Volumul specific al aburului saturat uscat depinde de presiune. La presiuni mai mici decât critice, volumul specific v al aburului uscat este mai mare decât volumul de lichid și din care se obține. Când presiunea crește, volumul vaporilor scade, iar lichidul - - crește, deoarece temperatura acestuia crește. Prin urmare, diferența u - v scade odată cu creșterea presiunii și, în final, devine egală cu zero.
Valorile volumului specific de abur saturat uscat sunt date în a patra coloană verticală a tabelelor. A cincea coloană oferă valorile densității acestui vapori.
Densitatea sau volumul specific al aburului saturat uscat este calculată din ecuația de stare așa cum se arată în p.
Datele privind volumele specifice de abur saturat uscat pentru un număr de agenți sunt date în anexe.
În acest caz, volumul specific de abur saturat uscat, notat cu v, este, de asemenea, o funcție a presiunii v F (p) sau, în consecință, o funcție a temperaturii.
Pentru toate lichidele, volumul specific al vaporilor saturați uscati, v, este mai mare decât volumul specific al lichidului, v, și scade odată cu creșterea presiunii, în timp ce v crește; ca urmare, diferența (v - vr), care în Fig. 11 - 1 corespunde segmentului orizontal bc, fiind semnificativ la presiuni joase, scade odata cu cresterea presiunii.
Umiditatea relativă variază direct proporțional cu volumul specific de abur uscat saturat la temperatura amestecului.
Presiunea de 0 6 MPa corespunde volumului specific de abur saturat uscat v - 0 3156 m3 / kg.
Folosind această ecuație, ar trebui să calculați valoarea volumului specific de abur uscat saturat v pentru presiunea măsurată în experiment.
Raportul dintre cantitatea de apă și abur din regiunea de saturație. Astfel, volumul specific de abur saturat umed este aproximativ egal cu volumul specific de abur saturat uscat la aceeași presiune înmulțită cu gradul de uscare.
În procesul de vaporizare, volumul specific al fluidului de lucru crește brusc, deoarece volumul specific de abur saturat uscat este incomparabil mai mare decât volumul de apă clocotită. Prin urmare, aburul se numește abur supraîncălzit, a cărui temperatură este mai multa temperatura saturaţia Hn la o presiune dată p pcr.
La derivarea ecuației.
Folosind ecuația (8.21), este posibil, în special, să se determine prin calcul volumul specific de abur uscat saturat v: măsurare directă această valoare este dificilă.
Detectarea temperaturii abur umedîn ts-chart.| proces adiabaticîn is-diagramă. În această formulă, și - volumul specific dorit de abur umed; și - volumul specific de abur saturat uscat de aceeași presiune ca și cel dorit și x este gradul specificat de uscare a aburului.
Aburul supraîncălzit este aburul care are o temperatură și un volum specific mai mari decât temperatura și volumul specific al aburului saturat uscat la aceeași presiune.
Aburul supraîncălzit nu este saturat, deoarece la o anumită presiune volumul specific al aburului supraîncălzit este mai mare decât volumul specific al aburului saturat uscat, iar densitatea este mai mică. El este în felul lui proprietăți fizice se apropie de gaz și cu cât mai aproape, cu atât este mai mare gradul de supraîncălzire.
Din relațiile (150) și (151) rezultă că volumul specific al aburului umed este mai mic decât volumul specific al aburului uscat saturat și, în consecință, greutatea specifică a aburului umed este mai mare decât gravitație specifică abur saturat uscat.
Se știe că atunci când se studiază proprietățile termodinamice ale substanțelor, datele experimentale privind căldura de formare a gazului sunt adesea folosite pentru a determina volumul specific de abur saturat uscat v, deoarece pentru presiuni joase valoarea și este foarte semnificativă și experimentală directă a acestuia. determinarea este extrem de dificilă.
Se știe că atunci când se studiază proprietățile termodinamice ale substanțelor, datele experimentale despre căldura de vaporizare sunt adesea folosite pentru a determina volumul specific de abur uscat saturat v, deoarece pentru presiuni joase valoarea lui v este foarte semnificativă și determinarea sa experimentală directă este extrem de dificil.
Odată cu creșterea presiunii, volumul specific de apă corespunzător începutului de fierbere crește și, dimpotrivă, scad volumele specifice corespunzătoare de abur saturat uscat.
Modificarea volumului specific de vapori de apă saturati uscati v în funcție de presiunea de saturație este prezentată în fig. 11.5. În regiunea presiunilor joase, volumul specific de abur saturat uscat este de multe ori mai mare decât volumul specific al lichidului din care este obținut.
Dependența căldurii de vaporizare de temperatura apei. Cea mai simplă expresie a curbei de saturație se va obține dacă presupunem că în (1 - 9) căldura de vaporizare r nu depinde de temperatură, volumul specific de abur uscat saturat v poate fi exprimat folosind ecuația ideală a bazinului (1 - 2), iar volumul specific al fazei lichide v este semnificativ mai mic decât volumul specific al fazei de vapori și poate fi neglijat.
Dependența căldurii de vaporizare de temperatura apei. Cea mai simplă expresie pentru curba de saturație se va obține dacă presupunem că în ecuația (1 - 9) căldura de vaporizare t nu depinde de temperatură, volumul specific de abur saturat uscat v poate fi exprimat prin ecuație gaz ideal(1 - 2), iar volumul fazei lichide v este mult mai mic decât volumul fazei de vapori și poate fi neglijat.
Deci, de exemplu, într-un jet de abur aparat frigorific funcționând pe vapori de apă, fără mare dificultate se poate ajunge la o temperatură de 0, la care presiunea p este de numai 0 0062 atm, iar volumul specific al aburului saturat uscat este de 206 3 M3] kg. La astfel de presiuni nu poate fi folosit nici un turbocompresor, nici măcar un compresor cu piston.

