Specifična zapremina suve zasićene pare zavisi od pritiska. Pri pritiscima manjim od kritičnog, specifična zapremina v suhe pare je veća od zapremine tečnosti iz koje se dobija. Kada se pritisak poveća, zapremina pare se smanjuje, a tečnost - - raste, jer se njena temperatura povećava. Stoga se razlika u - v smanjuje s povećanjem pritiska i konačno postaje jednaka nuli.
Vrijednosti specifične zapremine suhe zasićene pare date su u četvrtim okomitim stupcima tabela. Peti stupci daju vrijednosti gustine ove pare.
Gustina ili specifična zapremina suve zasićene pare se izračunava iz jednačine stanja kao što je prikazano na str.
Podaci o specifičnim zapreminama suve zasićene pare za određeni broj agenasa dati su u prilozima.
U ovom slučaju, specifična zapremina suve zasićene pare, označena v, je takođe funkcija pritiska v F (p) ili, shodno tome, neka funkcija temperature.
Za sve tečnosti, specifična zapremina suve zasićene pare, v, veća je od specifične zapremine tečnosti, v, i opada sa povećanjem pritiska, dok v raste; kao rezultat, razlika (v - vr), koja je na Sl. 11 - 1 odgovara horizontalnom segmentu bc, što je značajno pri niskim pritiscima, opada sa povećanjem pritiska.
Relativna vlažnost varira u direktnoj proporciji sa specifičnom zapreminom suve zasićene pare na temperaturi smeše.
Pritisak od 0 6 MPa odgovara specifičnoj zapremini suve zasićene pare v - 0 3156 m3 / kg.
Koristeći ovu jednačinu, trebali biste izračunati vrijednost specifične zapremine suhe zasićene pare v za tlak izmjeren u eksperimentu.
Odnos količine vode i pare u području zasićenja. Dakle, specifična zapremina vlažne zasićene pare je približno jednaka specifičnoj zapremini suve zasićene pare pri istom pritisku pomnoženom sa stepenom suvoće.
U procesu isparavanja specifična zapremina radnog fluida naglo raste, jer je specifična zapremina suve zasićene pare neuporedivo veća od zapremine kipuće vode. Stoga se para naziva pregrijana para, čija je temperatura više temperature zasićenje Hn pri datom pritisku p pcr.
Do izvođenja jednadžbe.
Koristeći jednačinu (8.21), moguće je, posebno, proračunom odrediti specifičnu zapreminu suhe zasićene pare v: direktno merenje ova vrijednost je teška.
Detekcija temperature mokra para u ts-grafu.| adijabatski proces u is-dijagramu. U ovoj formuli, i - željeni specifični volumen vlažne pare; i - specifična zapremina suve zasićene pare istog pritiska kao i željeni, a x je specificirani stepen suvoće pare.
Pregrijana para je para koja ima temperaturu i specifičnu zapreminu veće od temperature i specifične zapremine suve zasićene pare pri istom pritisku.
Pregrijana para nije zasićena, jer je pri datom pritisku specifična zapremina pregrijane pare veća od specifične zapremine suhe zasićene pare, a gustina je manja. On je na svoj način fizička svojstva približava se gasu i što je bliže, to je veći stepen pregrevanja.
Iz relacija (150) i (151) proizilazi da je specifična zapremina vlažne pare manja od specifične zapremine suve zasićene pare, a samim tim i specifična težina vlažne pare veća od specifična gravitacija suva zasićena para.
Poznato je da se prilikom proučavanja termodinamičkih svojstava tvari često koriste eksperimentalni podaci o toplini stvaranja plina za određivanje specifičnog volumena suhe zasićene pare v, budući da je za niske tlakove vrijednost i vrlo značajna i njena direktna eksperimentalna određivanje je izuzetno teško.
Poznato je da se prilikom proučavanja termodinamičkih svojstava tvari često koriste eksperimentalni podaci o toplini isparavanja za određivanje specifične zapremine suhe zasićene pare v, budući da je za niske pritiske vrijednost v vrlo značajna i njeno direktno eksperimentalno određivanje je izuzetno teško.
S povećanjem tlaka povećava se specifična zapremina vode koja odgovara početku njenog ključanja, i obrnuto, odgovarajući specifični volumeni suhe zasićene pare se smanjuju.
Promjena specifične zapremine suhe zasićene vodene pare v u zavisnosti od pritiska zasićenja prikazana je na sl. 11.5. U području niskih pritisaka, specifična zapremina suve zasićene pare je višestruko veća od specifične zapremine tečnosti iz koje se dobija.
Ovisnost topline isparavanja o temperaturi vode. Najjednostavniji izraz za krivulju zasićenja će se dobiti ako pretpostavimo da u (1 - 9) toplina isparavanja r ne ovisi o temperaturi, specifični volumen suhe zasićene pare v može se izraziti pomoću jednadžbe idealnog bazena (1 - 2), a specifični volumen tekuće faze v je znatno manji od specifičnog volumena parne faze i može se zanemariti.
Ovisnost topline isparavanja o temperaturi vode. Najjednostavniji izraz za krivulju zasićenja će se dobiti ako pretpostavimo da u jednadžbi (1 - 9) toplina isparavanja t ne ovisi o temperaturi, specifični volumen suhe zasićene pare v može se izraziti jednadžbom idealan gas(1 - 2), a zapremina tečne faze v je mnogo manja od zapremine parne faze i može se zanemariti.
Tako, na primjer, u parnom mlazu rashladna mašina radeći na vodenoj pari, bez većih poteškoća je moguće postići temperaturu od 0, pri kojoj je pritisak p samo 0 0062 atm, a specifična zapremina suve zasićene pare je 206 3 M3] kg. Pri takvim pritiscima ne može se koristiti ni turbopunjač, ​​pa čak ni klipni kompresor.

