Таблица зависимости температуры от давления: Таблица зависимости давление водяного пара от температуры

Зависимость температуры кипения воды от давления представлена таблицей В. П.Вукаловича

Таблица В.П.Вукаловича

Р	t	i/	i//	r
0,010	6,7	6,7	600,2	593,5
0,050	32,6	32,6	611,5	578,9
0,10	45,5	45,5	617,0	571,6
0,20	59,7	59,7	623,1	563,4
0,30	68,7	68,7	626,8	558,1
0,40	75,4	75,4	629,5	554,1
0,50	80,9	80,9	631,6	550,7
0,60	85,5	85,5	633,5	548,0
0,70	89,5	89,5	635,1	545,6
0,80	93,0	93. 1	636,4	543,3
0,90	96,2	96,3	637,6	541,3
1,0	99,1	99,2	638,8	539,6
1,5	110,8	111,0	643,1	532,1
2,0	119,6	120,0	646,3	526,4
2,5	126,8	127,2	648,7	521,5
3,0	132,9	133,4	650,7	517,3
3,5	138,2	138,9	652,4	513,5
4,0	142,9	143,7	653,9	510,2
4,5	147,2	148,1	655,2	507,1
5,0	151,1	152,1	656,3	504,2
6,0	158,1	159,3	658,3	498,9
7,0	164,2	165,7	659,9	494,2
8,0	169,6	171,4	661,2	489,8

Р — абсолютное давление в ат, кгс/см²; t — температура в ^оС; i ^/ —  энтальпия кипящей  воды, ккал/кг; i^// — энтальпия сухого насыщенного пара, ккал/кг; r — скрытая теплота парообразования, ккал/кг.

Зависимость температуры кипения воды от давления прямопропорциональная, то есть чем больше давление, тем больше и температура кипения. Для лучшего понимания данной зависимости, вам предлагается ответить на следующие вопросы:

1. Что такое перегретая вода? Какая максимальная температура воды возможна в вашей котельной?

2. Чем определяется давление, при котором работает ваш водогрейный котел?

3. Приведите примеры использования зависимости температуры кипения воды от давления в вашей котельной.

4. Причины гидравлических ударов в водяных тепловых сетях. Почему слышится потрескивание в местных системах отопления частного дома и как его избежать?

5. И наконец, что такое скрытая теплота парообразования? Почему мы испытываем, при определенных условиях, в Русской бане непереносимый жар и покидаем парную. Хотя температура в парной  при этом не более 60^оС.

Комплект Учебно-методических материалов для Оператора котельной. Купить Материал хорошо структурирован и опробирован в учебных заведениях по подготовке Операторов котельной. Сделайте подарок себе и знакомым. Будьте  профессионалом!

Температура кипения воды в зависимости от давления (Таблица)

Справочные таблицы содержат значения температуры кипения воды при различном давлении (в разных единицах измерения).

Обозначения: P — давление, мбар, бар, мм рт. ст. или ат; t — температура, °С.

Температура кипения воды при давлении в мбар

Температура кипения воды при давлении в бар

Температура кипения воды при давлении в мм рт. ст.

Температура кипения воды при давлении в ат

Таблица зависимости — Компания «Фёссен Эм Ай И»

Зависимость давления азота, аргона и кислорода от температуры при наполнении, транспортировании и хранении баллонов

Автоклав: таблица температура-давление

Давление и высокая температура – это два основных фактора, за счет которых происходит работа автоклава. Для безопасной и эффективной эксплуатации оборудования полезно знать соотношения этих параметров, которые меняются с ростом интенсивности нагрева системы. Работать с устройством необходимо по-разному, в зависимости от целей и используемых продуктов, однако, существуют усредненные значения, которые можно получить даже экспериментально со своей системой.

Стоит отметить соотношение между давлением и температурой может изменяться зависимости от объема самого автоклава, температуры рабочей среды и метода нагрева.

Для ускорения процесса некоторые автоклавы можно подогревать на газу, параллельно включив в сеть, однако, необходимо избегать контакта электрического шнура устройства и электрокоробки с открытым огнем, иначе это может привести к плачевным последствиям.

Приведем для сравнения соотношения между давлением и температурой, которые были получены при эксплуатации электрического автоклава при изначальном давлении 1,5 атм., и температуре воды в 10°C.

Таблица соотношения температуры и давления

Стоит помнить, что для каждого вида консервирования необходимо строго выдерживать температурный диапазон. Кроме того, тщательно следить за оборудованием, время от времени его обслуживать и проверять на возникновение дефектов, полученных в ходе эксплуатации.

Таблица соответствия давления температуры в процессе автоклавирования. Время термического уничтожения микроорганизмов.

Таблицы пара Давление-температура

Пар и температура являются надежным признаком, посредством которого, если давление пара известно, его температуру можно предсказать (и наоборот). Ниже приведены график и таблица этой взаимосвязи.

Свойства насыщенного пара — британские единицы

Явное, скрытое и полное тепло в испаряемой воде — паре — при различных манометрических давлениях и температурах кипения.

¹⁾ Для таблицы используется атмосферное давление, кроме ²⁾

^{248 2)}

^{248 2)}

^{248 Критическая точка — При 3206,2 psia и 705,40 o F пар и жидкость неразличимы. Никакого изменения состояния не происходит, когда давление повышается выше критической точки или когда добавляется тепло.В критической точке речь больше не идет о воде или паре, и невозможно разделить воду и пар.}

• 1 фунт / кв. Дюйм ( _{фунт на} / дюйм ² ) = 6894,8 Па (Н / м ² ) = 0,06895 бар

Примечание! Манометрическое давление = Абсолютное давление — Атмосферное давление

NTP — Нормальная температура и давление — определяется как 20 ^o C (293,15 K, 68 ^o F) и 1 атм (101,325 кН / м ² , 101.325 кПа, 14,7 фунтов на кв. Дюйм, 0 фунтов на кв. Дюйм, 30 дюймов рт. Ст., 760 торр)

• Вакуумный пар — это общий термин, используемый для насыщенного пара при температурах ниже 100 ° C .