Dacă acum conectăm punctele cu același nume cu curbe netede, atunci obținem o izotermă zero /, din care fiecare punct corespunde stării de 1 kg de apă la 0 C și presiunea p, curba limită inferioară / /, reprezentând dependența de presiune a volumului specific al lichidului la temperatura de fierbere și curba limită superioară III, care dă dependența volumului specific de abur saturat uscat de presiune.
Dacă acum conectăm punctele cu același nume cu curbe netede, atunci obținem o izotermă zero /, fiecărui punct din care corespunde starea de 1 kg de apă la 0 C și presiunea p, curba limită inferioară / /, reprezentând dependența de presiune a volumului specific al lichidului la temperatura de fierbere și curba limită superioară / / /, care dă dependența volumului specific de abur saturat uscat de presiune.
Dependențele Pnf (t) și NF (P) sunt date sub formă de tabel în anexele I și II. Valorile volumului specific de abur saturat uscat sunt date în coloanele verticale 4 din ambele tabele. Coloanele 5 arată valorile gravitație specifică acest cuplu.
LA direcție inversă are loc o modificare a volumului specific de abur saturat uscat v: decât mai multa presiune, cu atât volumul este mai mic.
Volumul specific al amestecului variază proporțional cu volumul specific de abur uscat saturat la temperatura amestecului. Astfel, cu ajutorul volumului specific de abur saturat uscat se stabileste relatia dintre temperatura si volumul specific al amestecului.
Umiditatea relativă variază direct proporțional cu volumul specific de abur uscat saturat la temperatura amestecului. Modificarea umidității relative depinde numai de temperatură: cu o scădere a acesteia din urmă, volumul specific de abur saturat uscat crește și umiditate relativă crește.
Avem în vedere mai jos o metodă de calculare a salturilor adiabatice de primul tip, caracterizată prin echilibru de fază. Calculul se bazează pe următoarele ipoteze: ecuația Claiperon pVKT este aplicabilă fazei de vapori, viteza picăturilor secundare de umiditate (în spatele șocului de condensare) este egală cu viteza vaporilor (fără alunecare); volumul specific al fazei lichide comparativ cu volumul specific al aburului saturat uscat poate fi neglijat.
Dacă există o schimbare a stării vaporilor de apă, atunci în primul rând este necesar să se decidă dacă a existat o schimbare în starea de agregare a corpului. Pentru a decide care starea de agregare există un corp, trebuie să aveți în vedere următoarele: pentru abur supraîncălzit la aceeași presiune v v, i / și la aceeași temperatură v v, p p; aici p, v, t sunt parametrii aburului supraîncălzit; v - volum specific de abur saturat uscat; pa și ta sunt presiunea și temperatura de saturație.
Dependența Xc total și a capacității specifice de răcire a mașinilor frigorifice prin compresie de temperatura de evaporare a agentului frigorific. Alegerea unităților de compresie pentru producerea de clor lichid este determinată de capacitatea de refrigerare necesară și temperatura de lichefiere Cb - Atunci când se utilizează metoda de răcire profundă și lichefierea în două etape, trebuie luat în considerare faptul că o scădere a temperaturii duce la o scădere bruscă a temperaturii. scăderea capacității frigorifice a unităților (Fig. 42), creșterea consumului de energie și forțează utilizarea unor instalații costisitoare în mai multe etape. În acest caz, scăderea capacității de răcire se datorează faptului că evaporarea agenților frigorifici trebuie efectuată la temperaturi scăzute, ca urmare a creșterii volumului specific de vapori uscați saturați aspirați de compresor. De exemplu, volumul specific de vapori uscați saturați de amoniac la - 15 și - 45 C este de 0 5087 și, respectiv, 2 006 m3 / kg, pentru freonul F-12, respectiv, 0 093 și, respectiv, 0 305 m3 / kg.
Această linie este aproape paralelă cu axa y. Linia LK, sau curba limită inferioară, exprimă dependența volumului specific de lichid la punctul de fierbere de presiune. Linia KR, sau curba limită superioară, exprimă dependența volumului specific de abur saturat uscat de presiune.
Raportul dintre cantitatea de apă și abur din regiunea de saturație.| Curbe de uscare constantă a aburului. Valorile volumelor specifice de apă v și abur saturat uscat v sunt date în tabelele de referință. Astfel, volumul specific de abur saturat umed este aproximativ egal cu volumul specific de abur saturat uscat la aceeași presiune înmulțită cu gradul de uscare.
Rețineți că diagrama din fig. 11.4 nu este desenat la scară. La construirea curbelor limită, chiar și la o scară foarte mare, curbele F - a0 - b0 - c0 și F-a - b - c se contopesc practic cu axa y. Acesta din urmă devine clar dacă comparăm volumul specific de lichid cu volumul specific de abur saturat uscat.
Un avantaj important al unităților frigorifice cu jet de abur este utilizarea unei substanțe atât de accesibile, ieftine și absolut inofensive precum apa. O mașină cu jet de abur care utilizează vapori de apă ca agent frigorific face posibilă scăderea temperaturii la 1 - 3 C fără costuri speciale. Cu toate acestea, la o temperatură de 1 C, presiunea de saturație este de numai 0 000663 MPa, iar volumul specific de aburul saturat uscat este de 194 m3 / kg. Desigur, un compresor care comprimă vapori de o densitate atât de scăzută ar fi foarte voluminos și ar fi destul de dificil să mențină o presiune atât de scăzută în el.