Ako sada povežemo istoimene tačke glatkim krivuljama, onda ćemo dobiti nultu izotermu /, čija svaka tačka odgovara stanju 1 kg vode pri 0 C i pritisku p, donja granična kriva / /, koja predstavlja zavisnost specifičnog volumena tečnosti od pritiska pri temperaturi ključanja i gornju graničnu krivu III, koja daje zavisnost specifične zapremine suve zasićene pare o pritisku.
Ako sada povežemo istoimene tačke glatkim krivuljama, onda ćemo dobiti nultu izotermu /, čija svaka tačka odgovara stanju 1 kg vode pri 0 C i pritisku p, donja granična kriva / /, koja predstavlja zavisnost specifičnog volumena tečnosti od pritiska pri temperaturi ključanja, i gornju graničnu krivulju / / /, koja daje zavisnost specifične zapremine suve zasićene pare o pritisku.
Zavisnosti Pnf (t) i NF (P) date su u tabelarnom obliku u Aneksima I i II. Vrijednosti specifične zapremine suhe zasićene pare date su u vertikalnim kolonama 4 obje tabele. Kolone 5 prikazuju vrijednosti specifična gravitacija ovaj par.
AT obrnuti smjer dolazi do promjene specifične zapremine suve zasićene pare v: što je veći pritisak, to je zapremina manja.
Specifična zapremina smeše varira proporcionalno specifičnoj zapremini suve zasićene pare na temperaturi smeše. Tako se uz pomoć specifične zapremine suve zasićene pare uspostavlja odnos između temperature i specifične zapremine smeše.
Relativna vlažnost varira u direktnoj proporciji sa specifičnom zapreminom suve zasićene pare na temperaturi smeše. Promjena relativne vlažnosti ovisi samo o temperaturi: sa smanjenjem potonje povećava se specifični volumen suhe zasićene pare, a relativna vlažnost povećava.
U nastavku razmatramo metodu za izračunavanje adijabatskih skokova prvog tipa, karakteriziranih faznom ravnotežom. Proračun se zasniva na sljedećim pretpostavkama: Claiperonova jednačina pVKT je primjenjiva na parnu fazu, brzina sekundarnih kapljica vlage (iza kondenzacijskog šoka) jednaka je brzini pare (bez klizanja); specifična zapremina tečne faze u poređenju sa specifičnom zapreminom suve zasićene pare može se zanemariti.
Ako dođe do promjene stanja vodene pare, tada je prije svega potrebno odlučiti da li je došlo do promjene agregatnog stanja tijela. Da odluči koje stanje agregacije postoji tijelo, morate imati na umu sljedeće: za pregrijanu paru na istom pritisku v v, i /, i na istoj temperaturi v v, p p; ovdje su p, v, t parametri pregrijane pare; v - specifična zapremina suve zasićene pare; pa i ta su pritisak i temperatura zasićenja.
Zavisnost ukupnog Xc i specifičnog kapaciteta hlađenja kompresionih rashladnih mašina o temperaturi isparavanja rashladnog sredstva. Izbor kompresijskih jedinica za proizvodnju tekućeg hlora određen je potrebnim kapacitetom hlađenja i temperaturom ukapljivanja Cb - Kada se koristi metoda dubokog hlađenja i dvostepeno ukapljivanje, treba uzeti u obzir da smanjenje temperature dovodi do oštrog smanjenje rashladnog kapaciteta jedinica (Sl. 42), povećanje potrošnje energije i prisiljavanje na korištenje skupih višestepenih instalacija. U ovom slučaju, smanjenje rashladnog kapaciteta nastaje zbog činjenice da se isparavanje rashladnih sredstava mora provoditi na niskim temperaturama, zbog čega se povećava specifični volumen suhih zasićenih para koje usisava kompresor. Na primjer, specifična zapremina suhih zasićenih para amonijaka na -15 i -45 C je 0 5087 i 2 006 m3 / kg, respektivno, za freon F-12, respektivno, 0 093 i 0 305 m3 / kg.
Ova linija je skoro paralelna sa y-osom. Linija LK, ili donja granična kriva, izražava zavisnost specifične zapremine tečnosti na tački ključanja od pritiska. KR linija, ili gornja granična kriva, izražava ovisnost specifične zapremine suhe zasićene pare o tlaku.
Odnos količine vode i pare u području zasićenja.| Krive konstantne suvoće pare. Vrijednosti specifičnih volumena vode v i suhe zasićene pare v date su u referentnim tabelama. Dakle, specifična zapremina vlažne zasićene pare je približno jednaka specifičnoj zapremini suve zasićene pare pri istom pritisku pomnoženom sa stepenom suvoće.
Imajte na umu da dijagram na sl. 11.4 nije nacrtan u mjerilu. Prilikom konstruisanja graničnih krivulja, čak i na vrlo velikoj skali, krive F - a0 - b0 - c0 i F-a - b - c se praktično spajaju sa y-osom. Ovo posljednje postaje jasno ako uporedimo specifičnu zapreminu tečnosti sa specifičnom zapreminom suve zasićene pare.
Važna prednost rashladnih uređaja sa parnim mlazom je upotreba tako pristupačne, jeftine i apsolutno bezopasne supstance kao što je voda. Mašina za izbacivanje pare koja koristi vodenu paru kao rashladno sredstvo omogućava snižavanje temperature na 1 - 3 C bez posebnih troškova. Međutim, na temperaturi od 1 C pritisak zasićenja je samo 0 000663 MPa, a specifična zapremina suha zasićena para je 194 m3/kg. Naravno, kompresor koji komprimira paru tako male gustine bio bi veoma glomazan i bilo bi prilično teško održati tako nizak pritisak u njemu.

