Рейтинг фильтров для воды

Мы протестировали и выбрали лучшее очистное оборудование и бытовые фильтры

Не только знать, но и применять: температура насыщенного пара

Насыщенный пар имеет несколько важных параметров, одним из которых является температура.

В статье подробно описана эта характеристика, приведены зависимости различных параметров пара от его температуры, рассказывается о расчете.

Что это за параметр, как он обозначается?

Температурой является скалярная величина, обозначающая степень нагретости тела или газа.

Для насыщенного пара свойственна степень нагретости, величина которой зависит от температуры воды. Это связано с основной характеристикой насыщенного пара – термодинамическим равновесием со своей водой.

Температура насыщенного пара равна температуре жидкости. В физике, единицей измерения температуры насыщенного пара принято считать Цельсий. В формулах и описании различных характеристик она обозначается буквой «t» или значком «°C».

Температура насыщенного пара также может рассчитываться в Кельвинах. При этом данный параметр обозначается буквой «К». При расчетах стоит учитывать, что 1°C = 274 К.


От чего зависит?

На температурный параметр насыщенного пара воздействуют различные факторы:

  1. Химическое свойство вещества. Различные химические элементы имеют отличные параметры нагретости для кипения. Например, водород закипает при -253 градусах, а вода при 100°C.
  2. Величина атмосферного давления. С увеличением давления повышается температура парообразования.
  3. Плотность. Зависимость прослеживается недолгое время. При низкой плотности, между молекулами пара остается воздушное пространство с разностью температуры. Часть нагретости пара отдается воздуху, что снижает температуру самого пара. При увеличении плотности температура стабилизируется.
  4. Степень насыщения жидкостью. Эта зависимость прослеживается на момент дисбаланса термодинамического равновесия и до появления конденсации. Также существует зависимость температуры пара от внешней температуры. Чем она ниже, тем выше конденсация.

График:

foto47514-2

При какой t° водяной пар станет насыщенным?

Насыщенным водяной пар становится при достижении термодинамического равновесия со своей водой. Нижним порогом считается +1°C в закрытом сосуде, а верхний – при +100°C. Тут прослеживается зависимость от давления.

Величина атмосферного давления в 100 кПа позволяет доводить воду до кипения при 100 °C. Образование насыщенного пара при высокой температуре зависит от интенсивности подвода тепла к жидкости.

Насыщенный пар может образовываться и при +1. В этом случае образование насыщенного пара зависит от отвода тепла от жидкости.

И в том и в другом случае, вода и образованный пар должны находится в закрытом сосуде и в термодинамическом равновесии между собой.

Какова максимальная и минимальная?

Максимальной температурой насыщенного пара может быть значение, равное температуре кипения его жидкости. Если данный параметр пара превышает температуру кипения жидкости, пар переходит в состояние перегретого.

Например:

  1. Нижний порог образования, насыщенного водяного пара составляет +1 градус в закрытом сосуде. При 0 градусов осуществляется фазовый переход воды из жидкого состояния в твердое. С поверхности льда также может образоваться насыщенный пар, но уже в температурном равновесии со льдом.
  2. Верхней температурной точкой является значение 100 градусов в Земном атмосферном давлении. Повышение температуры пара приведет к дисбалансу термодинамического равновесия и переходу в состояние перегретого пара.

При измерении верхней и нижней температурной точки образования насыщенного пара стоит учитывать свойства и химическую структуру самого вещества, а также параметры давления.

Таблица зависимости

Зависимость различных параметров насыщенного пара от его температуры приведена ниже.

 °CABS — кгс/см2U — м3/кгP — кг/м3hf-кДж/кгh — кДж/кгL — кДж/кг
00,0062060,004024932493
50,0081470,0062025022481
100,011060,0094125122470
200,02570,018325322448
300,04320,0312525512425
400,07190,0516725702403
500,12120,0820925892380
600,207,60,1325126082356
700,315,0,1929326262333
800,483,410,233526442310
900,712,30,437726622285
1001,031,60,541926792260
3742250,0031332210021000

Согласно таблице, можно проследить следующие зависимости от температурного параметра:

  • рост абсолютного давления пара (ABS);
  • снижение его объема (U);
  • увеличение плотности (P);
  • увеличение энтальпии жидкости (hf) и энтальпии пара (h);
  • снижение удельной теплоты парообразования (L).
Исключением является температурный порог сверхкритической воды 374 градуса. При такой температуре прослеживается: равенство энтальпии пара и воды, полное отсутствие удельной теплоты парообразования.

Как найти температуру насыщения водяного пара

Расчет температуры насыщенного водяного пара помогает определить множество параметров при проектировании различных паровых систем и оборудования.


Формула и правила расчета

Расчет температуры насыщенного пара выполняется по формуле:

foto47514-3

Выражение состоит из следующих значений:

  • «T» — температура насыщенного пара.
  • «P» — давление.
  • «V» — общий объем.
  • «v» — количество полученного вещества.
  • «R» — значение газовой постоянной.

Данное выражение является производным из формулы Менделеева-Клапейрона для идеальных газов.

Несколько примеров

Задача:

  1. Давление 8000 Па.
  2. Объем пара 5,3 М3.
  3. Количества вещества 6 моль.
  4. Газовая постоянная 8,31 кДж.
  5. Температура пара в Кельвинах (К) неизвестна.

Решение:

foto47514-4

Температура пара будет равна 850 градусов Кельвина.

Задача:

  1. Давление 500 кПа.
  2. Объем пара 9,7 М3.
  3. Количество вещества 9 моль.
  4. Газовая постоянная 8,31 кДж.
  5. Температура неизвестна.

Решение:

foto47514-5

Температура насыщенного пара, при данных параметрах 65 градуса Цельсия.

Параметры, которые зависят от температуры НП

Рассмотрим, какое влияние оказывает температура насыщенного пара на различные параметры.

Масса

С повышением температуры масса пара снижается. При термодинамическом равновесии, это происходит за счет процесса конденсации. Часть пара возвращается обратно в воду. При перегреве, вода из пара полностью выпаривается, что приводит также к уменьшению массы.

Упругость

При повышении температуры заметно увеличивается упругость пара. Это связано с увеличением плотности и степени насыщения. Также упругость зависит от величины капель конденсации. Чем они больше, тем больше упругость.


Давление

С повышением температуры давление возрастает, так как ускоряется процесс парообразования и скорость движения молекул. Чем выше температура, тем скорость движения выше.

Плотность

Она увеличивается при нагревании и уменьшается при охлаждении. Связано это также с увеличением скорости парообразования при нагревании.

Применение знаний на практике

Знания о влиянии температуры на характеристики насыщенного пара используются в промышленности. Например, системы отопления регулируются за счет изменения температуры, что позволяет контролировать массу и давление пара.

Также эти знания используются при работе с химически вредными жидкостями. Зная температуру испарения, можно значительно снизить время и затраты при очистке или разделении веществ лабораторным путем.

Видео по теме статьи

Зависимость давления насыщенного пара от температуры рассмотрена в видео:

Заключение

Температура насыщенного пара всегда должна быть равной температуре жидкости. От этого зависит степень насыщения и термодинамическое равновесие пара и жидкости. Только такие условия сохраняют пар в насыщенном состоянии.

А какова Ваша оценка данной статье?
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...