În plus, mașina cu jet de abur face posibilă utilizarea unor presiuni p foarte scăzute fără o creștere semnificativă a dimensiunilor instalației. Această ultimă împrejurare face aplicație posibilăîn jet de abur mașini frigorifice apa, care este cel mai ieftin și, pentru o serie de proprietăți, un agent frigorific destul de perfect. Deci, de exemplu, într-o mașină de refrigerare cu jet de abur care funcționează pe vapori de apă, este posibil să se atingă o temperatură de 0 C fără prea multă dificultate, la care presiunea pi este de numai 0 0062 bar, iar volumul specific de abur saturat uscat este 206 3 m3 / kg. La astfel de presiuni nu poate fi folosit nici un turbocompresor, nici măcar un compresor cu piston.
Utilizarea aburului sau a aerului în ciocane se reflectă în munca lor. Perioadele de expansiune și contracție pentru abur și aer decurg diferit. Dacă este folosit uscat abur saturatși aer încălzit, apoi dilatarea aburului are loc de-a lungul politropului pV const, iar expansiunea aerului de-a lungul politropului pVk - pV1 - 4 - const. Acest lucru se explică prin faptul că volumul specific de abur saturat uscat în starea sa inițială este mai mare decât volumul specific de aer comprimat și, în plus, cu același grad de expansiune a aburului și a aerului, presiunea finală a aburului este mai mare decât presiunea finală a aerului.
La presiuni personale poate fi reprezentată diagrama vp - w - (Fig. MN exprimă dependența volumului specific de lichid la 0 C de presiune. Această linie este aproape paralelă cu axa y. Linia LK, sau curba limită inferioară, exprimă dependența volumului specific de lichid la temperatură Punct de fierbere față de presiune Linia KP, sau curba limită superioară, exprimă dependența volumului specific de abur saturat saturat de presiune.
Acest coeficient caracterizează gradul de ireversibilitate a ciclului de funcționare al unității frigorifice și este o măsură a perfecțiunii termodinamice a acesteia. Dintre două unități frigorifice care funcționează în același interval de temperatură, cea cu coeficientul de utilizare a căldurii mai mare este mai avansată. Avantajul instalației cu jet de abur este absența unui compresor de abur voluminos și costisitor și, în plus, posibilitatea utilizării unui presiune scăzută p % fără o creștere semnificativă a dimensiunilor instalației. Acest lucru face posibilă utilizarea apei ca agent frigorific. Într-o instalație cu jet de abur care funcționează pe vapori de apă, se poate ajunge la o temperatură de 0 C fără mare dificultate, la care presiunea PZ este de numai 0 006108 bar, iar volumul specific de abur saturat uscat este de 206 3 m3/kg. Cu astfel de parametri, nu poate fi folosit nici un turbocompresor, nici măcar un compresor alternativ.
Schimbarea stării aburului pe ru-diagrama. Să presupunem că în cilindrul de sub piston (Fig. 11.2) există 1 kg de apă care trebuie transformată în abur. Pe pistonul cilindrului se aplică o sarcină din exterior - forța P, care asigură o presiune constantă în interiorul cilindrului. Pe diagramă, abscisa arată volumul specific de apă și aburul rezultat, iar ordonată arată presiunea în cilindru. Trebuie remarcat faptul că curbele din diagramă nu corespund raportului real dintre volumele de apă și abur. Acest lucru se explică prin faptul că volumul de apă la presiuni joase este neglijabil în comparație cu volumul de abur saturat la aceeași presiune. Astfel, dacă construim o diagramă, observând proporțiile exacte și marchem volumul specific de apă cu un segment de abscisă de ordinul a câțiva milimetri, atunci volumul specific de abur saturat uscat ar trebui să fie marcat cu un segment de ordinul mai multor metri.