Пример — Кипящая вода при

При атмосферном давлении — 0 psig — вода закипает при 212 ^o F . 180 БТЕ / фунт энергии требуется для нагрева 1 фунта воды до температуры насыщения 212 ^o F .

Следовательно, при 0 psig и 212 ^o F — удельная энтальпия воды составляет 180 БТЕ / фунт .

Еще 970 БТЕ / фунт энергии требуется для испарения 1 фунта воды при 212 ^o F для пара при 212 ^o F . Следовательно, при 0 psig — удельная энтальпия испарения составляет 970 БТЕ / фунт .

Полная удельная энтальпия пара (или теплота, необходимая для испарения воды в пар) при атмосферном давлении и 212 ^o F может быть суммирована как

h _с = ( 180 Btu / фунт ) + ( 970 БТЕ / фунт )

= 1150 БТЕ / фунт

Свойства насыщенного пара — Давление в барах

32 Для полного вращения экран!

¹⁾ 1 бар абс. = 0 бар ман. = 100 кПа абс. = Атмосферное давление

• Вакуумный пар является общим термином насыщенный пар при температуре ниже 100 ° C .

Пример — Кипящая вода при

При атмосферном давлении (0 бар г, абсолютное давление 1 бар) вода закипает при 100 ^o C и 417,51 кДж энергии требуется для нагрева 1 кг воды от 0 ^o C до температуры кипения 100 ^o C .

Следовательно, удельная энтальпия воды при 0 бар г (абсолютная 1 бар ) и 100 ^o C равна 417.51 кДж / кг .

Еще 2257,92 кДж энергии требуется для испарения 1 кг воды при 100 ^o C в 1 кг пара при 100 ^o C . Следовательно, при 0 бар г ( абсолютный 1 бар ) удельная энтальпия испарения составляет 2257,19 кДж / к г.

Полная удельная энтальпия пара при давлении 0 бар манометра составляет:

ч _с = (417.51 кДж / кг) + (2257,92 кДж / кг)

= 2675,43 кДж / кг

Пример — Кипящая вода при

Пар при атмосферное давление имеет ограниченное практическое применение, поскольку оно не может быть передано собственным давлением по паропроводу к точкам использования. В парораспределительной системе давление всегда превышает 92 259 0 бар ман.

При 7 бар изб. ( абсолютное давление 8 бар ) температура насыщения воды составляет 170.42 ^o С . Для повышения ее температуры до точки насыщения 7 бар изб. требуется больше тепловой энергии, чем требуется, когда вода находится под атмосферным давлением. Согласно таблице 720,94 кДж требуется для подъема 1 кг воды с 0 ^o C до температуры насыщения 170 ^o C .

Тепловая энергия (энтальпия испарения), необходимая при 7 бар изб. для превращения воды в пар, на самом деле меньше, чем требуется при атмосферном давлении.Удельная энтальпия парообразования уменьшается с увеличением давления пара. Теплота испарения составляет 2046,53 кДж / кг при 7 бар изб. .

• Примечание! Удельный объем пара уменьшается с увеличением давления — и количество тепловой энергии, распределяемой таким же объемом, увеличивается. Чем выше давление, тем больше энергии можно передать в парораспределительной системе.

Термодинамическая таблица — обзор

5.4 Влажность реагента

Поскольку мембране требуется вода для поддержания протонной проводимости, как показано в главе 4, оба газа-реагента обычно необходимо увлажнять перед входом в ячейку.В некоторых случаях они должны быть насыщенными, но в некоторых случаях требуется избыточная влажность на анодной стороне, а на катодной стороне может быть достаточно условий менее чем насыщения.

Коэффициент влажности — это соотношение между количеством водяного пара, присутствующего в газовом потоке, и количеством сухого газа. Массовое отношение влажности (граммы водяного пара / грамм сухого газа) составляет:

(5-18) x = mvmg

Молярное отношение влажности (моль водяного пара / моль сухого газа) составляет:

(5-19) χ = NvNg

Соотношение между массовыми и молярными отношениями влажности:

(5-20) x = MwMgχ

Молярное соотношение газов такое же, как отношение парциальных давлений:

(5-21) χ = pvpg = pvP − pv

, где P — полное давление, а p _v и p _g — парциальные давления пара и газа, соответственно.

Относительная влажность — это соотношение между парциальным давлением водяного пара, p _v , и давлением насыщения, p _vs , которое является максимальным количеством водяного пара, которое может присутствовать в газе для данного условия:

(5-22) φ = pvpvs

Давление насыщения является функцией только температуры. Значения давления насыщения можно найти в термодинамических таблицах. ASHRAE Fundamentals [4] предоставляет уравнение, которое позволяет рассчитать давление насыщения (в Па) для любой заданной температуры от 0 ° C до 100 ° C:

(5-23) pvs = eaT − 1 + b + cT + dT2 + eT3 + fln (T)

, где a, b, c, d, e, и f — коэффициенты:

a = −5800.2206

b = 1,33

c = -0,048640239

d = 0,41764768 × 10 ⁻⁴

9302 9302 9302 9309

9302

f = 6.5459673

Отношения влажности могут быть выражены в терминах относительной влажности, давления насыщения и общего давления путем объединения уравнений (5-20), (5-21) и (5 -22):

(5-24) x = MwMaφpvsP − φpvs

и

(5-25) χ = φpvsP − φpvs

На рисунке 5-8 показано содержание водяного пара в газе при различных температурах и давлениях.Как следует из уравнения (5-25), при более низком давлении газ может содержать больше водяного пара, и, как следует из уравнений (5-23) и (5-25), содержание воды в газе экспоненциально увеличивается с температурой. При 80 ° C и атмосферном давлении содержание воды в воздухе приближается к 50%. Объемное содержание водяного пара составляет:

Рисунок 5-8. Содержание водяного пара в газе при различных давлениях и температурах.

