3. Su buharı ve özellikleri

3.1. Su buharı. Temel kavramlar ve tanımlar.

Buhar türbinlerinde, buhar motorlarında, nükleer santrallerde, çeşitli ısı eşanjörlerinde soğutma sıvısında en yaygın çalışma sıvılarından biri su buharı. Buhar - kaynayan bir sıvıya yakın durumdaki gaz halindeki bir cisim. buharlaşma Bir maddenin sıvı halden buhar haline geçme süreci. buharlaşma - sıvının yüzeyinden her zaman herhangi bir sıcaklıkta meydana gelen buharlaşma. Belirli bir sıcaklıkta, sıvının doğasına ve bulunduğu basınca bağlı olarak, sıvının tüm kütlesinde buharlaşma başlar. Bu süreç denir kaynamak . Ters buharlaşma işlemine denir yoğunlaşma . Aynı zamanda sabit bir sıcaklıkta çalışır. geçiş süreci sağlam doğrudan buhar adı verilen süblimasyon . Buharın katı hale geçişinin tersi işlemine denir. desüblimasyon . Bir sıvı sınırlı bir alanda (buhar kazanlarında) buharlaştığında, aynı anda zıt fenomen meydana gelir - buhar yoğuşması. Yoğuşma hızı buharlaşma hızına eşit olursa dinamik denge devreye girer. Bu durumda buhar maksimum yoğunluğa sahiptir ve denir doymuş buhar . Buhar sıcaklığı sıcaklıktan yüksekse doymuş buhar aynı basınç, o zaman böyle bir buhar denir aşırı ısınmış . Aşırı ısıtılmış buharın sıcaklığı ile aynı basınçta doymuş buharın sıcaklığı arasındaki farka denir. aşırı ısınma derecesi . Kızgın buharın özgül hacmi doymuş buharın özgül hacminden daha büyük olduğundan, kızgın buharın yoğunluğu doymuş buharın yoğunluğundan daha azdır. Bu nedenle, aşırı ısıtılmış buhar doymamış buhar . Sıvının son damlasının sınırlı bir alanda, sıcaklık ve basınç değişmeden buharlaşması anında, kuru doymuş buhar . Bu tür buharın durumu bir parametre ile belirlenir - basınç. Kuru ve küçük sıvı damlacıklarının mekanik karışımına denir. ıslak buhar . Kuru buharın kütle oranı ıslak buhar aranan kuruluk derecesi –X.

X\u003d m cn / m ch,

m cn - ıslak haldeki kuru buhar kütlesi; m vp - ıslak buhar kütlesi. Sıvının ıslak buhardaki kütle oranına denir. nem derecesi –de.

de= 1 – .

Doyma sıcaklığında kaynayan bir sıvı için  = 0, kuru buhar için –  = 1.

3.2 Nemli hava. Mutlak ve bağıl nem.

Atmosferik hava teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır: çalışma sıvısı olarak (hava soğutma ünitelerinde, klimalarda, ısı eşanjörlerinde ve kurutucularda) ve yakıtın yanması için ayrılmaz bir parça olarak (içten yanmalı motorlarda, gaz türbini tesislerinde, buhar jeneratörlerinde).

Kuru hava su buharı içermeyen hava denir. Atmosferik hava her zaman bir miktar su buharı içerir.

nemli hava kuru hava ve su buharının karışımıdır.

Isı mühendisliğinde bazı gaz halindeki cisimlere buhar denir. Örneğin, gaz halindeki suya su buharı, amonyak - amonyak buharı denir.

Su ve buharın termodinamik özelliklerini daha ayrıntılı olarak ele alalım. (1-6).

Aynı adı taşıyan sıvıdan buhar oluşumu şu şekilde gerçekleşir: buharlaşma ve kaynama . Bu süreçler arasında temel bir fark vardır. Sıvının buharlaşması sadece açık yüzeyden gerçekleşir. Yüksek hıza sahip tek tek moleküller, komşu moleküllerin çekiciliğinin üstesinden gelir ve çevredeki boşluğa uçar. Sıvının sıcaklığı ile buharlaşma hızı artar. Kaynamanın özü, buhar oluşumunun, buhar kabarcıkları içindeki buharlaşmasından dolayı esas olarak sıvının hacminde meydana gelmesidir. Aşağıdaki su buharı durumları vardır:

ıslak buhar;

kuru doymuş buhar;

kızgın buhar.