Aburul saturat este aburul care se află în echilibru termodinamic cu un lichid sau corp solid aceeași compoziție. Presiunea vaporilor saturați este asociată cu o dependență specifică de temperatură pentru o anumită substanță. Când presiunea externă ...... Wikipedia

starea gazoasă a apei. P. în. obtinut in procesul de vaporizare (evaporare (vezi Evaporare)) cand apa este incalzita in cazane de abur, evaporatoare si alte schimbatoare de caldura. P. în. servește ca fluid de lucru în centralele electrice cu abur (vezi ... Marea Enciclopedie Sovietică

Substanță gazoasă obținută dintr-un lichid atunci când este încălzit și care poate fi transformat înapoi în stare lichida la răcire. În inginerie cea mai mare valoare are apa P., folosita la obtinerea mecanica. energie (în motoare cu abur, turbine... Dicționar tehnic feroviar

1. PAR, a (y), prepoziție. despre un cuplu, un cuplu, un cuplu; pl. cupluri; m. 1. Gazul în care se transformă apa când este încălzită. Abur fierbinte. Abur rece. condensarea aburului. Cantitatea de vapori de apă din atmosferă. Bucăt la abur. // Un astfel de gaz ca forta motrice… … Dicţionar enciclopedic

De obicei, cuvântul P. este înțeles doar stare gazoasă corp la temperaturi sub critice, denumind această stare la temperaturi peste critice gazul acestui corp. Vaporizarea are loc nu numai de la suprafața lichidului, ci și de ...... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Abur saturat uscat cu o temperatură de 100°C, având un conținut de căldură de 637 cal/kg presupunând temperatura initiala apa in 0°C. Conceptul de N.P. este folosit pentru a compara producția de abur a cazanelor cu diferite caracteristici de abur și ... ... Dicționar marin

RMG 75-2004: Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Măsurarea umidității substanțelor. Termeni și definiții- Terminologie RMG 75 2004: Sistemul de stat asigurând uniformitatea măsurătorilor. Măsurarea umidității substanțelor. Termeni și definiții: 11 substanță absolut uscată: O substanță ipotetică care nu conține deloc umiditate. Definițiile termenului din ...... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au început să înțeleagă marea importanță a apei nu numai pentru oameni și toate tipurile de organisme animale și vegetale, ci și pentru întreaga viață de pe Pământ. Unii dintre primii filozofi greci au pus chiar apa în fruntea înțelegerii lucrurilor din natură și ...... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Un vas sub presiune în care apa este încălzită pentru a forma abur. Energie termală, furnizat cazanului de abur, poate fi căldură din arderea combustibilului, energie electrică, nucleară, solară sau geotermală. Deoarece centrala dă... Enciclopedia Collier

Vaporii de apă sunt produși în cazanele cu abur, care sunt instalate într-o încăpere specială - camera cazanelor. Aburul generat din cazanul este transferat prin conducte de abur la atelierele întreprinderii.

Cazanele moderne cu abur se deosebesc: a) prin design - cazane cu tub de gaz și cazane cu tub de apă; b) dupa amplasarea suprafetei de incalzire in spatiu - cazane orizontale si verticale; c) pentru circulatia apei in cazan - cazane cu circulatie naturala si fortata; d) prin presiunea aburului: cazane de joasă presiune - până la 14,7 * 10 4 -15,7 * 10 4 N / m 2 (15-16 atm) 1, presiune medie - până la 29,4 * 10 4 - 34,3 * 10 4 N / m 2 (30-35 atm) și presiune înaltă - până la 765,2 * 10 4 N / m 3 (180 atm) și mai sus; e) din punct de vedere al productivitatii - cazane de productivitate mare si mica.

Puterea de abur este cantitatea totală de abur în tone produsă de centrală într-o oră.

Cazanele cu abur produc abur saturat, adică abur care are densitate și elasticitate maximă la o anumită presiune și temperatură. Starea aburului saturat corespunde unui astfel de proces de vaporizare, în care numărul maxim posibil de molecule se află în spațiul de vapori. Aburul saturat poate fi umed sau uscat.

Saturația umedă se numește abur, rezultat din vaporizarea incompletă și constând dintr-un amestec de abur cu picături de apă: temperatura aburului saturat umed este egală cu temperatura apei clocotite.

Aburul saturat uscat se numește abur, care se obține în timpul vaporizării complete. Temperatura sa este, de asemenea, egală cu temperatura apei de fierbere. Aburul uscat se caracterizează prin instabilitatea stării - trece fie în starea de abur saturat umed (când este răcit), fie atunci când este furnizată căldură - în starea de abur supraîncălzit. Presiunea aburului supraîncălzit nu se modifică indiferent de gradul de supraîncălzire.

Incalzi. Astfel, aburul se numește supraîncălzit, care are mai mult temperatura ridicata decât aburul saturat la aceeași presiune. Aburul supraîncălzit, care se deplasează prin conducta de abur, nu condensează; doar temperatura îi scade.

Transformarea apei în abur la punctul său de fierbere este asociată cu cheltuirea unei anumite cantități de căldură care nu este captată de termometru. Căldura folosită pentru a transforma apa în abur se numește căldură latentă de vaporizare. Căldura totală de vaporizare este suma cantității de căldură folosită pentru a încălzi apa până la fierbere (entalpia apei) și căldura latentă de vaporizare. Cantitatea totală de căldură consumată pentru vaporizare corespunde conținutului de căldură al aburului. Astfel, conținutul de căldură, sau entalpia, al aburului este cantitatea de căldură în kilocalorii sau jouli 1 care este conținută în 1 kg de abur (kcal/kg sau J/kg). Entalpia aburului este dependentă de presiune, crescând odată cu creșterea presiunii. Căldura latentă de evaporare în acest caz scade oarecum (Tabelul 2). În timpul condensului, în cazul utilizării aburului, căldura este eliberată într-o cantitate egală cu căldură latentă evaporare.