(5-26) rh3O, v = χχ + 1 = φpvsP

Энтальпия сухого газа:

(5-27) hg = cp, gt

где:

h _г = энтальпия сухого газа, Дж ⁻¹

c _pg = удельная теплоемкость газа, Дж g ⁻¹ K ⁻¹

t

2225 = Температура в ° C

Обратите внимание, что это уравнение позволяет использовать градусы Цельсия, предполагая, что эталонное нулевое состояние находится при 0 ° C (т.е., ч ₀ = 0), поэтому 1 градус разницы температур по шкале Цельсия равен 1 Кельвину.

Энтальпия водяного пара составляет [5]:

(5-28) hv = cp, vt + hfg

, где h _fg = теплота испарения = 2500 Дж / г ⁻¹ при 0 ° C .

Энтальпия влажного газа тогда равна [5]:

(5-29) hvg = cp, gt + x (cp, vt + hfg)

, а единица измерения — джоули на грамм сухого газа.

Энтальпия жидкой воды составляет:

(5-30) hw = cp, wt

Если газ содержит как водяной пар, так и жидкую воду, как это может иметь место на выходе из топливного элемента, его энтальпия составляет [5 ]:

(5-31) hvg = cp, gt + xv (cp, vt + hfg) + xwcp, wt

, где x _v = содержание водяного пара (в граммах пара на грамм сухого газа ) и x _w = содержание жидкой воды (в граммах жидкой воды на грамм сухого газа).Общее содержание воды составляет:

(5-32) x = xv + xw

Обратите внимание, что когда x _w = 0, тогда x = x _v ; и если x _w > 0, то x _v = x _против . (Когда в газе присутствует жидкая вода, газ уже насыщен паром.)

Процессы с влажными газами лучше всего видны на диаграмме hx или так называемой диаграмме Мольера (рисунок 5-9). [5], где ось x наклонена на:

Рисунок 5-9.H-x диаграмма Молье для влажного воздуха.

(5-33) (dhdx) t = 0 ° C = hfg

Линия насыщения делит диаграмму на две отдельные области: ненасыщенную область над линией насыщения и область тумана ниже линии насыщения (рис. 5-9). Состояние влажного газа определяется его температурой и относительной влажностью, или температурой и содержанием воды, или температурой и точкой росы. Температура точки росы — это температура, при которой весь водяной пар, присутствующий в газе, будет конденсироваться.

Газы-реагенты в топливных элементах PEM обычно увлажняются. Чаще всего требуется, чтобы оба газа-реагента были насыщенными при рабочей температуре электролизера, хотя существуют конструкции электролизеров и МЭБ, требующие либо недосыщенных условий, либо перенасыщения. Процесс увлажнения может быть таким же простым, как впрыск воды или пара. В любом случае для перехода от сухого газа или воздуха с температурой окружающей среды к полностью насыщенному газу при рабочей температуре ячейки требуются как вода, так и тепло.Закачка воды в относительно сухой газ приведет к насыщению при температуре ниже, чем у исходных воздуха и воды (как показано на Рисунке 5-10).

Рисунок 5-10. Иллюстрация процесса увлажнения на диаграмме h-x.

Количество тепла, необходимое для увлажнения, может быть весьма значительным, особенно если воздух под давлением окружающей среды должен быть насыщен при относительно высоких температурах.

Пример

Топливный элемент с активной площадью 300 см ² работает при 0.6 А / см ² и 0,65 В. Воздух подается в стехиометрическом соотношении 2 и под давлением 1,15 бар, и он увлажняется путем впрыска горячей воды (60 ° C) непосредственно перед входом в дымовую трубу. Условия окружающей среды: 1 бар, 20 ° C и относительная влажность 60%. Требуется насыщать воздух при рабочей температуре ячейки 60 ° C. Рассчитайте расход воздуха, количество воды, необходимое для 100% увлажнения воздуха на входе, и количество тепла, необходимое для увлажнения.

Потребление кислорода составляет (уравнение 5-3):

N˙O2, cons = I4F = 0.6Aсм − 2 × 300 см 24 × 96,485 = 0,466 × 10−3 моль − 1

Скорость потока кислорода на входе в ячейку составляет (Уравнение 5-12):

N˙O2, act = SO2N˙O2, cons = 2 × 0,466 × 10 −3 = 0,933 × 10−3 моль − 1

Расход воздуха на входе в ячейку:

N˙воздуш, дюйм = NO2, дюйм1rO2 = 0,933 × 10−30,21 = 4,44 × 10−3 моль − 1

м˙воздух , in = N˙air, inMair = 4,44 × 10−3 моль с − 1 × 28,85 г моль − 1 = 0,128 г с − 1 Ответ

, где M _{ai r} = молекулярная масса воздуха = 0,21 × 32 + 0,79 × 28 = 28,85 г моль ^-1 .