Osim toga, parni mlazni stroj omogućava korištenje vrlo niskih pritisaka p bez značajnog povećanja dimenzija instalacije. Ova poslednja okolnost čini moguća primena u parnim mlaznim rashladnim mašinama voda, koja je najjeftinija i po nizu svojstava prilično savršeno rashladno sredstvo. Tako je, na primjer, u rashladnoj mašini sa parnim mlazom koja radi na vodenu paru moguće bez većih poteškoća postići temperaturu od 0 C, pri čemu je pritisak pi samo 0,0062 bara, a specifična zapremina suve zasićene pare je 206 3 m3 / kg. Pri takvim pritiscima ne može se koristiti ni turbopunjač, ​​pa čak ni klipni kompresor.
Upotreba pare ili vazduha u čekićima se ogleda u njihovom radu. Različito se odvijaju periodi širenja i kontrakcije za paru i zrak. Ako se koristi suvo zasićena para i zagrijanog zraka, tada dolazi do širenja pare duž politropa pV const, a do širenja zraka duž politropa pVk - pV1 - 4 - const. Ovo se objašnjava činjenicom da je specifična zapremina suve zasićene pare u njenom početnom stanju veća od specifične zapremine komprimovanog vazduha i, osim toga, sa istim stepenom ekspanzije pare i vazduha, konačni pritisak pare je veći od konačni vazdušni pritisak.
Pri ličnim pritiscima može se prikazati dijagram vp - w - (slika MN izražava zavisnost specifične zapremine tečnosti na 0°C od pritiska. Ova linija je skoro paralelna sa y-osom. Linija LK, ili donja granična kriva, izražava zavisnost specifične zapremine tečnosti na temperaturi. Tačka ključanja u odnosu na pritisak. KP linija, ili gornja granična kriva, izražava zavisnost specifične zapremine suve zasićene pare od pritiska.
Ovaj koeficijent karakteriše stepen ireverzibilnosti radnog ciklusa rashladne jedinice i mera je njenog termodinamičkog savršenstva. Od dvije rashladne jedinice koje rade u istom temperaturnom rasponu, naprednija je ona s većim koeficijentom iskorištenja topline. Prednost parne mlazne instalacije je nepostojanje glomaznog i skupog parnog kompresora, a osim toga, mogućnost korištenja vrlo nizak pritisak p % bez značajnog povećanja ugradnih dimenzija. Ovo omogućava korištenje vode kao rashladnog sredstva. U parnoj mlaznoj instalaciji koja radi na vodenu paru moguće je bez većih poteškoća postići temperaturu od 0 C, pri čemu je pritisak PZ samo 0 006108 bara, a specifična zapremina suhe zasićene pare je 206 3 m3/kg. S takvim parametrima ne može se koristiti ni turbopunjač, ​​pa čak ni klipni kompresor.
Promjena stanja pare na ru-dijagramu. Recimo da se u cilindru ispod klipa (slika 11.2) nalazi 1 kg vode koju treba pretvoriti u paru. Na klip cilindra izvana se primjenjuje opterećenje - sila P, koja osigurava konstantan pritisak unutar cilindra. Na dijagramu apscisa pokazuje specifičnu zapreminu vode i rezultirajuće pare, a ordinata pokazuje pritisak u cilindru. Treba napomenuti da krivulje na dijagramu ne odgovaraju stvarnom omjeru volumena vode i pare. Ovo se objašnjava činjenicom da je zapremina vode pri niskim pritiscima zanemarljiva u poređenju sa zapreminom zasićene pare pri istom pritisku. Dakle, ako napravimo dijagram, poštujući tačne proporcije i označimo specifičnu zapreminu vode segmentom apscise reda veličine nekoliko milimetara, tada bi specifičnu zapreminu suhe zasićene pare trebalo označiti segmentom reda nekoliko metara.