masa 2

Unii parametri ai aburului saturat

Când aburul este transferat către locurile de consum prin conducte de abur din conducte metalice, din cauza pierderii de căldură, aburul saturat se condensează, iar temperatura aburului supraîncălzit scade. Pierderile de căldură sunt reduse semnificativ prin izolarea țevilor, folosind în acest scop azbest, garnituri de plută, câlți de lână și mătase, pământ de diatomee și alte materiale. Cu toate acestea, chiar și în liniile de abur bine izolate, poate apărea condens. Prin urmare, în locurile de posibilă acumulare de condens se instalează separatoare de apă, conectate la sifon pentru îndepărtarea automată a condensului. Dispunerea unui sifon de abur care funcționează pe principiul unui flotor în formă de sticlă este prezentată în Fig. 52. În ghiveci apa fierbinte umple spațiul inelar de sub flotor și îl ridică. Ca urmare, atașat la tija plutitoare cu supapă blochează orificiul din capacul oalei. Apoi apa ajunge la marginile flotorului și se revarsă spre interior. Apoi vine un moment în care plutitorul, sub greutatea apei care s-a acumulat în el, coboară, deschizând astfel o gaură în partea de sus. Acest lucru este suficient pentru a forța apa sub presiunea aburului să iasă prin tubul din jurul tijei în canalul de evacuare. După aceea, plutitorul se ridică și supapa închide orificiul până la o nouă acumulare de apă în flotor. Există și alte modele de captoare de abur. Dacă aburul din cazanele de abur are o presiune apropiată de cea necesară

pentru nevoile de producție ale unei întreprinderi farmaceutice 3,92 * 10 4 -4,90-10 4 N / m 2, atunci în acest caz aburul este furnizat direct aparatului. Dar mai des presiunea aburului generat este mult mai mare decât este necesar. În acest caz, acesta este trimis la colectorul de abur (distribuitor de abur), care este un cilindru metalic cu pereți de rezistența necesară, bine izolați. Conductele de abur pleacă din colector, echipate cu supape speciale numite supape reducătoare de presiune. Scopul lor nu este doar să lase și să oprească alimentarea cu abur de la colector către țevi, ci și să reducă, și anume, conversia aburului de înaltă presiune în abur de presiune joasă. Acest lucru se întâmplă atunci când conducta de abur alimentează un aparat sau un sistem de aparate care nu necesită presiunea maximă sub care se află aburul în colector.

Supapele de reducere a presiunii funcționează pe principiul eliberării aburului prin deschideri înguste, cu expansiune accentuată suplimentară. Acest lucru reduce presiunea vaporilor și, prin urmare, temperatura acestuia. După ce a făcut lucrul și a renunțat la o parte din căldură, aburul nu este evacuat în atmosferă, ci intră pe așa-numita linie de retur (Fig. 53). În același timp, aburul epuizat, „motolit”, intră în vasele de condens care sunt disponibile cu fiecare aparat sau grup de aparate. Condensul rezultat este colectat într-o conductă comună, prin care curge gravitațional în rezervorul de condens situat în camera cazanului de mai jos.

nivelul pardoselii, de unde, cu ajutorul unui injector, dupa o curatare speciala, este alimentat in cazanul de abur. În cazurile în care există prea mult condens pentru alimentarea cazanului, acesta este utilizat pentru spălarea vaselor, dușurilor și în alte scopuri.

Să descriem grafic procesul de vaporizare considerat în subsecțiunea anterioară în sistem vP-coordonate. Să presupunem că la o anumită presiune R 1 și o temperatură de 0 ° C, volumul specific de apă este . Vom reprezenta această stare a apei pe diagramă cu un punct (Fig. 5.3). Deoarece procesul de vaporizare are loc la presiune constantă, linia unui astfel de proces va fi o izobară care merge din punct spre dreapta. Să presupunem că în momentul începerii fierberii, când temperatura apei încălzite devine egală cu , starea apei (lichidului) este determinată de punctul ; în acest moment, volumul specific de apă va crește la . Cu o alimentare suplimentară de căldură, se va obține abur umed, iar când toată apa se transformă în abur, aceasta va deveni uscată (punctul ). Deoarece în procesul de obținere a aburului saturat, temperatura acestuia rămâne constantă, segmentul izobar este și el o izotermă. Deci, punctul arată începutul fierberii, iar punctul - sfârșitul acesteia; deci la punctul gradul de uscăciune X= 0, iar în punct gradul de uscăciune X=1. Toate punctele intermediare se referă la aburul umed. Este clar că cu cât se află mai în dreapta pe linie punctul care determină starea aburului umed, cu atât acest abur este mai uscat.

Dacă o anumită cantitate de căldură este transmisă aburului uscat, atunci acesta va intra abur supraîncălzit, a cărui stare poate fi determinată, de exemplu, de un punct . Cu cât va fi furnizată mai multă căldură, cu atât volumul specific de abur supraîncălzit v va fi de asemenea mai mare, iar punctul va fi situat mai departe de punctul .

Dacă un proces similar de vaporizare se repetă la o presiune mai mare (de exemplu, prin creșterea sarcinii pe piston), atunci izobara corespunzătoare acestei presiuni va fi situată mai sus.