Количество воды в воздухе на входе в ячейку (насыщенное при 1,15 бар и 60 ° C) составляет (Уравнение 5-18):

м˙ч3O, дюйм = xсм˙вд, дюйм

, где x _s — содержание воды в воздухе при насыщении, то есть φ = 1 (уравнение 5-24):

xs = Mh3OMairpvsP − pvs

pvs = eaT − 1 + b + cT + dT2 + eT3 + fln (T) = 19,944 кПа (для T = 333.15 K) undefined

xs = Mh3OMairpvsP − pvs = 1828,8519,_{5−19,944 = 0,131 гч3O / гэр}

м˙ч3O, дюйм = xsm˙вр, дюйм = 0,131 гч3O / гэр × 0,128 гэр с-1 = 0,0168 гч −1

Окружающий воздух уже содержит немного воды (относительная влажность 60% при 20 ° C; p _vs = 2339 кПа):

xs = Mh3OMairφpvsP − φpvs = 1828,850,6 × 2,339100−0,6 × 2,339 = 0,00888 гч3O / гэр

м˙ч3O, окр. = Xсм˙вр, дюйм = 0,00888 гч3O / гэр × 0,128 гэр с-1 = 0,0011 гч3O с-1

Следовательно, количество воды, необходимое для увлажнения воздуха в ячейке на входе:

м˙ч3О = 0.0168−0,0011 = 0,0157 gh3O s − 1 Ответ

Теплота, необходимая для увлажнения, может быть рассчитана из теплового баланса:

Hair, amb + Hh3O + Q = Hair, in⇒Q = Hair, in − Hair, amb − Hh3O

Энтальпия влажного воздуха составляет (уравнение 5-29):

hvair = cp, airt + x (cp, vt + hfg)

Увлажненный воздух: h _{пара, in} = 1,01 × 60 + 0,131 = (1,87 × 60 + 2500) = 402,8 Дж · г ⁻¹

Окружающий воздух: h _{vair, amb} = 1,01 × 20 + 0,00888 = (1.87 × 20 + 2500) = 42,73 Дж · г ⁻¹

Вода: h _h3O = c _{p, w} t = 4,18 × 60 = 250,8 Дж · g ⁻¹

Q = 402,8 Дж · г − 1 × 0,128 г / с − 42,73 Дж · г − 1 × 0,128 гс − 1−250,8 Дж · г − 1 × 0,0157 гс − 1

= 51,56 Вт − 5,47 Вт − 3,94 Вт = 42,15 Вт · Ответ

Только для сравнение:

Производство электроэнергии элементом: W _el = I × V = 0,6 Acm ⁻² × 300 см ² × 0,65 V = 117 Вт

Эффективность элемента: η = V / 1.482 = 0,65 / 1,482 = 0,439

Тепловыделение элементом: Q = 117 / 0,439 — 117 = 149,5 Вт

Скорость образования воды: м˙ч3O, gen = I2FMh3O = 0,6 × 3002 × 96,48518 = 0,0168 гс − 1

Таким образом, топливный элемент из этого примера вырабатывает более чем достаточно тепла и примерно столько воды, сколько необходимо для увлажнения поступающего воздуха. Благодаря продуманной конструкции системы можно было бы улавливать тепло и воду, генерируемые ячейкой, и использовать их для увлажнения поступающего воздуха.

На рис. 5-11 показаны условия, при которых топливный элемент производит достаточно воды для увлажнения воздуха и водорода (при условии, что оба газа перед увлажнением полностью высохли). Выше линии для заданных стехиометрических соотношений потребность в увлажнении газов-реагентов больше, чем количество воды, образующейся в дымовой трубе.

Рисунок 5-11. Температуры и давления, при которых топливный элемент производит достаточно воды для увлажнения входящего потока водорода и воздуха.

Возникает логичный вопрос: если топливный элемент генерирует достаточно воды на катодной стороне, почему необходимо увлажнять воздух перед входом в элемент? Как правило, увлажнение воздуха необходимо для предотвращения высыхания части мембраны рядом с входным отверстием для воздуха. На рис. 5-12а показано, что, хотя в ячейке образуется достаточно воды, воздух в большей части ячейки недонасыщен. Однако условия на Рисунке 5-12a не очень реалистичны:

Рисунок 5-12. Профили воды в топливном элементе: (а) предполагают равномерное распределение плотности тока и изотермические условия; (б) предполагая реалистичное распределение плотности тока и повышение температуры воздуха от входа к выходу.

•

Предполагается, что воздух поступает в ячейку сухим и нагревается до рабочей температуры ячейки.

•

Ячейка изотермическая.

•

Нет перепада давления.

•

Скорость образования воды (т.е. скорость реакции) постоянна.

Когда применяются более реалистичные условия, профили воды в ячейке резко меняются, как показано на Рисунке 5-12b.Условия выбираются таким образом, чтобы получаемой воды было достаточно для насыщения воздуха на выходе из топливного элемента. Воздух поступает в камеру при окружающих условиях, относительно сухой. При низких температурах (от 20 ° C до 30 ° C) требуется небольшое количество воды для насыщения воздуха, и воды в продукте более чем достаточно. По мере того, как воздух нагревается и его давление уменьшается, ему требуется все больше и больше воды. Благодаря тщательному проектированию воздушных каналов и теплопередачи внутри топливного элемента можно еще более точно согласовать два профиля воды.

На Рис. 5-13 показано содержание воды в воздухе на входе, показанное как температура точки росы, необходимое для насыщения воздуха на выходе из топливного элемента для типичных воздушных потоков. Условия выше линии приводят к появлению жидкой воды на выходе, тогда как условия ниже линии приводят к недонасыщению воздуха на выходе.

Рисунок 5-13. Содержание воды в воздухе на входе (указывается как точка росы), необходимое для создания условий насыщения на выходе из топливного элемента.