Atmosferik hava (nemli hava) şunlar olabilir:

aşırı doymuş nemli hava;

doymuş nemli hava;

doymamış nemli hava.

aşırı doymuş Nemli hava, kuru hava ile nemli su buharının bir karışımıdır. Doğal bir fenomen sistir. Doymuş Nemli hava, kuru hava ile kuru doymuş su buharının bir karışımıdır. doymamış Nemli hava, kuru hava ile aşırı ısıtılmış su buharının bir karışımıdır.

Buhar ve hava ile ilgili olarak “ıslak” teriminin temelde farklı anlamlarına dikkat edilmelidir. Buhar, ince dağılmış bir sıvı içeriyorsa ıslak olarak adlandırılır. Teknolojiyi ilgilendiren her durumda nemli hava, aşırı ısıtılmış veya kuru doymuş su buharı içerir. Genel durumda, nemli hava ayrıca nemli su buharı (örneğin bulutlar) içerebilir, ancak bu durum teknik olarak ilgi çekici değildir ve daha fazla dikkate alınmaz.

Atmosferik (nemli) havada, her bileşen kendi kısmi basıncı altındadır, nemli havanın sıcaklığına eşit bir sıcaklığa sahiptir ve hacim boyunca eşit olarak dağılır.

Nemli havanın gaz halinde kuru hava ve su buharı karışımı olarak termodinamik özellikleri, ideal gazların karakteristik yasalarına göre belirlenir.

Nemli hava ile işlemlerin hesaplanması genellikle karışımdaki kuru hava miktarının değişmemesi koşuluyla gerçekleştirilir. Değişken, karışımda bulunan su buharı miktarıdır. Bu nedenle nemli havayı karakterize eden spesifik değerler 1 kg kuru havayı ifade eder.

Nemli hava basıncı Dalton yasasına göre belirlenir:

Р=Рв+Рп, (3.1)

Nerede Kara - kısmi basıncı kuru hava, kPa; Pp, su buharının kısmi basıncıdır, kPa.

Clapeyron - Mendeleev denklemini yazalım

ıslak hava PV=MRT; (3.2)

kuru hava P B V=M B R B T; (3.3)

su buhar P P V=M P R P T, (3.4)

burada V, nemli havanın hacmidir, m3; M, M V, M P - sırasıyla nemli, kuru hava ve su buharı kütlesi, kg; R, R V, RP – sırasıyla nemli, kuru hava ve su buharının gaz sabiti, kJ/(kgK); T - mutlak sıcaklık nemli hava, K.

Mutlak hava nemi - 1 m3 nemli havada bulunan su buharı miktarı.  P ile gösterilir ve kg / m3 veya g / m3 olarak ölçülür. Başka bir deyişle, havadaki su buharının yoğunluğunu temsil eder:  P \u003d R P / (R P T). bariz ki

 P \u003d M P / V, burada V, M kütlesi olan nemli havanın hacmidir.

Bağıl nem  belirli bir durumdaki havanın mutlak neminin aşağıdakilere oranıdır. mutlak nem aynı sıcaklıkta doymuş hava (H).

: değeri cinsinden iki karakteristik hava durumu not edilebilir.<100 %, при этом Р П <Р Н и водяной пар перегретый, а влажный воздух ненасыщенный;=100 %, при этом Р П =Р Н и водяной пар сухой насыщенный, а влажный воздух насыщенный. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал сухим насыщенным, называется температурой точки росы t Н.

3.3 id - nemli havanın şeması

İlk kez id - nemli hava için çizelge prof tarafından önerildi. TAMAM. Ramzin. Şu anda iklimlendirme, kurutma, havalandırma ve ısıtma sistemlerinin hesaplamalarında kullanılmaktadır. Vid - apsis boyunca yer alan diyagram, d, g / kg kuru havanın nem içeriğini ve ordinat boyunca - nemli havanın spesifik entalpisini, kJ / kg kuru havayı gösterir. İd - diyagramına çizilen ayrı çizgilerin daha uygun bir şekilde düzenlenmesi için, apsis ekseninin y eksenine 135 ° açıyla çizildiği eğik koordinatlarda inşa edilmiştir.

