуры насыщенного пара и температуру насыщенного пара для давления насыщенного пара. Он также широко используется для определенной энтальпии и объема.
В таблицах свойств перечислены свойства от насыщенной воды до пара.Это связано с тем, что вода — это среда, которая может быть жидкостью или газом в точке насыщения.
Насыщенная вода в таблице характеристик пара обозначается индексом «f», а насыщенный пар в таблице характеристик пара обозначается индексом «g».
Есть много свойств, которые мы можем получить из таблиц пара, таких как температура пара, теплота насыщенной жидкости, скрытая теплота пара, общая теплота пара и удельный объем и т. Д.
Как читать Таблицу Steam?
См. Ниже Номенклатуры, которые вы найдете в таблицах Steam:
P — Давление пара / воды
T — Температура насыщения пара / воды
vg — Удельный объем насыщенного пара
vf — Удельный объем насыщенной воды
hf — Удельная энтальпия насыщенной воды
hfg — Скрытая испарение
hg — Удельная энтальпия насыщенного пара
Таблицы насыщенного пара
В таблицах насыщенного пара температура и давление насыщенного пара взаимозависимы.Когда один из них дан, другой определяется. Эти таблицы обычно включают другие связанные значения, такие как удельная энтальпия (h) и удельный объем (v).
Поскольку температура и давление насыщенного пара напрямую связаны друг с другом, мы можем использовать два различных формата. (i) на основе давления (ii) на основе температуры.
Также, обращаясь к таблицам пара, мы должны позаботиться об единицах давления.
В основном существует два типа различных систем измерения давления: абсолютное давление и герметичное манометрическое давление.Самый простой способ объяснить разницу между ними состоит в том, что абсолютное давление использует абсолютный ноль в качестве нулевой точки, а манометрическое давление использует атмосферное давление в качестве нулевой точки. Из-за переменного атмосферного давления измерение манометрического давления неточно, в то время как абсолютное давление всегда точно.
Таблицы перегретого пара
Если мы дополнительно нагреем насыщенный пар после его точки кипения при заданном постоянном давлении, то он превратится в перегретый пар.
Дополнительное тепло и градусы температуры, применяемые к пару выше точки насыщения, известны как «степень перегрева».
Для калькулятора Handy steam Tables перейдите в магазин Google Play и загрузите приложение SWAI
Использование термодинамической таблицы пара: важнейший инструмент для инженеров
Основные свойства воды
Тепловые электростанции, используемые для выработки электроэнергии, используют воду в качестве рабочего тела.Вода известна как «чистое вещество», потому что она всегда имеет один и тот же химический состав независимо от ее фазы, будь то вода, лед или пар. Поскольку вода может существовать в виде разных фаз при разных температурах, существуют различия в объеме и других свойствах. Расчет свойств на каждой фазе и при различных температурах или давлениях занимает очень много времени. Поэтому свойства пара, такие как давление, температура, удельный объем, энтальпия и энтропия, доступны в табличной форме, и они известны как термодинамическая таблица пара.
Для инженеров расчеты упрощены, поскольку значения берутся из таблицы пара, и их не нужно рассчитывать каждый раз путем сложных вычислений. Таблицы пара и графические диаграммы, известные как диаграммы Молье, используются во всем мире студентами инженерных специальностей и профессиональными инженерами.
Что такое столы Steam?
Таблицы термодинамики пара содержат следующие таблицы:
- Таблицы температуры насыщенной воды и пара: в этих таблицах для каждой температуры абсолютное давление, удельный объем для насыщенной воды и насыщенного пара, удельная энтальпия для насыщенной воды и насыщенного пара и удельная даны энтропии для насыщенного и насыщенного пара.
- Таблицы давления насыщенной воды и пара: В этих таблицах для каждого давления указаны температура, удельный объем для насыщенной воды и насыщенного пара, удельная энтальпия для насыщенной воды и насыщенного пара и удельная энтропия для насыщенного и насыщенного пара.