Zasićena para je para koja je u termodinamičkoj ravnoteži sa tečnom ili čvrsto telo istu kompoziciju. Pritisak zasićene pare povezan je sa specifičnom temperaturnom zavisnošću za datu supstancu. Kada vanjski pritisak ... ... Wikipedia

gasovitom stanju vode. P. in. koji se dobija u procesu isparavanja (isparavanje (vidi Isparavanje)) kada se voda zagreva u parnim kotlovima, isparivačima i drugim izmenjivačima toplote. P. in. služi kao radni fluid u termoelektranama (vidi ... Velika sovjetska enciklopedija

Gasovita supstanca koja se dobija iz tečnosti kada se zagreje i može se ponovo pretvoriti u tečno stanje prilikom hlađenja. U inženjerstvu najveća vrijednost ima vodu P., koja se koristi za dobijanje mehaničkih. energije (u parnim mašinama, turbinama... Tehnički željeznički rječnik

1. PAR, a (y), prijedlog. o paru, paru, paru; pl. parovi; m. 1. Gas u koji se voda pretvara kada se zagrije. Vruća para. Hladna para. kondenzacija pare. Količina vodene pare u atmosferi. Kuvajte na pari. // Takav plin kao pokretačka snaga… … enciklopedijski rječnik

Obično se razumije samo riječ P gasovitom stanju tijelo na temperaturama ispod kritične, nazivajući ovo stanje na temperaturama iznad kritične plinom ovog tijela. Isparavanje se odvija sa površine ne samo tečnosti, već i ... ... Enciklopedijski rječnik F.A. Brockhaus i I.A. Efron

Suva zasićena para sa temperaturom od 100°C, sa sadržajem toplote od 637 cal/kg pod pretpostavkom početna temperatura vode u O°C. Koncept N.P. koristi se za poređenje izlazne pare kotlova s ​​različitim karakteristikama pare i ... ... Pomorski rječnik

RMG 75-2004: Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Mjerenje vlažnosti tvari. Termini i definicije- Terminologija RMG 75 2004: Državni sistem obezbeđivanje ujednačenosti merenja. Mjerenje vlažnosti tvari. Pojmovi i definicije: 11 apsolutno suha tvar: hipotetička tvar koja uopće ne sadrži vlagu. Definicije pojma iz ... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

Od davnina su ljudi počeli shvaćati veliku važnost vode ne samo za ljude i sve vrste životinjskih i biljnih organizama, već i za sav život na Zemlji. Neki od prvih grčkih filozofa čak su stavili vodu na čelo razumijevanja stvari u prirodi, i ... ... Enciklopedijski rječnik F.A. Brockhaus i I.A. Efron

Posuda pod pritiskom u kojoj se voda zagrijava da bi se formirala para. Toplotna energija, dovedena u parni kotao, može biti toplina iz sagorijevanja goriva, električna, nuklearna, solarna ili geotermalna energija. Pošto bojler daje... Collier Encyclopedia

Vodena para se proizvodi u parnim kotlovima, koji se ugrađuju u posebnu prostoriju - kotlarnicu. Proizvedena para iz kotlarnice se parnim cjevovodima prenosi u radionice preduzeća.

Moderni parni kotlovi razlikuju se: a) po dizajnu - plinski i vodocijevni kotlovi; b) prema položaju grejne površine u prostoru - horizontalni i vertikalni kotlovi; c) za cirkulaciju vode u kotlu - kotlovi sa prirodnom i prinudnom cirkulacijom; d) pritiskom pare: kotlovi niskog pritiska - do 14,7 * 10 4 -15,7 * 10 4 N / m 2 (15-16 atm) 1, srednji pritisak - do 29,4 * 10 4 - 34,3 * 10 4 N / m 2 (30-35 atm) i visoki pritisak - do 765,2 * 10 4 N / m 3 (180 atm) i više; e) u pogledu produktivnosti - kotlovi velike i male produktivnosti.

Izlaz pare je ukupna količina pare u tonama koju kotao proizvede za 1 sat.

Parni kotlovi proizvode zasićenu paru, odnosno paru koja ima maksimalnu gustinu i elastičnost pri određenom pritisku i temperaturi. Stanje zasićene pare odgovara takvom procesu isparavanja, u kojem se u parnom prostoru nalazi najveći mogući broj molekula. Zasićena para može biti mokra ili suha.

Vlažna zasićenost naziva se para, nastala kao rezultat nepotpunog isparavanja i sastoji se od mješavine pare i kapljica vode: temperatura vlažne zasićene pare jednaka je temperaturi kipuće vode.

Suva zasićena para se naziva para, koja se dobija tokom potpunog isparavanja. Njegova temperatura je također jednaka temperaturi kipuće vode. Suhu paru karakterizira nestabilnost stanja - prelazi ili u stanje vlažne zasićene pare (kada se ohladi) ili kada se dovede toplina - u stanje pregrijane pare. Pritisak pregrijane pare se ne mijenja bez obzira na stepen pregrijavanja.

grijanje. Dakle, para se naziva pregrijana, koja ima više visoke temperature nego zasićena para pri istom pritisku. Pregrijana para, koja se kreće kroz parni cjevovod, ne kondenzira; samo mu temperatura pada.