Koordinat eksenlerinin bu düzenlemesiyle, x eksenine paralel olması gereken i=const doğruları eğik gider. Hesaplamalarda kolaylık olması için d değerleri yatay koordinat eksenine indirilir.

d=const çizgileri, y eksenine paralel düz çizgiler şeklindedir, yani. dikey olarak. Ayrıca t C =const, t M =const (şemada kesikli çizgiler) izotermleri id.-diyagramında sabit bağıl nem değerleri (.=%5'ten =100'e kadar) doğrultusunda çizilir. %). Sabit bağıl nem =const değerlerinin çizgileri, yalnızca 100 ° izotermine kadar, yani. havadaki kısmi buhar basıncı P P, atmosferik basınç P'den düşük olana kadar. P P'nin P'ye eşit olduğu anda, bu çizgiler, P P = P'de nem içeriğinin d = sabit olduğu denklem (10)'dan görülebilen fiziksel anlamını kaybeder.

Sabit bağıl nem eğrisi =100% tüm diyagramı iki parçaya böler. Bu çizginin üzerinde bulunan kısmı, buharın aşırı ısıtılmış durumda olduğu doymamış nemli hava alanıdır. Diyagramın =%100 çizgisinin altındaki kısmı doymuş nemli havanın alanıdır.

=100%'de kuru ve ıslak termometrelerin okumaları aynı olduğundan, t C =t M , o zaman izotermler t C =t M =const =100% doğrusunda kesişir..

Verilen nemli havanın durumuna karşılık gelen diyagramda bir nokta bulmak için, diyagramda gösterilenlerden iki parametresini bilmek yeterlidir. Bir deney yaparken, deneyde daha kolay ve daha doğru ölçülen parametrelerin kullanılması tavsiye edilir. Bizim durumumuzda, bu parametreler kuru ve yaş ampullerin sıcaklığıdır.

Bu sıcaklıkları bilerek, ilgili izotermlerin kesişme noktası diyagramda bulunabilir. Bu şekilde bulunan nokta nemli havanın durumunu belirleyecektir ve id - diyagramından diğer tüm hava parametrelerini belirleyebilirsiniz: nem içeriği - d; bağıl nem -, hava entalpisi -i; kısmi buhar basıncı - R P, çiy noktası sıcaklığı - t M.

Su buharı yüksek basınca ve nispeten düşük sıcaklığa sahiptir, duruma yakındır.

sıvı, bu nedenle ideal gazlarda olduğu gibi molekülleri ve hacimleri arasındaki kohezyon kuvvetlerini ihmal etmek imkansızdır. Bu nedenle, su buharının durum parametrelerini belirlemek için ideal gazların durum denklemlerini kullanmak mümkün değildir.

çift ​​pv ≠ RT.

Kaynama ve buharlaşma süreçleri arasındaki fark nedir?

Bir sıvı buharlaşıp kaynadığında buhara dönüşebilir. buharlaşma ile sadece sıvının yüzeyinden ve herhangi bir sıcaklıkta meydana gelen buharlaşma olarak adlandırılır. Buharlaşma hızı, sıvının doğasına ve sıcaklığına bağlıdır. Sıvının üzerinde sınırsız bir boşluk varsa sıvının buharlaşması tamamlanabilir. Buharlaşma sürecinde buharlaşma sadece sıvının serbest yüzeyinde gerçekleşir. Bu, moleküllerin bir kısmının sıvıdan ayrılmasıyla birlikte, moleküllerin kısmen sıvıya geri dönüşünün meydana geldiği iki yönlü bir işlemdir. Süreç içerisinde kaynamak sıvının kütlesi boyunca buhar oluşur. Bir sıvı ısıtıldığında, içindeki gazların çözünürlüğü azalır, bunun sonucunda suyun bulunduğu kabın tabanında ve duvarlarında kabarcıklar oluşur. Kabarcıkların içindeki ısıtma işleminde sıvı buharlaşmaya başlar ve belirli bir sıcaklıkta kabarcıkların içindeki doymuş buharın basıncı dış basınca eşit olur. Bu noktada kabarcıklar kırılır ve sıvı kaynamaya başlar. Bu nedenle, herhangi bir sıcaklıkta bir sıvının yüzeyinden buharlaşma meydana gelirse, o zaman kaynama, belirli bir basınç ve sıcaklık için oldukça kesin olan bir sıcaklıkta meydana gelir. kaynama noktası veya doyma sıcaklığı.

Buharlaşma sürecini p-V koordinatlarında tasvir edin.