Apa (lichid) este considerată practic incompresibilă și se crede că volumul ei specific nu depinde de presiune. Prin urmare, fără o eroare vizibilă, este posibil să plasați punctul care determină starea apei la o presiune și o temperatură de 0 ° C pe aceeași verticală cu punctul. Strict vorbind, punctul trebuie să fie situat oarecum la stânga punctului.

Orez. 5.3. Imagine în axe vP procese de vaporizare,

curgând la presiuni constante

După cum sa menționat deja, odată cu creșterea presiunii, temperatura de saturație crește. Prin urmare, pentru a aduce apa la un punct de fierbere la o presiune mai mare, trebuie spus mai multa caldura. În acest caz, apa se va extinde mai mult și volumul specific al lichidului va deveni mai mare decât. Este clar că punctul , care determină starea apei în momentul începerii fierberii, trebuie să fie situat pe izobara din dreapta punctului .

Punctul , care determină starea aburului uscat pe diagramă la presiune , va fi situat pe izobara din stânga punctului, deoarece experiența arată că odată cu creșterea presiunii, volumul aburului uscat scade.

Efectuând procesul de vaporizare la o presiune și mai mare, obținem puncte care determină starea apei, respectiv, la 0°C, la începutul fierberii și la sfârșitul fierberii, când se obține abur uscat.

Dacă conectăm punctele cu același nume pe diagramă, obținem o linie AB volume specifice de apă la 0 ° C și două linii MKși NK, convergând într-un punct La. Linia MK reprezintă locul punctelor care denotă stările apei în momentele începutului fierberii, iar linia NK este locul punctelor corespunzătoare stărilor de abur uscat. Deci liniile MKși NKîmpărțiți întreaga diagramă în trei zone: zona apei, situată la stânga MK, zona de abur umed situată între linii MKși NK, și zona de abur supraîncălzit, situată în dreapta liniei NK. Curba MK numit linie lichidă, și curba NK – linie uscată de abur saturat. Evident, la punct La apa si aburul saturat au aceleasi valori ale parametrilor p, vși t, care sunt desemnate și numite critic, și punctul în sine La – punct critic.

Punctul critic nu este doar apa, ci toate substanțele în general, care a fost stabilit pentru prima dată de D.I. Mendeleev. Această descoperire este extrem de importantă pentru întreaga dezvoltare ulterioară a teoriei gazelor reale și, prin urmare, reprezintă o contribuție valoroasă la știința mondială.

În prezent se stabilește că pentru apă:

· presiune critică = 225,65 ≈ 225 ata;

temperatura critică = 374,15 ≈ 374 o C şi

· volum specific critic = 0,0031 m 3 /kg.

Punct critic se află la granița a trei stări: supraîncălzit și vapori saturati si apa. Dacă, fără a modifica volumul, reducem presiunea (conducem procesul de-a lungul săgeții care coboară în Fig. 5.4), atunci obținem abur umed.

Orez. 5.4. Punct critic La se află la granița a trei stări: apă, abur umed și abur supraîncălzit

Dacă, tot fără a modifica volumul, creștem presiunea (săgeata în sus), atunci obținem abur supraîncălzit și, în final, dacă, fără a modifica presiunea, scădem volumul (săgeata în stânga), atunci obținem apă.

Precizia măsurării debitului de abur depinde de o serie de factori. Una dintre ele este gradul de uscăciune. Adesea, acest indicator este neglijat în selecția instrumentelor de măsurare și măsurare și complet în zadar. Faptul este că aburul umed saturat este în esență un mediu cu două faze, iar acest lucru cauzează o serie de probleme în măsurarea debitului său de masă și a energiei termice. Cum să rezolvăm aceste probleme, ne vom da seama astăzi.

Proprietățile vaporilor de apă

Pentru început, să definim terminologia și să aflăm care sunt caracteristicile aburului umed.

Abur saturat- vaporii de apă, care se află în echilibru termodinamic cu apa, a căror presiune și temperatură sunt interconectate și se află pe curba de saturație (Fig. 1), care determină punctul de fierbere al apei la o presiune dată.

abur supraîncălzit- vapori de apă încălziți la o temperatură peste punctul de fierbere al apei la o presiune dată, obținuți, de exemplu, din abur saturat prin încălzire suplimentară.

Abur saturat uscat(Fig. 1) - gaz transparent incolor, este omogen, i.e. mediu omogen. Într-o oarecare măsură, aceasta este o abstractizare, deoarece este dificil de obținut: în natură apare numai în surse geotermale, iar aburul saturat produs de cazanele cu abur nu este uscat - valori tipice ale gradului de uscăciune pentru centralele moderne sunt 0,95-0,97. Cel mai adesea, gradul de uscăciune este și mai mic. În plus, aburul saturat uscat este metastabil: atunci când căldura este furnizată din exterior, devine ușor supraîncălzit, iar atunci când căldura este eliberată, devine umed saturat.