Transformacija vode u paru na njenoj tački ključanja povezana je s utroškom određene količine topline koju termometar ne hvata. Toplina koja se koristi za pretvaranje vode u paru naziva se latentna toplina isparavanja. Ukupna toplina isparavanja je zbir količine topline koja se koristi za zagrijavanje vode do ključanja (entalpija vode) i latentne topline isparavanja. Ukupna količina toplote koja se troši za isparavanje odgovara toplotnom sadržaju pare. Dakle, sadržaj topline, ili entalpija, pare je količina topline u kilokalorijama ili džulima 1 koja se nalazi u 1 kg pare (kcal/kg ili J/kg). Entalpija pare zavisi od pritiska i raste sa povećanjem pritiska. Latentna toplina isparavanja u ovom slučaju se donekle smanjuje (tablica 2). Prilikom kondenzacije, u slučaju korištenja pare, oslobađa se toplina u količini jednakoj latentna toplota isparavanje.

tabela 2

Neki parametri zasićene pare

Kada se parovodima od metalnih cevi para prenosi do mesta potrošnje, usled gubitka toplote dolazi do kondenzacije zasićene para, a temperatura pregrejane pare opada. Gubitak topline značajno se smanjuje izolacijom cijevi, korištenjem azbesta, opšiva od plute, vunenih i svilenih vune, dijatomejske zemlje i drugih materijala u tu svrhu. Međutim, čak iu dobro izoliranim vodovima pare može doći do kondenzacije. Zbog toga se na mjestima mogućeg nakupljanja kondenzata ugrađuju separatori vode, spojeni na sifon za automatsko uklanjanje kondenzata. Raspored sifona za paru koji radi na principu plovka u obliku stakla prikazan je na Sl. 52. Potted vruća voda ispunjava prstenasti prostor ispod plovka i podiže ga. Kao rezultat toga, u prilogu to plutajuća šipka sa ventilom blokira rupu na poklopcu lonca. Tada voda dolazi do rubova plovka i prelijeva se prema unutra. Tada dolazi trenutak kada se plovak pod težinom vode koja se nakupila u njemu spušta, otvarajući tako rupu na vrhu. Ovo je dovoljno da se voda pod pritiskom pare izbaci kroz cijev oko šipke u izlazni kanal. Nakon toga plovak iskoči i ventil zatvara rupu do novog nakupljanja vode u plovku. Postoje i drugi dizajni sifona za paru. Ako para u parnim kotlovima ima pritisak blizu potrebnog

za potrebe proizvodnje farmaceutskog preduzeća 3,92 * 10 4 -4,90-10 4 N / m 2, tada se u ovom slučaju para direktno dovodi u aparat. Ali češće je pritisak proizvedene pare mnogo veći nego što je potrebno. U tom slučaju se šalje u kolektor pare (distributer pare), koji je metalni cilindar sa zidovima potrebne čvrstoće, dobro izolirani. Cjevovodi pare polaze od kolektora, opremljeni posebnim ventilima koji se nazivaju ventili za smanjenje tlaka. Njihova svrha nije samo da propuste i zaustave dovod pare iz kolektora u cijevi, već i da smanje, odnosno pretvorbu pare visokog pritiska u paru nižeg pritiska. Ovo se dešava kada parni cevovod napaja aparat ili sistem aparata koji ne zahtevaju puni pritisak pod kojim se para nalazi u kolektoru.

Ventili za redukciju pritiska rade na principu otpuštanja pare kroz uske otvore sa daljim oštrim širenjem. Time se smanjuje pritisak pare, a time i njena temperatura. Nakon što je obavio posao i ostavio dio svoje topline, para se ne ispušta u atmosferu, već ulazi u tzv. povratni vod (Sl. 53). Istovremeno, iscrpljena, „zgužvana“ para ulazi u posude za kondenzat koje su dostupne uz svaki aparat ili grupu aparata. Nastali kondenzat se sakuplja u jednom zajedničkom cevovodu, kroz koji gravitacijom teče u rezervoar kondenzata koji se nalazi u kotlovnici ispod.

nivo poda, odakle se uz pomoć injektora, nakon posebnog čišćenja, dovodi u parni kotao. U slučajevima kada ima previše kondenzata za napajanje kotla, koristi se za pranje suđa, tuširanja i druge svrhe.

Opišimo grafički u sistemu proces isparavanja razmatran u prethodnom pododjeljku vP-koordinate. Pretpostavimo da pri datom pritisku R 1 i temperature od 0°C, specifična zapremina vode je . Ovo stanje vode na dijagramu ćemo prikazati tačkom (slika 5.3). Pošto se proces isparavanja odvija pri konstantnom pritisku, linija takvog procesa će biti izobara koja ide od tačke udesno. Pretpostavimo da je u trenutku početka ključanja, kada temperatura zagrijane vode postane jednaka , stanje vode (tečnosti) određeno točkom ; u ovom trenutku, specifična zapremina vode će se povećati na . Daljnjim dovodom topline dobiće se mokra para, a kada se sva voda pretvori u paru, ona će postati suha (tačka ). Pošto u procesu dobijanja zasićene pare njena temperatura ostaje konstantna, segment izobare je takođe izoterma. Dakle, tačka pokazuje početak ključanja, a tačka - njegov kraj; dakle na tački stepen suvoće X= 0, au tački stepen suvoće X=1. Sve međutačke odnose se na mokru paru. Jasno je da što se dalje desno na liniji nalazi tačka koja određuje stanje vlažne pare, to je ta para suva.

Ako se određena količina topline preda suvoj pari, ona će ući pregrijana para, čije se stanje može odrediti, na primjer, točkom . Što će više topline biti isporučeno, to je specifična zapremina pregrijane pare vće također biti veći, a tačka će se nalaziti dalje od tačke .

Ako se sličan proces isparavanja ponovi pri većem tlaku (na primjer, povećanjem opterećenja na klipu), tada će se izobara koja odgovara ovom tlaku nalaziti više.