Herhangi bir basınçta suyun ilk sıcaklığı için, sıcaklığı alın. t=0°C. Bu nedenle, Şekil 1'deki çizgi I, bir sıcaklığa sahip olan farklı basınçlardaki sözde soğuk sıvının durumlarına karşılık gelir. 0°С(soğuk sıvı izotermi). Suyun özgül hacmi t=0°C 0.001 m3/kg'a eşit olarak alınmıştır. Suyun hafif sıkıştırılabilirliği nedeniyle, I çizgisi neredeyse dikey bir düz çizgiye dönüşür. Bu düz çizginin solunda, su ve buzun bir arada bulunduğu denge alanıdır. köken için sen, ben ve s su için üçlü noktayı dikkate almak gelenekseldir TT (p 0 =611 Pa, t 0 =0,01 0 Özgeçmiş 0 =0,00100 m 3 /kilogram). Basıncın su hacmindeki değişim üzerindeki etkisi ihmal edilerek, I hattındaki tüm durumlar için kabul edilir. v 0 \u003d 0.00100 m3 / kg, sen 0 =0, i 0 =0 ve s 0 =0. Isıtma aşamasındaki suyun son hali (nokta b) basınca bağlı olan kaynama noktasının belirli bir basıncındaki başarı ile belirlenir. İtibaren pv- diyagram, artan basınçla kaynama noktasının arttığını gösterir. Bu bağımlılık ampirik olarak kurulur. Çeşitli basınçlar için kaynayan suyun durumları, alt sınır eğrisi olarak adlandırılan II. satıra karşılık gelecektir. Kaynar suyun belirli hacimlerinin basınca bağımlılığını gösterir. Alt sınır eğrisinde, kuruluk derecesi X= 0. Kaynar suyun parametreleri, basınç veya sıcaklıklarına bağlı olarak tablolarda verilmiştir.

Buhar jeneratörünün buharlaşma devresinde gerçekleştirilen kaynar suya daha fazla ısı beslemesine, sıvı içinde hızlı buharlaşma ve suyun bir kısmının buhara geçişi eşlik eder. Böylece, site M.Ö sıvı ve buhar (ıslak doymuş buhar) karışımının denge durumuna karşılık gelecektir. Bu işlemin her noktasında, su, içerdiği kuru doymuş buharın kütle oranı (kuruluk derecesi) ile karakterize edilecektir. X).

Bu aşamadaki son durum, sıvının doyma sıcaklığına eşit bir sıcaklığa sahip olacak olan buhara tamamen dönüşümü ile karakterize edilir ( t c =t n) belirli bir basınçta. Daha önce de belirtildiği gibi bu buhara kuru doymuş buhar denir.

Buharlaştırma işlemi M.Ö aynı anda izobariktir ( p=p 1 =sabit) ve izotermal ( T=T 1 =sabit). Bu durumda, harcanan ısı, sıcaklığı yükseltmek için değil, sadece moleküller arasındaki çekim kuvvetlerinin üstesinden gelmek ve buhar genleşmesi çalışması için harcanır.

Doyma sıcaklıkları arasında olduğu göz önüne alındığında t n ve basınç R kesin bir ilişki var, kuru doymuş buharın durumu sadece bir parametre ile belirlenecek - basınç veya sıcaklık.

Farklı basınçlardaki kuru doymuş buharın durumları, üst sınır eğrisi olarak adlandırılan III. satıra karşılık gelecektir. Her noktadaki üst sınır eğrisinde kuruluk derecesi oldukça açıktır. x=1.

Buharlaşma sürecinde suyun özgül hacminin keskin bir şekilde arttığına dikkat edilmelidir. Yani su için R= 0.1 MPa özgül hacimde kaynar su v\u003d 0.001043 m3 /kg, kuru doymuş buharın özgül hacmi 1.696 m3 /kg'dır. Artan basınçla kritik noktada da bu fark azalır. İle su ve buharın özgül hacimleri 0.00326 m3/kg'a eşittir. nerede t kr =374,15 0 İTİBAREN, a p kr=221.29 bar. Yüksek kritik basınç ve sıcaklıklarda buharlaşma süreci yoktur. İzobarı geçerken suyun buhara geçişi var T kr .

Islak ve kuru doymuş buhar nedir?