Бернинг [6] предположил, что температура точки росы выхлопных газов может использоваться в качестве критерия для выбора рабочих условий.Температура точки росы на выходе из анода зависит от молярных расходов газа. Молярный поток водорода, покидающий ячейку:

(5-34) N˙h3, out = (Sh3−1) N˙h3, cons = (Sh3−1) I2F

Молярный расход воды, покидающей ячейка рассчитывается с использованием определения коэффициента чистого сопротивления r _d , определенного как [7]:

(5-35) rd = N˙h3Oinh3in − N˙h3Oinh3outIF

Коэффициент чистого сопротивления представляет собой разницу между поток воды за счет электроосмотического сопротивления и обратной диффузии воды.Оно определяется так же, как электроосмотическое сопротивление, то есть количество молекул воды на протон. Он положительный, когда чистый поток идет от анода к катоду.

Для входа сухого водорода (N˙h3Oinh3in = 0) это приводит к:

(5-36) N˙h3Oinh3out = −rdIF

Таким образом, молярное соотношение водяного пара и сухого газообразного водорода на выходе из анода составляет:

(5-37) χh3Oinh3out = N˙h3Oinh3outN˙h3, out = −rdIF (Sh3−1) I2F = −2rd (Sh3−1)

Обратите внимание, что вода в газообразном водороде на выходе будет только тогда, когда сеть сопротивление отрицательное, то есть, когда чистый поток идет от катода к аноду.Затем парциальное давление водяного пара на выходе из анода можно рассчитать, объединив уравнение (5-37) и уравнение (5-21):

(5-38) ph3Oinh3out = Ph3out2rd2rd- (Sh3-1)

Из уравнения ( 5-38) следует, что при заданном давлении на выходе из анода температура точки росы зависит только от стехиометрического коэффициента расхода и коэффициента полезного сопротивления. Когда топливные элементы работают при повышенном давлении, давление обычно фиксируется на выходе, так что предыдущее уравнение дает значение давления водяного пара на выходе из топливного элемента.

Молярный расход обедненного воздуха на выходе из катода (без учета перехода азота на анод) определяется по формуле:

(5-39) N˙Air, out = N˙Air, in − N˙O2, cons = SO20.21I4F − I4F = I4F (SO20.21−1)

, где S _{O 2} — стехиометрический коэффициент потока на катодной стороне. Это уравнение предполагает, что сухой воздух состоит из 79% азота и 21% кислорода на молярной основе.

Молярный поток водяного пара, покидающий катодную сторону, при условии, что воздух на входе был сухим, составляет:

(5-40) N˙h3OinAirout = N˙h3O, gen − N˙h3Oinh3out = I2F + rdIF = I2F ( 1 + 2rd)

Обратите внимание, что только если r _d <0, часть воды в продукте попадет на анодную сторону.

Мольное соотношение водяного пара и сухого газа на выходе из катода:

(5-41) χh3OinAirout = N˙h3OinAiroutN˙Air, out = I2F (1 + 2rd) I4F (SO20.21−1) = 2 (1 + 2rd) (SO20.21−1)

Парциальное давление водяного пара в газе на выходе из катода, наконец, может быть получено путем объединения уравнений (5-41) и (5-21):

(5 -42) Ph3OinAirout = PAir, out2 (1 + 2rd) 2 (1 + 2rd) + SO20.21−1

Уравнения (5-38) и (5-42) могут использоваться для расчета давления водяного пара в Выходы на стороне анода и катода, соответственно, и температуры точки росы могут быть затем рассчитаны с использованием следующего уравнения, которое является обратным уравнению (5-23):

(5-43) Tdew = -2.581 × 10−18 (ph3O) 4 + 6,4056 × 10−13 (ph3O) 3−5,8916 × 10−8 (ph3O) 2 + 2,8427 × 10−3 (ph3O) +22,455

, где p _h3O — парциальное давление водяного пара в Па , рассчитанное по уравнениям (5-38) и (5-42), соответственно. Уравнение (5-43) отлично подходит для кривой между 40 ° C и 90 ° C [6].

Температура точки росы зависит от коэффициента полезного сопротивления r _d . Однако, когда ячейка работает на сухих газах-реагентах, коэффициент полезного сопротивления обычно находится в очень узком диапазоне -0.1 < r _d <0 [8]. Температура точки росы сильно зависит от рабочего давления, и увеличение давления в ячейке приведет к увеличению температуры точки росы и, следовательно, к увеличению опасности конденсации и затопления ячейки.

Предыдущие уравнения позволяют построить диаграммы, которые показывают температуры точки росы анода и катода T _роса в зависимости от коэффициента чистого сопротивления r _d и стехиометрического отношения потока.Из-за зависимости температуры точки росы от давления были созданы разные графики для каждого рабочего давления. На рис. 5-14 в качестве примера показаны расчетные температуры точки росы на аноде (слева) и катоде (справа) для рабочего давления окружающей среды (вверху), 1,5 бара (в центре) и 2,0 бара (внизу).

РИСУНОК 5-14. Температура точки росы на выхлопе анода (слева) и катода (справа) при рабочем давлении окружающей среды (вверху) 1,5 бар (в центре) и 2,0 (внизу) для топливного элемента, работающего с сухими газами на входе [6].

Комбинируя предыдущий анализ точки росы выхлопных газов с моделированием процессов внутри топливного элемента, Бернинг [6] предположил, что идеальная рабочая температура топливного элемента должна быть на несколько градусов выше температуры катодной конденсации, которая обычно находится в диапазоне от 60 ° C до 80 ° C, в зависимости от давления и стехиометрического соотношения потоков. Эксплуатация топливного элемента на 10 ° C выше точки росы приводит к сухой мембране. Когда анодная сторона работает при таком низком стехиометрическом соотношении потоков, как ξ = 1.05, прогнозируемое чистое сопротивление попадает в очень узкий режим и совершенно не зависит от плотности тока, что в значительной степени помогает определить идеальные условия эксплуатации. Поскольку температура точки росы на стороне анода очень чувствительна к значению rd и быстро увеличивается до значений выше 80 ° C, рекомендуется, чтобы выходное отверстие анода было горячим концом топливного элемента при работе в режиме противотока. Этого можно добиться, направив охлаждающую жидкость противотоком к катоду.