Voda (tečnost) se smatra praktično nestišljivom i smatra se da njena specifična zapremina ne zavisi od pritiska. Stoga je bez primjetne greške moguće postaviti tačku koja određuje stanje vode pri pritisku i temperaturi od 0°C na istoj vertikali sa tačkom. Strogo govoreći, tačka mora biti locirana nešto lijevo od tačke.

Rice. 5.3. Slika u osovinama vP procesi isparavanja,

dešava u stalni pritisci

Kao što je već spomenuto, s povećanjem pritiska, temperatura zasićenja raste. Stoga, da bi se voda dovela do tačke ključanja pri većem pritisku, treba je reći više topline. U tom slučaju, voda će se više širiti i specifični volumen tekućine će postati veći od. Jasno je da se tačka, koja određuje stanje vode u trenutku početka ključanja, mora nalaziti na izobari desno od tačke.

Tačka, koja određuje stanje suhe pare na dijagramu pri tlaku, nalazit će se na izobari lijevo od točke, jer iskustvo pokazuje da se s povećanjem tlaka volumen suhe pare smanjuje.

Provodeći proces isparavanja na još većem pritisku, dobijamo tačke koje određuju stanje vode, odnosno na 0°C, na početku ključanja i na kraju ključanja, kada se dobije suha para.

Ako spojimo istoimene tačke na dijagramu, dobićemo pravu AB specifične količine vode na 0°C i dvije linije MK i NK, konvergirajući u tački To. Linija MK predstavlja lokus tačaka koje označavaju stanja vode u trenucima početka ključanja, a prava NK je lokus tačaka koje odgovaraju stanjima suve pare. Dakle, linije MK i NK podijelite cijeli dijagram na tri područja: područje vode, koje leži s lijeve strane MK, područje vlažne pare koje se nalazi između vodova MK i NK, i područje pregrijane pare, koje se nalazi desno od linije NK. Curve MK pozvao linija za tečnost, i kriva NK – vod suve zasićene pare. Očigledno, u tački To voda i zasićena para imaju iste vrijednosti parametara p, v i t, koji su naznačeni i pozvani kritičan, i sama poenta To – kritična tačka.

Kritična tačka nije samo voda, već sve supstance uopšte, što je prvi ustanovio D.I. Mendeljejev. Ovo otkriće je izuzetno važno za cjelokupni dalji razvoj teorije realnih plinova i stoga predstavlja vrijedan doprinos svjetskoj nauci.

Trenutno je utvrđeno da za vodu:

· kritični pritisak = 225,65 ≈ 225 ata;

kritična temperatura = 374,15 ≈ 374 o C i

· kritična specifična zapremina = 0,0031 m 3 /kg.

Kritična tačka leži na granici tri stanja: pregrijana i zasićena para i vodu. Ako, bez promjene zapremine, smanjimo pritisak (vodimo proces duž strelice koja ide dole na slici 5.4), tada dobijamo mokru paru.

Rice. 5.4. Kritična tačka To leži na granici tri stanja: vode, mokre pare i pregrijane pare

Ako, također bez promjene volumena, povećamo pritisak (strelica gore), onda dobijemo pregrijanu paru, i, konačno, ako, bez promjene tlaka, smanjimo volumen (strelica lijevo), onda dobijemo vodu.

Preciznost mjerenja protoka pare ovisi o brojnim faktorima. Jedan od njih je stepen njegove suhoće. Često se ovaj pokazatelj zanemaruje pri odabiru mjernih instrumenata i potpuno uzalud. Činjenica je da je zasićena vlažna para u suštini dvofazni medij, što uzrokuje niz problema u mjerenju njenog masenog protoka i toplinske energije. Kako riješiti ove probleme, shvatit ćemo danas.

Svojstva vodene pare

Za početak, definirajmo terminologiju i saznamo koje su karakteristike mokre pare.

Zasićena para- vodena para, koja je u termodinamičkoj ravnoteži sa vodom, čiji su pritisak i temperatura međusobno povezani i nalaze se na krivulji zasićenja (slika 1), koja određuje tačku ključanja vode pri datom pritisku.

pregrijana para- vodena para zagrijana na temperaturu iznad tačke ključanja vode pri datom pritisku, dobijena, na primjer, od zasićene pare dodatnim zagrijavanjem.

Suva zasićena para(Sl. 1) - bezbojni prozirni gas, homogen je, tj. homogeno okruženje. U određenoj mjeri, ovo je apstrakcija, jer ga je teško dobiti: u prirodi se javlja samo u geotermalnim izvorima, a zasićena para koju proizvode parni kotlovi nije suha - tipične vrijednosti stepena suhoće za moderni kotlovi su 0,95-0,97. Najčešće je stepen suhoće još niži. Osim toga, suha zasićena para je metastabilna: kada se toplina dovodi izvana, lako postaje pregrijana, a kada se toplina oslobodi, postaje vlažna zasićena.