Doyma sıcaklığına kadar ısıtılan suya doymuş sıvı denir. Kaynama noktasında sıvı ve buhar karışımına denir. ıslak doymuş buhar.Islak doymuş buhara daha fazla ısı verilmesiyle hacmi artacak ve sıcaklık sabit kalacaktır. Tüm sıvının buhara dönüşeceği bir an gelecek. - kuru doymuş buhar. Kuru doymuş buharın durumu son derece kararsızdır, çünkü sabit basınçta ondan hafif bir ısı çıkarılması, kuru buharın ıslak buhara dönüşümü ile ilişkilidir ve hafif bir ısı akışı onu aşırı ısıtılmış buhara dönüştürür.

Buhar içeriği nedir?

Buharlaşma ısısı nedir?

Bir maddenin buharlaşma ısısı- 1 mol maddenin kaynama noktasında buhar haline geçmesi için gereken ısı miktarı. Joule cinsinden ölçülür.

Kızgın buhar nedir?

Kuru doymuş buhara ısı verilmeye devam edilirse, buharın hacminde ve sıcaklığında - aşırı ısıtılmış buharda daha fazla bir artış olur. Kızgın buharın durumu nispeten stabildir (pratik kullanım).

Kritik bir noktada suya ne olur?

Kritik nokta- maddenin sıvı ve gaz fazlarının özelliklerindeki farkın ortadan kalktığı sıcaklık ve basınç değerlerinin bir kombinasyonu (yani, bu noktada sıvı ve gazlı suyun yoğunluğu ve diğer özellikleri çakışır). Su için kritik noktaya 374.2 °C sıcaklıkta ve 21.4 MPa basınçta büyük zorlukla ulaşılır. Kritik noktaya ulaştığı anda, su, son derece düşük viskozite, opaklık, ses dalgalarının yayılma hızında keskin bir düşüş ve normal koşullara göre üç kat daha düşük yoğunluk ile karakterize edilir. Süper kritik durum, bir sıvı ve bir gazın çaprazlanmasıdır. Süper kritik durumdaki su bir gaz gibi sıkıştırabilir ve aynı zamanda gazlar için tipik olmayan katıları çözebilir.

entalpi nedir? Buharın iç enerjisi entalpi cinsinden nasıl belirlenir?

Entalpi, sistemin U iç enerjisinin toplamına ve p basıncının ürününe ve sistemin hacmi V'ye eşit olan bir termodinamik sistemin H durumunun bir fonksiyonudur.

Sonuç olarak,

Bir izobarik süreçte (p = const), entalpi artışı sisteme verilen ısı miktarına eşittir.

Islak doymuş buharın özgül hacmi, özgül entalpisi, iç enerjisi ve entropisi nasıl belirlenir?

Kuruluk derecesi X ile ıslak buharın özgül hacmi vx, aşağıdaki koşullar dikkate alınarak belirlenir. Kuru buhar hacmi ise v"" ve X kuruluk derecesine sahip 1 kg ıslak buhar, X kısım kuru buhar içerir, ardından kapladığı hacim v""X. Gerisi (1 - X), hacmi eşit olan su tarafından işgal edilir. v"(1 - X), nerede v" – belirli su hacmi. Böylece, ıslak buharın özgül hacmi

v x= v"" X + v"(1 - X).

1 > X > 0 olduğundan, genellikle v"" >>v", o zaman yazabiliriz

v x= v"" X.

Benzer şekilde, ıslak buharın özgül entalpisi,

h x =h" + (h"-h")x = h" + rx,

ıslak buharın özgül iç enerjisi

u x = u´+ (u´´-u´)x

ıslak buharın özgül entropisi

Bu yazıda ele alacağız su buharı, ki bu suyun gaz halidir.

Gaz hali, doğada bulunan suyun doğal koşullar altında toplanmasının üç ana durumunu ifade eder. Bu konu materyalde ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.

su buharı

Temiz su buharı rengi ve tadı yoktur. En büyük buhar birikimi troposferde görülür.

Su buharı, atmosferde gaz halinde bulunan sudur. Havadaki su buharı miktarı büyük ölçüde değişir; en büyük içeriği %4'e kadardır. Su buharı görünmez; Günlük hayatta buhar denilen şey (soğuk hava solumaktan çıkan buhar, kaynayan sudan çıkan buhar vb.), sis gibi su buharının yoğunlaşmasının sonucudur. Su buharı miktarı, atmosferin durumu için en önemli özelliği belirler - hava nemi.