Следовательно, при определенных условиях возможна работа с сухими газами.Критерием работы с сухими газами является то, что количество воды в продукте должно быть достаточным для насыщения выходящих газов [9], то есть:

(5-44) 1≥ [(Sh3−1) +12 (SO20.21) −1)] ps (Tcell) P − ps (Tcell)

На рис. 5-15 [9] показана критическая стехиометрия газа для типичных температур ячейки 60 ° C и 80 ° C и давления 1,5 и 3 бара. Однако выполнение предыдущего уравнения не гарантирует, что локального обезвоживания не произойдет.

РИСУНОК 5-15. Максимальная стехиометрия воздуха, которая для данной стехиометрии водорода все еще удовлетворяет уравнению (5-44); каждая точка соответствует комбинации стехиометрии, для которой количество воды в продукте достаточно для насыщения выходящего газа [7].

Действительно, Tolj et al. [10] показали, что происходит внутри топливного элемента, в который подается не увлажненный воздух из окружающей среды, если оборудование элемента поддерживается при постоянной температуре (рис. 5-16). Хотя получаемой воды достаточно для увлажнения воздуха на выходе, воздушный поток сразу после входа в камеру нагревается, что приводит к падению относительной влажности ниже 25%. К концу канала поток воздуха полностью насыщается, но по всему катодному каналу воздух практически сухой. Этого можно избежать, если установить температурный профиль вдоль катодного канала, который предотвратит быстрый нагрев воздуха и обеспечит относительную влажность, близкую к 100% по всему каналу.Это может быть достигнуто путем направления охлаждающей жидкости противотоком к катоду и / или за счет тщательно продуманного отвода тепла от ячейки. Если ни одна из этих мер недостаточна, чтобы избежать условий высыхания в топливном элементе, может потребоваться увлажнение воздуха перед его входом в топливный элемент.

РИСУНОК 5-16. Температура и относительная влажность вдоль катодного канала топливного элемента, работающего при 60 ° C, с окружающим воздухом на входе [10].

Когда оба газа (водород и воздух) насыщаются при температуре ячейки, все еще возможно закончить дегидратацию на аноде или катоде, в зависимости от величины и направления чистого сопротивления воды.Ограниченное положительное сопротивление не обязательно приводит к обезвоживанию анодного газа, тогда как значительное отрицательное сопротивление возможно до того, как катодный газ покажет обезвоживание. Максимальное сопротивление перед обезвоживанием анода определяется следующим уравнением [7]:

(5-45) rd, max = 12ps (Tcell) P − ps (Tcell)

Аналогично, минимальное сопротивление перед обезвоживанием катода происходит [7]:

(5-46) rd, min = −14ps (Tcell) P − ps (Tcell) −12

Таблицы насыщенного пара Имперские единицы

Связанные ресурсы: термодинамика

Таблицы насыщенного пара Британские единицы

Термодинамика и теплообмен

Таблицы насыщенного пара — британские единицы

Насыщенный пар — это пар, находящийся в равновесии с нагретой водой при том же давлении, т.е.е., он не был нагрет выше точки кипения для этого давления.

При понижении температуры насыщенного пара (при сохранении давления) он будет конденсироваться с образованием капель воды, даже если температура кипения все еще значительно выше 100 ° C при стандартном давлении.

Связанные ресурсы:

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Температура насыщения и диаграмма PT для профессионалов HVAC.

Что такое температура насыщения и почему это важно?

Одна из многих концепций, которые необходимо понимать профессионалам в области HVAC, — это температура насыщения; это включает в себя знание того, как его рассчитать и как использовать диаграмму PT (давление-температура).

В частности, профессионалы HVAC обычно применяют эти знания для пара или воды и хладагента. Вы будете использовать температуру насыщения при различных расчетах и ​​устранении неисправностей, в том числе при расчете перегрева.Для тех, кто нуждается в освежении, перегрев дает ценную информацию об эффективности системы и о том, может ли жидкость просачиваться в участки системы, которых не должно быть.

Что такое температура насыщения?

Температура насыщения — это официальное название точки кипения. Термин «насыщение» происходит от того факта, что это температура, при которой жидкость должна закипеть и войти в паровую фазу, в зависимости от ее давления насыщения.

При постоянном давлении, если вы снимаете тепло и пар при температуре насыщения, он конденсируется и становится жидкостью.Обратное тоже верно. Если у вас есть жидкость при ее температуре насыщения и постоянном давлении и добавить тепла, она закипит и перейдет в термическую фазу. Вы можете понять это, подумав о своем опыте кипячения воды.

Как рассчитать температуру насыщения?

Вы можете рассчитать температуру насыщения, выполнив следующие действия, или использовать более простой вариант, описанный ниже.

— Шаг 1 : Измерьте температуру системы в градусах Цельсия.Преобразуйте его в Кельвина, добавив 273 градуса.

— Шаг 2 : Используйте уравнение Клаузиуса-Клапейрона для расчета давления насыщения. Уравнение выглядит следующим образом:

— Шаг 2a : Мы также запишем эти шаги в письменной форме. В уравнении вам нужно решить натуральный логарифм вашего давления насыщения, но разделить его на 6,11.

— Шаг 2b : Другая сторона уравнения (скрытая теплота парообразования, деленная на газовую постоянную влажного воздуха) умножается на (1 / (1/273 — температура в Кельвинах).6 Дж / кг, а газовая постоянная влажного воздуха 461 Дж / кг. Выполнение требуемого деления на первом этапе — 5 321,0412.