- Удельный объем перегретого пара: В этой таблице для каждого давления указаны температура насыщения и удельный объем при различных температурах.
- Энтальпия перегретого пара: В этой таблице для каждого давления даны температура насыщения и энтальпия перегретого пара при различных температурах.
- Энтропия перегретого пара: В этой таблице для каждого давления даны температура насыщения и энтропия перегретого пара при различных температурах.
- Удельный объем перегретого пара: В этой таблице для каждого абсолютного давления указан удельный объем сверхкритического пара.
- Энтальпия сверхкритического пара: В этой таблице для каждого абсолютного давления дана энтальпия сверхкритического пара.
- Энтропия сверхкритического пара: В этой таблице для каждого абсолютного давления дана энтропия сверхкритического пара.
Таблица пара
Как пользоваться таблицей пара
В таблицах пара перечислены свойства сухого пара, а для влажного пара свойства могут быть рассчитаны из таблиц пара для сухого и насыщенного пара.
Для значений, которые точно не указаны в таблицах, значение между двумя цифрами может быть получено с помощью линейной интерполяции. Интерполяция — это математический инструмент, с помощью которого, в зависимости от интервала между двумя переменными, может быть вычислено промежуточное значение.
Таблица пара, показанная выше, представляет собой таблицу насыщенной воды и пара. Поскольку все остальные таблицы используются по тому же принципу, мы обсудим только эту. Для абсолютного давления 9 бар температура насыщения составляет 175,4 C. Это означает, что при температуре 175,4 и выше весь пар будет насыщенным. Конечно, любая температура выше этой будет перегревом пара.
Однако следует отметить, что при 175,4 ° C, в зависимости от скрытой теплоты, подводимой для парообразования, пар может иметь любую долю сухости.
vg — удельный объем пара, hf — удельная энтальпия воды, hg — удельная энтальпия пара, sf — удельная энтропия воды и sg — удельная энтропия пара.
Теперь мы познакомимся с этой формулой:
h = hf + xL
, где x — доля сухости, а L = hg — hf
По приведенной выше формуле, если мы знаем долю сухости пара, мы можем вычислить энтальпия влажного пара, и ее значение будет находиться между энтальпией насыщенной воды и насыщенного пара.
Например, если доля сухости составляет 0,8 для пара при абсолютном давлении 9 бар в барах.
Ссылаясь на таблицу пара выше, hf = 743 кДж / кг, L = 2031 кДж / кг,
h = 743 + 0,8 x 2031 = 2367,8 кДж / кг
Это простой пример расчета; для более сложных, пожалуйста, обратитесь к вашей книге по термодинамике, но суть та же.
LEC7
1. Давление относительно температура (P-T)
2. Давление по сравнению с объемом (P-v)
3. Температура по сравнению с объемом (Т-об)
4. Температура в сравнении с энтропией (Т-с)
5. Энтальпия в сравнении с энтропией (час-с)
6. Давление vs. энтальпия (P-h)
Термин температура насыщения обозначает температура, при которой происходит испарение.
Для воды при 99,6 ° C давление насыщения составляет 0,1 МПа, а для воды при температуре 0,1 МПа, температура насыщения 99,6 С.
Если вещество существует в виде жидкости при температуре насыщения и под давлением его называют насыщенной жидкостью.
Если температура жидкости ниже температуры насыщения при существующем давлении она называется переохлажденной жидкостью или сжатой жидкостью.
1. Когда вещество существует в виде части жидкости и части пара при насыщении температуры, его качество определяется как отношение массы пара к общая масса.
2. Если вещество существует в виде пара при температуре насыщения, оно называется насыщенным паром.
3. Когда температура пара превышает температуру насыщения температуры, считается, что он существует в виде перегретого пара.
4.В критической точке состояние насыщенной жидкости и насыщенного пара равно идентичный.
5. При сверхкритических давлениях вещество называют просто текучей средой. чем жидкость или пар.
6. Если начальное давление при 20 0 C составляет 0,260 кПа, теплопередача приводит к повышению температуры до 10 0 С. Лед проходит напрямую из твердой фазы в паровую фазу.