Rice. 1. Linija zasićenja vodenom parom

Mokra zasićena para (slika 2) je mehanička mešavina suve zasićene pare sa suspendovanom fino dispergovanom tečnošću, koja je u termodinamičkoj i kinetičkoj ravnoteži sa parom. Fluktuacije u gustini gasne faze, prisustvo stranih čestica, uključujući nosače električnih naboja- jona, dovodi do nastanka kondenzacionih centara, koji su po prirodi homogeni. Kako se sadržaj vlage zasićene pare povećava, na primjer, zbog gubitka topline ili povećanja tlaka, najmanje kapljice vode postaju kondenzacijski centri i postepeno rastu u veličini, a zasićena para postaje heterogena, tj. dvofazni medij (mješavina para i kondenzata) u obliku magle. Zasićena para, koja je gasna faza mešavine pare i kondenzata, prenosi deo svoje kinetičke i toplotne energije u tečnu fazu tokom kretanja. Gasna faza toka u svojoj zapremini nosi kapljice tečne faze, ali je brzina tečne faze toka znatno manja od brzine njene parne faze. Mokra zasićena para može formirati interfejs, na primer, pod uticajem gravitacije. Struktura dvofaznog toka tokom kondenzacije pare u horizontalnim i vertikalnim cevovodima varira u zavisnosti od omjera gasne i tečne faze (slika 3).

Rice. 2. PV dijagram vodene pare

Rice. 3. Struktura dvofaznog toka u horizontalnom cjevovodu

Priroda strujanja tekuće faze zavisi od odnosa sila trenja i sila gravitacije, a u horizontalno postavljenom cevovodu (slika 4) pri velikoj brzini pare, tok kondenzata može ostati filmast, kao u vertikalnoj cevi, u prosjeku može poprimiti spiralni oblik (slika 5) , a pri niskom filmskom strujanju se uočava samo na gornjoj unutrašnjoj površini cjevovoda, a kontinuirana struja se formira na donjoj.

Dakle, u opštem slučaju, strujanje mešavine pare i kondenzata tokom kretanja se sastoji od tri komponente: suve zasićene pare, tečnosti u obliku kapi u jezgru toka i tečnosti u obliku filma ili mlaza na zidovima cjevovoda. Svaka od ovih faza ima svoju brzinu i temperaturu, dok kretanje mješavine pare i kondenzata uzrokuje relativno klizanje faza. Matematički modeli U radu je prikazano dvofazno strujanje u parovodu vlažne zasićene pare.

Rice. 4. Struktura dvofaznog toka u vertikalnom cjevovodu

Rice. 5 Spiralno kretanje kondenzata.

Problemi mjerenja protoka

Mjerenje masenog protoka i toplinske energije vlažne zasićene pare povezano je sa sljedećim problemima:
1. Gasne i tekuće faze vlažne zasićene pare kreću se različitim brzinama i zauzimaju promjenjivu ekvivalentnu površinu poprečnog presjeka cjevovoda;
2. Gustoća zasićene pare raste sa porastom njene vlažnosti, a zavisnost gustine vlažne pare od pritiska na različitim stepenima suvoće je dvosmislena;
3. Specifična entalpija zasićena para se smanjuje kako se njen sadržaj vlage povećava.
4. Teško je odrediti stepen suhoće vlažne zasićene pare u mlazu.

Istovremeno, povećanje stepena suhoće vlažne zasićene pare moguće je na dva dobro poznata načina: „gnječenjem“ pare (smanjenjem pritiska i, shodno tome, temperature mokre pare) pomoću ventila za smanjenje pritiska i odvajanje tečne faze pomoću separatora pare i sifona za paru. Moderni separatori pare omogućavaju skoro 100% odvlaživanje mokre pare.
Mjerenje protoka dvofaznih medija izuzetno je težak zadatak koji još nije izašao iz okvira istraživačkih laboratorija. Ovo se posebno odnosi na mješavinu pare i vode.
Većina paromjera je brza, tj. izmjerite brzinu protoka pare. Tu spadaju mjerači protoka s promjenjivim pritiskom na bazi otvornih uređaja, vrtložni, ultrazvučni, tahometrijski, korelacijski, mlazni mjerači protoka. Koriolisovi i termalni mjerači protoka, koji direktno mjere masu medija koji teče, izdvajaju se.
Razmislite kako različite vrste mjerači protoka se nose sa svojim zadatkom ako se bave vlažnom parom.

Merači protoka sa promenljivim pritiskom

Mjerači protoka s promjenjivim tlakom zasnovani na otvorima (dijafragme, mlaznice, Venturi cijevi i drugi lokalni hidraulički otpori) su i dalje glavno sredstvo za mjerenje protoka pare. Međutim, u skladu sa pododjeljkom 6.2 GOST R 8.586.1-2005 "Mjerenje protoka i količine tečnosti i gasova metodom pada pritiska": U skladu sa uslovima za upotrebu standardnih uređaja za sužavanje, kontrolisani "medij mora biti jednofazni i homogeni po fizičkim svojstvima”:
Ako u cjevovodu postoji dvofazni medij pare i vode, mjerenje protoka rashladne tekućine pomoću uređaja za promjenjivi pad tlaka sa normaliziranom preciznošću nije predviđeno. U ovom slučaju, „moglo bi se govoriti o izmjerenom protoku parne faze (zasićene pare) protoka mokre pare pri nepoznatoj vrijednosti stepena suhoće“ .
Stoga će korištenje takvih mjerača protoka za mjerenje protoka vlažne pare dovesti do nepouzdanih očitavanja.

U radu je izvršena procjena rezultirajuće metodološke greške (do 12% pri pritisku do 1 MPa i stepenu suhoće 0,8) pri mjerenju vlažne pare pomoću mjerača protoka promjenjivog pada tlaka na bazi uređaja za sužavanje.