— Шаг 2c : Теперь вы можете решить уравнение, включая натуральный логарифм, подставив каждую часть уравнения как степень е. Помните, что ваш результат — это давление насыщения, деленное на 6,11, поэтому вам придется умножить обе части уравнения на 6,11, чтобы получить давление насыщения.

— Шаг 3 : С помощью карты PT найдите рассчитанное вами давление насыщения.Карта покажет вам температуру.

Вы также можете выполнить эти шаги и использовать свою диаграмму — метод, который намного проще и основан на использовании таких инструментов, как манометры, которые, вероятно, у вас есть под рукой.

— Шаг 1 : Используйте инструмент для измерения давления в рассматриваемом месте, например манометр.

— Шаг 2 : Используйте свою PT-диаграмму, чтобы найти температуру насыщения.

Чтобы упростить расчет температуры насыщения, некоторые ученые работают над созданием новых формул, которые будут более простыми, но точными.

Конечно, вы также можете получить точные значения температуры насыщения, используя предыдущие шаги, и этот метод проще для большинства профессионалов в области HVAC.

Онлайн-калькуляторы

Специалисты по HVAC — далеко не единственные люди, которым время от времени или регулярно требуется рассчитывать температуру насыщения, поэтому существует множество онлайн-калькуляторов, которые помогут вам. Большинство из них сосредоточены на обычных веществах, таких как вода.

Вы можете посоветовать своим техническим специалистам использовать эти онлайн-калькуляторы в качестве учебного пособия для проверки своих математических расчетов при обучении вычислению температуры насыщения.В этом случае они будут рассчитывать температуру насыщения воды в данном реальном или теоретическом случае, а затем использовать онлайн-калькулятор для подтверждения своей работы. Это может дать им дополнительную практику, прежде чем применять те же знания для расчета температуры насыщения хладагента или других веществ, с которыми они взаимодействуют.

Основные тенденции, влияющие на температуру насыщения — увеличивается ли насыщение с температурой?

Да, при повышении температуры воздуха большее количество воды может оставаться в газообразной форме, увеличивая насыщение.Когда температура падает, молекулы воды замедляются, увеличивая вероятность их конденсации в жидкость.

На следующей диаграмме показано, как это работает для воды, в частности, как повышение температуры увеличивает давление пара.

Помните о взаимосвязи между давлением и насыщением: более высокое давление пара соответствует более высокому насыщению.

Отдельные части температуры насыщения.

Когда вы лучше поймете температуру насыщения, пора взглянуть на некоторые связанные расчеты и температуру насыщения конкретных веществ.

Какова температура насыщения хладагента?

Температура насыщения хладагента будет зависеть от давления. Основываясь на сравнении, примите во внимание, что вода имеет температуру насыщения или точку кипения 212 по Фаренгейту или 100 по Цельсию на уровне моря. Когда давление увеличивается, температура насыщения также увеличивается. Если давление снизится, снизится и температура насыщения.

Существует аналогичная картина для температуры насыщения хладагента, но она также зависит от самого хладагента.Одним из примеров является то, что температура кипения R-22 составляет 45 градусов по Фаренгейту при давлении 76 фунтов на квадратный дюйм. Любое изменение давления изменит температуру насыщения.

Какова температура насыщения пара?

На следующих диаграммах показана температура насыщения пара, а также некоторые другие термодинамические свойства.

Наука о насыщенном паре.

Насыщенный пар — это чистый пар, который вступает в контакт с водой, из которой он получен, которая все еще находится в жидкой форме.Важно отметить, что насыщенный пар будет иметь температуру, которая должна соответствовать температуре воды (жидкости, а не газа) при ее давлении.

Насыщенный пар также известен как сухой пар, и это происходит, когда вода или вещество имеют температуру, допускающую наличие газа или жидкости. Появление насыщенного пара означает, что скорости конденсации и испарения одинаковы.

Техники HVAC и насыщенный пар.

Специалисты по HVAC обычно взаимодействуют с насыщенным паром из-за преимуществ, которые он предлагает для отопления.

• Скрытая теплопередача обеспечивает быстрый нагрев.
• Использование воды является недорогим, чистым и безопасным нагревательным веществом.
• Вы можете использовать давление для точной и контролируемой регулировки температуры.
• Насыщенная вода имеет высокий коэффициент теплопередачи, что означает, что ей не нужно иметь такую ​​большую площадь поверхности для передачи тепла, что снижает количество необходимого оборудования.

Графики температуры насыщения в сравнении с альтернативами — как использовать PT-графики для успеха.

При работе с температурой насыщения в качестве специалиста по ОВКВ вы часто будете использовать диаграмму PT (давления и температуры). Раньше это всегда были физические диаграммы, которые техники брали с собой, но теперь существует множество приложений для смартфонов, которые включают диаграммы, что позволяет экономить место.

Ниже приводится пример PT-диаграммы, которую могут использовать технические специалисты HVAC.

Использовать PT-диаграмму довольно просто. Вы смотрите на давление насыщения для данного хладагента, а затем видите, какой температуре насыщения оно соответствует.Выше приведен пример традиционной диаграммы, которая показывает температуру и давление в фунтах на квадратный дюйм.

Такой тип диаграммы является обычным для однокомпонентных хладагентов, поскольку они имеют единственную точку кипения. Однако существуют также зеотропные смеси с несколькими компонентами, которые подвергаются фракционированию, когда одна из характеристик переходит в пар или жидкость быстрее, чем другая.

Эти PT-диаграммы будут выглядеть следующим образом:

При использовании хладагентов с несколькими компонентами и чтении этих таблиц вы должны уделять наибольшее внимание конечным точкам «скольжения».Другими словами, следует обратить внимание на тот компонент, который первым изменит фазы.