7. В тройной точке (0,6113 кПа) и температуре 20 0 ° C, пусть теплопередача повысит температуру до 0.01 0 С. На этом этапе дальнейшая теплопередача может привести к превращению льда в пар и некоторые станут жидкими. Три фазы могут присутствовать одновременно в равновесие.
Таблицы термодинамики Недвижимость
Таблицы термодинамических свойств многих вещества доступны, и, как правило, все они имеют одинаковую форму.
Steam таблицы выбраны потому, что пар широко используется на электростанциях и производственные процессы.
Таблицы пара предоставляют данные по полезным термодинамические свойства, такие как T, P, v, u, h и s для насыщенной жидкости, насыщенный пар и перегретый пар.
С такие свойства, как внутренняя энергия, энтальпия и энтропия системы, не могут быть непосредственно измеряется; они связаны с изменением энергии системы.
Отсюда можно определить Δu, Δh, Δs, а не абсолютные значения этих свойств. Следовательно, это необходимо выбрать ссылочное состояние, к которому эти свойства произвольно присвоены некоторые числовые значения.
Для воды тройная точка (T = 0,01 o C и P = 0,6113 кПа) выбрано в качестве эталонного состояния, где внутренний энергии и энтропии насыщенной жидкости присваиваются нулевые значения.
В таблицах насыщенного пара свойства представлены насыщенная жидкость, находящаяся в равновесии с насыщенным паром.
Во время фазового перехода давление и температура не зависят от каждого Другие.Если температура указана, давление, при котором обе фазы сосуществовать в равновесии равно давлению насыщения.
Следовательно, можно выбрать либо температура или давление в качестве независимой переменной, чтобы указать состояние двухфазная система.
В зависимости от температуры или давления используется как независимая переменная, таблицы называются температурой или таблицы давления.
Два фазы — жидкость и пар могут сосуществовать в состоянии равновесия только до критическая точка.
Поэтому перечень термодинамических свойств пара в таблица насыщенного пара заканчивается в критической точке (374,15 o ° C и 212,2 бар).
Если пар существует только в одной фазе (перегретый пар) необходимо указать две независимые переменные, давление и температура, для полной спецификации состояния. в таблицы перегретого пара, свойства v, u, h и s — температура насыщения до некоторой температуры для данного давления.
Термодинамические свойства жидкости и паровая смесь может быть оценена с точки зрения ее качества. В частности, удельный объем, удельная внутренняя энергия, удельная энтальпия и удельная энтропия смеси качества X равна
v = (1-X) v f + Xv g, u = (1-X) u f + Xu g , h = (1-X) h f + Xh g = h f + Xh fg , s = (1-X) s f + Xh g
где h fg = h g — h f = скрытая шляпа испарения.
График температура-объем
геометрическое место всех насыщенных состояний дает кривую насыщенной жидкости AC и геометрическое место всех состояний насыщенного пара дает состояния насыщенного пара дает состояние насыщенного пара дает кривую насыщенного пара BC.
точка C представляет собой критическую точку. Разница между v g и v f уменьшается по мере того, как давление увеличивается, а в критической точке v g = v f.
В критической точке две фазы — жидкость и пар — неразличимы.
Диаграмма давление-объем
Диаграмма давление-объем (P-V) для чистого вещество показано на рисунке. Кривые AC и BC представляют насыщенный кривая жидкости и кривая насыщенного пара соответственно, а C — критическая точка.
область под кривой представляет двухфазную область.Любая точка M в этом область представляет собой смесь насыщенной жидкости (обозначена f) и насыщенного пара (g).
Молье (h-s) Диаграмма
Диаграмма h-s была введена Ричардом Молье и был назван в его честь.
Состоит из семейства постоянного давления линии, линии постоянной температуры и линии постоянного объема, построенные по энтальпии по сравнению с координатами энтропии.
В двухфазном области, линии постоянного давления и постоянной температуры совпадают.
.