Ultrazvučni mjerači protoka

Ultrazvučni mjerači protoka, koji se uspješno koriste u mjerenju protoka tekućina i plinova, još uvijek nisu našli široku primjenu u mjerenju protoka pare, unatoč činjenici da su neki od njihovih tipova komercijalno dostupni ili su najavljeni od strane proizvođača. Problem je u tome što ultrazvučni mjerači protoka koji implementiraju Doplerov princip mjerenja zasnovan na pomaku frekvencije ultrazvučnog snopa nisu pogodni za mjerenje pregrijane i suhe zasićene pare zbog odsustva nehomogenosti u protoku neophodnih za reflektiranje zraka, a prilikom mjerenja brzina protoka vlažne pare, snažno je podcijeniti očitanja zbog razlike u brzinama plinovite i tečne faze. Naprotiv, pulsni ultrazvučni mjerači protoka nisu primjenjivi na mokru paru zbog refleksije, raspršivanja i prelamanja ultrazvučnog snopa na kapljicama vode.

Vrtložni merači

Vrtložni mjerači različitih proizvođača se različito ponašaju pri mjerenju mokre pare. Ovo je određeno kako dizajnom primarnog pretvarača protoka, principom detekcije vrtloga, elektronskim kolom, tako i karakteristikama softvera. Učinak kondenzata na rad senzorskog elementa je fundamentalan. U nekim projektima „ozbiljni problemi nastaju prilikom mjerenja protoka zasićene pare kada u cjevovodu postoje i plinovita i tečna faza. Voda je koncentrisana duž zidova cijevi i ometa normalno funkcioniranje senzora tlaka postavljenih u ravni sa stijenkom cijevi. U drugim izvedbama, kondenzat može preplaviti senzor i potpuno blokirati mjerenje protoka. Ali za neke mjerače protoka to praktički ne utječe na očitanja.

Osim toga, dvofazni tok, koji upada na tijelo blefa, formira cijeli spektar frekvencija vrtloga povezanih i sa brzinom gasne faze i sa brzinama tekuće faze (kaplji oblik jezgra toka i filma ili mlaza u blizini -područje zida) vlažne zasićene pare. U ovom slučaju, amplituda vrtložnog signala tečne faze može biti vrlo značajna i, ako elektronsko kolo ne podrazumijeva digitalno filtriranje signala korištenjem spektralne analize i posebnog algoritma za izdvajanje "pravog" signala povezanog s plinskom fazom protoka, što je tipično za pojednostavljene modele mjerača protoka, tada će doći do snažnog potcjenjivanja protok. Najbolji modeli vrtložnih mjerača protoka imaju DSP (Digital Signal Processing) i SSP (Fast Fourier Transform Spectral Signal Processing) sisteme, koji ne samo da poboljšavaju omjer signal-šum, ističu „pravi“ vorteks signal, već i eliminišu utjecaj vibracija cjevovoda i električnih smetnji.
Unatoč činjenici da su vrtložni mjerači protoka dizajnirani za mjerenje brzine protoka jednofaznog medija, rad pokazuje da se mogu koristiti za mjerenje brzine protoka dvofaznih medija, uključujući paru sa kapljicama vode, uz određenu degradaciju metrološke karakteristike.

Vlažna zasićena para sa stepenom suvoće preko 0,9 eksperimentalno istraživanje EMCO i Spirax Sarco se mogu smatrati homogenim i zbog "marže" u preciznosti PhD i VLM mjerača protoka (± 0,8-1,0%), očitavanja masenog protoka i toplotne snage će biti unutar normiranih grešaka.
Sa stepenom suvoće od 0,7-0,9 relativna greška mjerenja masenog protoka ovih mjerača protoka mogu doseći deset posto ili više.

Druge studije, na primjer, daju optimističniji rezultat - greška u mjerenju masenog protoka vlažne pare sa Venturi mlaznicama na specijalnoj instalaciji za kalibraciju mjerača protoka pare je unutar ± 3,0% za zasićenu paru sa stepenom suhoće preko 0,84 .

Da bi se izbjeglo blokiranje senzornog elementa vrtložnog mjerača protoka, kao što je krilo za osjet, kondenzatom, neki proizvođači preporučuju orijentaciju senzora tako da os senzornog elementa bude paralelna s interfejsom para/kondenzat.

Druge vrste mjerača protoka

Mjerači protoka s promjenjivim diferencijalom/promjenjivom površinom, mjerači protoka sa prigušivačem s oprugom i ciljevima promjenjive površine ne dozvoljavaju mjerenje dvofaznog medija zbog mogućeg erozivnog trošenja puta protoka tokom kretanja kondenzata.
U principu, samo mjerači masenog protoka tipa Coriolis mogu mjeriti dvofazni medij, međutim, studije pokazuju da greške mjerenja Coriolisovih mjerača protoka u velikoj mjeri zavise od omjera faznih frakcija, i "pokušaji da se razvije univerzalni mjerač protoka za višefazni mediji prije vode u slijepu ulicu." Istovremeno, Coriolisovi mjerači protoka se intenzivno razvijaju i, možda, uskoro će se postići uspjeh, ali za sada na tržištu nema takvih industrijskih mjernih instrumenata.

Nastavlja se.