PT-диаграммы — популярный инструмент для нескольких целей в HVAC, в том числе:

• Подтверждение давления в змеевике, необходимого для установки нужной температуры хладагента
• Расчет перегрева (нагрев выше температуры, при которой хладагент будет насыщения или его температуры насыщения, особенно на выходе испарителя)
• Расчет переохлаждения (охлаждение ниже температуры насыщения, в частности, на конце конденсатора)

Заключение: почему температура насыщения важна для профессионалов в области ОВК.

Специалисты по HVAC обнаружат, что регулярно используют графики температуры насыщения и PT при настройке систем, поиске и устранении неисправностей и решении этих проблем. Температура насыщения имеет решающее значение для расчета переохлаждения и перегрева, поскольку она помогает техническим специалистам определить проблему в системе.

Обсуждаете ли вы температуру насыщения или назначения сервисного обслуживания, вам как владельцу бизнеса HVAC необходимо поддерживать постоянную связь со своими техническими специалистами и клиентами.Podium может помочь вам с обоими типами общения: Teamchat поможет вам общаться с вашими техническими специалистами, а веб-чат и Inbox позволяют вам оставаться организованным и поддерживать контакт с вашими клиентами. Позаботившись о коммуникациях, вы можете сосредоточиться на предоставлении высококачественных услуг HVAC.

Давление водяного пара. Калькулятор | Определение

Калькулятор давления пара воды — удобный инструмент, который может помочь в определении давления пара воды и льда. Просто введите температуру, и давление появится в кратчайшие сроки — не сомневайтесь, попробуйте! Если вы не уверены, что такое давление пара, продолжайте прокручивать, и вы найдете определение давления пара, пять различных формул давления пара и подробную информацию о наиболее часто используемой формуле — уравнении Антуана.

Что такое давление пара? Определение давления пара

Давление пара — это давление пара, находящегося в термодинамическом равновесии со своими конденсированными фазами (твердой или жидкой) в замкнутой системе при заданной температуре. Равновесие — другими словами, установившееся состояние — между испарением и конденсацией наступает, когда:

Скорость испарения жидкости = Скорость конденсации газа

Давление пара — это одна из характеристик жидкости: это мера тенденции материала переходить в газообразное / парообразное состояние.Давление пара жидкости можно измерить разными способами, например манометром, подключенным к колбе с измеряемой жидкостью.

Факторы, влияющие на давление пара

На давление пара влияют два фактора:

Чем выше температура, тем больше у молекул энергии достаточно для выхода из жидкости или твердого тела, что приводит к более высоким значениям давления пара.

температура жидкости увеличивается (T ↑) -> кинетическая энергия ее молекул увеличивается (Ek ↑) -> количество молекул, переходящих в пар, увеличивается -> давление пара увеличивается (P ↑)

При более низких температурах меньшее количество молекул обладает достаточной энергией.

• Природа вещества (типы молекул)

Для веществ с более сильными межмолекулярными силами давление пара будет относительно низким. Напротив, для относительно слабых сил давление пара относительно высокое.

Важно отметить тот факт, что площадь поверхности жидкого / твердого вещества, контактирующего с газом, не влияет на давление пара . Так что не имеет значения, вливаем ли мы жидкость в широкую колбу или в тонкий градуированный цилиндр — давление пара остается прежним.[(18,678 — (температура / 234,5)) * (температура / (257,14 + температура))]

, где T выражается в ° C, а P — в кПа.

Вы также можете использовать другое уравнение, называемое формулой Гоффа-Гратча, но поскольку оно более сложное (и примерно такое же точное, как формула Бака), мы не реализовали его в нашем калькуляторе давления водяного пара. В таблице ниже показано сравнение точности различных формул для нескольких температур в диапазоне 0–100 ° C (32–212 ° F).Справочные значения взяты из таблицы Lide с давлением пара воды (все давления указаны в кПа).

Как видите, уравнение Антуана достаточно точно для более высоких температур, но низкие вычисляются с довольно большой ошибкой. Уравнение Тетенса хорошо работает для диапазона 0-50 ° C, но Бак лучше всех их для каждого проверенного значения. Для температур выше 100 ° C значения начинают значительно отличаться, и уравнение Антуана обычно является наиболее точным.(8.07131 — (1730.63 / (233.426 + температура)))

Уравнение Антуана иногда упрощается (без учета коэффициента C) или расширяется тремя дополнительными членами, что может повысить гибкость уравнения.

Давление пара воды

Давление водяного пара — это давление, при котором водяной пар находится в термодинамическом равновесии со своим конденсированным состоянием. Если поднять давление и поддерживать температуру, вода будет конденсироваться.
Взгляните на этот удобный инструмент для измерения давления пара для измерения уровня грунтовых вод, чтобы быстро определить давление для различных температур:

Две формулы имеют версию для давления пара воды над льдом (то есть для температур ниже 0 ° C). Введите отрицательные температуры в калькулятор, и давление пара будет определяться по формулам Бака и Тетенса.

Калькулятор давления пара воды — как использовать

Теперь, когда вы знаете, что такое давление пара, и слышали о различных формулах давления пара, самое время для практической демонстрации. Этот калькулятор — один из самых простых в использовании, так как вам нужно ввести только одно значение, поэтому у вас не должно возникнуть проблем с его использованием! Но на всякий случай показываем пример:

1. Введите температуру . Предположим, мы хотим рассчитать давление пара воды при температуре 86 ° F (30 ° C).

2. Пуф! Давление водяного пара вычислитель нашел давление по пяти формулам . Наиболее часто используется уравнение Антуана (4,232 кПа), но формула Бака (4,245 кПа) обычно является наиболее точной для температурных диапазонов, которые мы обычно ищем.

3. Если вы хотите получить результат в другой единице давления, просто нажмите на название единицы и выберите ту, которая вам нужна: Па, гПа, торр, мм рт.