Orez. 1. Linia de saturație a vaporilor de apă

Aburul saturat umed (Fig. 2) este un amestec mecanic de abur saturat uscat cu un lichid fin în suspensie care se află în echilibru termodinamic și cinetic cu aburul. Fluctuații ale densității fazei gazoase, prezența particulelor străine, inclusiv purtători sarcini electrice- ioni, duce la apariția centrelor de condensare, care sunt de natură omogene. Pe măsură ce conținutul de umiditate al aburului saturat crește, de exemplu, din cauza pierderii de căldură sau a creșterii presiunii, cele mai mici picături de apă devin centre de condensare și cresc treptat în dimensiune, iar aburul saturat devine eterogen, adică. mediu bifazic (amestec vapori-condens) sub formă de ceață. Aburul saturat, care este faza gazoasă a amestecului de abur-condens, transferă o parte din energia sa cinetică și termică în faza lichidă în timpul mișcării. Faza gazoasă a fluxului poartă picături de faza lichidă în volumul său, dar viteza fazei lichide a fluxului este semnificativ mai mică decât viteza fazei sale de vapori. Aburul umed saturat poate forma o interfață, de exemplu, sub influența gravitației. Structura unui flux bifazic în timpul condensării aburului în conductele orizontale și verticale variază în funcție de raportul dintre proporțiile fazelor gazoase și lichide (Fig. 3).

Orez. 2. Diagrama PV a vaporilor de apă

Orez. 3. Structura unui flux bifazic într-o conductă orizontală

Natura curgerii fazei lichide depinde de raportul dintre forțele de frecare și forțele gravitaționale, iar într-o conductă situată orizontal (Fig. 4) la o viteză mare a aburului, fluxul de condens poate rămâne peliculoasă, ca într-o conductă verticală, în medie, poate dobândi o formă de spirală (Fig. 5), iar la un flux scăzut de peliculă se observă numai pe suprafața interioară superioară a conductei, iar un flux continuu, un „flux” se formează în cel inferior.

Astfel, în cazul general, fluxul unui amestec de abur-condens în timpul mișcării este format din trei componente: abur saturat uscat, lichid sub formă de picături în miezul fluxului și lichid sub formă de peliculă sau jet pe pereții conductei. Fiecare dintre aceste faze are propria viteză și temperatură, în timp ce mișcarea amestecului de abur-condens determină o alunecare relativă a fazelor. Modele matematice fluxul bifazic într-o conductă de abur de abur saturat umed este prezentat în lucrări.

Orez. 4. Structura unui flux bifazic într-o conductă verticală

Orez. 5 Mișcarea în spirală a condensului.

Probleme de măsurare a debitului

Măsurarea debitului masic și a energiei termice a aburului saturat umed este asociată cu următoarele probleme:
1. Fazele gazoase și lichide ale aburului saturat umed se mișcă la viteze diferite și ocupă o suprafață variabilă echivalentă a secțiunii transversale a conductei;
2. Densitatea aburului saturat crește odată cu creșterea umidității sale, iar dependența densității aburului umed de presiunea la diferite grade de uscare este ambiguă;
3. Entalpia specifică aburul saturat scade pe măsură ce crește conținutul de umiditate.
4. Este dificil să se determine gradul de uscare al aburului saturat umed într-un curent.

În același timp, creșterea gradului de uscare a aburului saturat umed este posibilă în două moduri binecunoscute: prin „frământarea” aburului (reducerea presiunii și, în consecință, a temperaturii aburului umed) folosind o supapă de reducere a presiunii și separarea fazei lichide cu ajutorul unui separator de abur si a unui sifon. Separatoarele moderne de abur asigură o dezumidificare aproape 100% a aburului umed.
Măsurarea debitului mediilor bifazate este o sarcină extrem de dificilă care nu a depășit încă limitele laboratoarelor de cercetare. Acest lucru se aplică în special amestecului de abur-apă.
Majoritatea contoarelor de abur sunt de mare viteză, adică. se măsoară debitul de abur. Acestea includ debitmetre cu presiune variabilă bazate pe dispozitive cu orificii, debitmetre vortex, ultrasonice, tahometrice, de corelare, cu jet. Coriolis și debitmetrele termice, care măsoară direct masa mediului care curge, stau deoparte.
Luați în considerare cum tipuri diferite debitmetrele își fac față sarcinii dacă au de-a face cu aburul umed.

Debitmetre cu presiune variabilă

Debitmetrele cu presiune variabilă bazate pe orificii (diafragme, duze, tuburi Venturi și alte rezistențe hidraulice locale) sunt încă principalele mijloace de măsurare a debitului de abur. Cu toate acestea, în conformitate cu subsecțiunea 6.2 din GOST R 8.586.1-2005 „Măsurarea debitului și cantității de lichide și gaze prin metoda căderii de presiune”: În conformitate cu condițiile de utilizare a dispozitivelor standard de îngustare, „mediul” controlat trebuie să fie monofazat și omogene ca proprietăți fizice”:
Dacă în conductă există un mediu bifazic de abur și apă, măsurarea debitului de lichid de răcire prin intermediul dispozitivelor de cădere variabilă a presiunii cu o precizie normalizată nu este furnizată. În acest caz, „ar fi posibil să vorbim despre debitul măsurat în faza de vapori (abur saturat) al fluxului de abur umed la o valoare necunoscută a gradului de uscare”.
Astfel, utilizarea unor astfel de debitmetre pentru a măsura debitul de abur umed va duce la citiri nesigure.