Coğrafya. Modern resimli ansiklopedi. - M.: Rosman. Prof editörlüğünde. A.P. Gorkina. 2006.

Su buharı nasıl oluşur

su buhar buharlaşma sonucu oluşur. Buharlaşma, iki işlemin bir sonucu olarak gerçekleşir - buharlaşma veya kaynama. Buharlaşma sırasında, buhar sadece maddenin yüzeyinde oluşurken, kaynama işlemi sırasında aktif olarak yukarı doğru yükselen kabarcıkların gösterdiği gibi, sıvının tüm hacmi boyunca kaynayan buhar oluşur. Kaynar su, sulu çözeltinin kimyasal bileşimine ve atmosferik basınca bağlı sıcaklıklarda meydana gelir, kaynama noktası işlem boyunca değişmeden kalır. Buhar kaynama sonucu oluşan, doymuş olarak adlandırılır. Doymuş buhar sırayla doymuş kuru ve doymuş ıslak buhara bölünür. Doymuş ıslak buhar sıcaklığı kaynama seviyesinde olan askıya alınmış su damlacıklarından ve buna bağlı olarak buharın kendisinden ve doymuş kuru buhar su damlacıkları içermez.

Islak buharın daha fazla ısıtılmasıyla oluşan "kızgın buhar" da vardır, bu buhar türü daha yüksek bir sıcaklığa ve daha düşük yoğunluğa sahiptir.

Su buharı, gezegenimiz için böylesine önemli bir sürecin vazgeçilmez bir unsurudur.

Günlük hayatta sürekli buharla karşılaşıyoruz, öyle görünüyor ki - su kaynadığında, ütü yaparken, banyo ziyaret ederken su ısıtıcısının musluğunun üstünde ... Ancak, yukarıda belirttiğimiz gibi, temiz olduğunu unutmayın. su buharı rengi ve tadı yoktur. Fiziksel özellikleri ve nitelikleri nedeniyle buhar, uzun zamandan beri insan ekonomik faaliyetlerinde pratik uygulamasını bulmuştur. Ve sadece günlük yaşamda değil, aynı zamanda büyük küresel sorunların çözümünde de. Uzun süredir buhar, hem gerçek hem de mecazi anlamda ilerlemenin arkasındaki ana itici güç olmuştur. En ünlüsü buharlı lokomotif olan buharlı motorların çalışma gövdesi olarak kullanılmıştır.

Adam tarafından buhar kullanımı

Buhar hala evsel ve endüstriyel ihtiyaçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır:

• hijyen amaçlı;
• tıbbi amaçlar için;
• yangınları söndürmek için;
• buharın termal özellikleri kullanılır (ısı taşıyıcı olarak buhar) - buhar kazanları; buhar ceketleri (otoklavlar ve reaktörler); "dondurucu" malzemelerin ısıtılması; ısı eşanjörleri; ısıtma sistemleri; beton ürünlerin buharlanması; özel bir tür ısı eşanjöründe ...;
• buhar enerjisinin harekete dönüşümünü kullanın - buhar motorları ...;
• sterilizasyon ve dezenfeksiyon - gıda endüstrisi, tarım, tıp ...;
• nemlendirici olarak buhar - betonarme ürünlerin üretiminde; kontrplak; gıda endüstrisinde; kimya ve parfüm endüstrilerinde; ağaç işleme endüstrilerinde; tarımsal üretimde ...;

Özetle, tüm "görünmezliğine" rağmen, su buharının sadece Dünya'nın küresel ekosisteminin önemli bir unsuru olmadığını, aynı zamanda insan ekonomik ve ekonomik faaliyetleri için çok faydalı bir madde olduğunu not ediyoruz.

"Buhar" kelimesiyle, hala ilkokulda olduğum zamanları hatırlıyorum. Daha sonra okuldan eve gelen veliler akşam yemeğini hazırlamaya başlar ve gazlı ocağın üzerine bir kap su koyarlardı. Ve on dakika sonra tencerede ilk baloncuklar belirmeye başladı. Bu süreç beni her zaman büyüledi, bana sonsuza kadar bakabilecekmişim gibi geldi. Ve sonra, kabarcıkların ortaya çıkmasından bir süre sonra buharın kendisi akmaya başladı. Bir keresinde anneme sordum: "Bu beyaz bulutlar nereden geliyor?" (Ben onlara böyle derdim). Bana cevap verdi: "Her şey suyun ısınması nedeniyle oluyor." Cevap, buhar oluşum sürecinin tam bir resmini vermese de, okul fiziği derslerinde buharla ilgili istediğim her şeyi öğrendim. Yani...

su buharı nedir

Bilimsel bir bakış açısından, su buharı basitçe suyun kendisinin üç fiziksel durumundan biri. Su ısıtıldığında meydana geldiği bilinmektedir. Kendisi gibi buharın da rengi, tadı, kokusu yoktur. Ancak herkes, buhar kulüplerinin hacmine bağlı olarak kendi baskısına sahip olduğunu bilmiyor. Ve ifade edilir paskallar(ünlü bilim adamının onuruna).

Su buharı sadece mutfakta bir şeyler pişirirken etrafımızı sarmaz. Sürekli olarak sokak havasında ve atmosferde bulunur. Ve içerik yüzdesi denir "mutlak nem".

Su buharı ve özellikleri hakkında gerçekler

İşte bazı ilginç noktalar:

• sıcaklık ne kadar yüksekse su üzerinde etkili olan, buharlaşma süreci ne kadar hızlı olursa;
• Ayrıca, alan boyutu ile buharlaşma hızı artar suyun bulunduğu yüzey. Başka bir deyişle, geniş bir metal kap üzerinde küçük bir su tabakasını ısıtmaya başlarsak, buharlaşma çok hızlı gerçekleşir;
• Bitkiler sadece sıvı suya değil, gazlı suya da ihtiyaç duyar.. Bu gerçek, buharların sürekli olarak herhangi bir bitkinin yapraklarından çıkıp onu soğutmasıyla açıklanabilir. Sıcak bir günde bir ağacın yaprağına dokunmaya çalışın - serin olduğunu fark edeceksiniz;
• aynısı insanlar için de geçerlidir, aynı sistem yukarıdaki bitkilerde olduğu gibi bizde de çalışır. Buharlaşma sıcak bir günde cildimizi soğutur. Şaşırtıcı bir şekilde, küçük yüklerle bile vücudumuz saatte yaklaşık iki litre sıvı bırakır. Artan yükler ve sıcak yaz günleri hakkında ne söyleyebiliriz?

Buharın özünü ve dünyamızdaki rolünü bu şekilde tanımlayabilirsiniz. Umarım birçok ilginç şey keşfetmişsinizdir!

Su buharı, örneğin bir buhar türbinini döndürmek için çeşitli işlemlerde çalışma sıvısı olarak kullanılır.

Buhar genellikle bir sıvının kaynatılmasıyla üretilir. Bir sıvıya sabit basınçta ısı verilirse, sıvının sıcaklığı belirli bir Tbp değerine yükselir. Daha fazla ısıtma ile sıcaklık sabit kalır - sıvının kaynaması sırasında buhar oluşur.

Kaynamak- bu, sıvının kütlesindeki buharlaşma sürecidir, sıvı üzerindeki kısmi buhar basıncının doymuş buhar basıncından daha düşük olması koşuluyla, buharlaşma yalnızca sıvının serbest yüzeyinden meydana gelir.

p - V diyagramında kaynama işlemi gösterilmiştir. izobar, Aynı zamanda izoterm.

Özgül buharlaşma ısısı (r, J/kg) - 1 kg sıvıyı buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarıdır.

Termodinamiğin birinci yasasına göre:

q = r = (u // - u /) + p(v // - v /), (69)

nerede u // , v // - belirli iç enerji ve belirli kuru doymuş buhar hacmi; u / , v / – su için aynı.

(u // - u /), sıvının buhara geçişi sırasında moleküller arasındaki çekim kuvvetlerinin üstesinden gelmekle ilişkili iç enerjideki değişikliktir. p(v // - v /) buharla genleşme işidir.

Buhar olabilir ıslak, kuru, doymuş ve aşırı ısınmış.