În lucrare a fost efectuată o evaluare a erorii metodologice rezultate (până la 12% la o presiune de până la 1 MPa și un grad de uscare de 0,8) la măsurarea aburului umed cu debitmetre variabile de cădere de presiune bazate pe dispozitive de îngustare.

Debitmetre cu ultrasunete

Debitmetrele cu ultrasunete, care sunt utilizate cu succes în măsurarea debitului de lichide și gaze, nu și-au găsit încă aplicații largă în măsurarea debitului de abur, în ciuda faptului că unele dintre tipurile lor sunt disponibile comercial sau au fost anunțate de producător. Problema este că debitmetrele cu ultrasunete care implementează principiul de măsurare Doppler bazat pe deplasarea de frecvență a fasciculului ultrasonic nu sunt potrivite pentru măsurarea aburului saturat supraîncălzit și uscat din cauza absenței neomogenităților în debit necesare pentru reflectarea fasciculului și la măsurarea debitului. rata de abur umed, este puternic subestimată citirile din cauza diferenței de viteză a fazelor gazoase și lichide. Dimpotrivă, debitmetrele ultrasonice de tip impuls nu sunt aplicabile aburului umed din cauza reflexiei, împrăștierii și refracției fasciculului ultrasonic pe picăturile de apă.

Contoare vortex

Contoarele vortex de la diferiți producători se comportă diferit atunci când măsoară aburul umed. Acest lucru este determinat atât de proiectarea traductorului de flux primar, de principiul detectării vortexului, de circuitul electronic, cât și de caracteristicile software-ului. Efectul condensului asupra funcționării elementului de detectare este fundamental. În unele proiecte, „apar probleme serioase la măsurarea debitului de abur saturat atunci când în conductă există atât faze gazoase, cât și faze lichide. Apa este concentrată de-a lungul pereților conductei și interferează cu funcționarea normală a senzorilor de presiune instalați la nivel de peretele conductei. În alte modele, condensul poate inunda senzorul și poate bloca cu totul măsurarea debitului. Dar pentru unele debitmetre, acest lucru practic nu afectează citirile.

În plus, curgerea în două faze, incidentă pe corpul bluff, formează un întreg spectru de frecvențe vortex asociate atât cu viteza fazei gazoase, cât și cu vitezele fazei lichide (forma de picătură a miezului de curgere și filmul sau jetul de lângă -regiunea peretelui) de vapori saturati umezi. În acest caz, amplitudinea semnalului vortex al fazei lichide poate fi foarte semnificativă și, dacă circuit electronic nu implică filtrarea digitală a semnalului folosind analiza spectrală și un algoritm special pentru extragerea semnalului „adevărat” asociat cu faza gazoasă a fluxului, care este tipic pentru modelele simplificate de debitmetre, atunci va exista o subestimare puternică a debitul. Cele mai bune modele de debitmetre vortex au sisteme DSP (Digital Signal Processing) și SSP (Fast Fourier Transform Based Spectral Signal Processing), care nu numai că îmbunătățesc raportul semnal-zgomot, evidențiază semnalul vortex „adevărat”, dar și elimină. influența vibrațiilor conductei și a interferențelor electrice.
În ciuda faptului că debitmetrele vortex sunt concepute pentru a măsura debitul unui mediu monofazat, lucrarea arată că ele pot fi utilizate pentru a măsura debitul mediilor bifazate, inclusiv aburul cu picături de apă, cu o oarecare degradare a mediilor metrologice. caracteristici.

Umed abur saturat cu un grad de uscare peste 0,9 cercetare experimentală EMCO și Spirax Sarco pot fi considerate omogene și datorită „marjei” de precizie a debitmetrelor PhD și VLM (± 0,8-1,0%), citirile debitului masic și ale puterii termice se vor încadra în erorile normalizate în.
Cu un grad de uscare de 0,7-0,9 eroare relativă măsurătorile debitului masic ale acestor debitmetre pot ajunge la zece procente sau mai mult.

Alte studii, de exemplu, dau un rezultat mai optimist - eroarea în măsurarea debitului masic al aburului umed cu duze Venturi pe o instalație specială pentru calibrarea debitmetrelor de abur este de ± 3,0% pentru aburul saturat cu un grad de uscare peste 0,84. .

Pentru a evita blocarea elementului senzor al unui debitmetru de vortex, cum ar fi aripa de detectare, cu condens, unii producători recomandă orientarea senzorului astfel încât axa elementului senzor să fie paralelă cu interfața vapori/condens.

Alte tipuri de debitmetre

Debitmetrele cu diferență variabilă/zonă variabilă, debitmetrele cu amortizor cu arc și ținte cu zonă variabilă nu permit măsurarea unui mediu bifazic din cauza posibilei uzuri erozive a căii de curgere în timpul mișcării condensului.
În principiu, numai debitmetrele de masă de tip Coriolis ar putea măsura un mediu cu două faze, cu toate acestea, studiile arată că erorile de măsurare ale debitmetrelor Coriolis depind în mare măsură de raportul fracțiilor de fază și „încercările de a dezvolta un debitmetru universal pentru medii multifazate, mai degrabă. duce la o fundătură”. În același timp, debitmetrele Coriolis sunt dezvoltate intens și, probabil, succesul va fi atins în curând, dar până acum nu există astfel de instrumente de măsurare industriale pe piață.

Va urma.