ıslak buhar kaynayan sıvı ve kuru doymuş buhar karışımıdır. Buhar kütlesinin karışımın kütlesine oranına denir buharın kuruluk derecesi.

olarak adlandırılan başka bir değer (1-x) de kullanılır. buhar nem derecesi:

(71)

Buharlaşma sürecini analiz etmek ve su buharı parametrelerini belirlemek için su buharının i - S diyagramları kullanılır.

i–S diyagramındaki ana eğri, doygunluk eğrisiüzerinde belirtilen kritik bir nokta ile İle, eğriyi iki çizgiye böler. K noktasının solunda suyun kaynama çizgisi var. Bu hatta x=0 yani buhar yoktur. Kritik noktanın sağında, suyun yokluğuna karşılık gelen x = 1 olan yoğuşma çizgisi bulunur. Doygunluk eğrisi, üzerindeki kritik nokta ile birlikte tüm diyagramı üç bölgeye ayırır. Doyma eğrisinin altında kuruluk derecesi 0 olan bir ıslak buhar alanı vardır.< x < 1. Над кривой насыщения слева от точки К имеет место состояние воды. Справа от критической точки над кривой насыщения расположена область сухого пара. Кроме кривой насыщения на i – S диаграмме проводятся изобары (p = const), изотермы (t = const) и линии постоянной степени сухости пара (x = const). Под кривой насыщения изотермы и изобары совпадают.

1-2-3-4 izobar boyunca hareket eden sabit basınçta su ısıtma işlemini düşünün (Şekil 12). Bölüm 1-2'de su kaynama noktasına kadar ısıtılır. Bunun için sağlanması gereken ısı miktarı, i 2 ve i 1 entalpileri arasındaki farkla belirlenir:

q su \u003d ben 2 - ben 1

Bölüm 2-3'te su sabit sıcaklıkta kaynar. Buradaki entalpi farkı, buharlaşmanın özgül ısısını belirler:

Bölüm 3-4'te kuru buhar aşırı ısınıyor. Bu bölgede sıcaklık artıyor. Entalpideki artış, buharın aşırı ısınması için ısı maliyetlerini belirler:

q aşırı ısınma = ben 4 - ben 3

i - S diyagramı, aşırı ısıtılmış buhar üretmek için gereken toplam ısı maliyetini belirlemenizi sağlar:

q = q su + r + q kızgınlık = ∆i su + ∆i buhar + ∆i aşırı ısınma

İş bitimi -

Bu konu şunlara aittir:

Termodinamiğin temel kavramları. Termodinamiğin konusu. Bir termodinamik sistemin durumunun temel parametreleri

Web sitesinde okuyun: Ders notları Hazırlık yönü müfredatına göre disiplin: 260901 Giysi teknolojisi. İÇİNDEKİLER...

Bu konuyla ilgili ek materyale ihtiyacınız varsa veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan malzeme ile ne yapacağız:

Bu materyalin sizin için yararlı olduğu ortaya çıktıysa, sosyal ağlarda sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Geçmiş referansı
Bir bilim olarak termodinamik, ilk buhar motorlarının ortaya çıkmasından sonra 18. yüzyıldan itibaren gelişmeye başlamıştır. 1824'te Fransız mühendis Sadi Carnot, termal teori üzerine ilk çalışmayı yayınladı.

Bir termodinamik sistemin enerjisi
Bir sistemin toplam enerjisi, mekanik enerji olan iç ve dış enerjisinin toplamıdır. E = U + Emech. mekanik enerji

durum denklemleri
Bir termodinamik sistemin durum parametreleri - basınç p, hacim V ve sıcaklık T - arasındaki fonksiyonel ilişkiye durum denklemi denir. Bunun için

İdeal gaz hal denklemi
İdeal gaz, aralarındaki etkileşim kuvvetleri ihmal edilebilecek ihmal edilebilir boyutlara sahip moleküllerden oluşan bir gazdır. denklem

termodinamik yasaları
Termodinamiğin birinci yasası (birinci yasası): Bu, termodinamik süreçlere uygulanan enerjinin korunumu yasasıdır. Aşağıdaki gibi formüle edilmiştir: Isı miktarı

Toplam Diferansiyel Koşul
Matematiksel analizden, F(x1, x2, x3, ...) birkaç değişkenli bir fonksiyonun diferansiyelinin şu şekilde ifade edildiği bilinmektedir:

Tersinir ve geri döndürülemez süreçler
Tersinir ve tersinmez süreçlerin tanımı, denge ve denge dışı süreçler kavramlarıyla ilişkilidir. Denge süreçleri, doğada gerçekte var olmayan ideal süreçler olduğundan,

Denge süreçlerinin varlık koşulları ve özellikleri.
1. Etkileyen ve karşıt kuvvetler arasındaki sonsuz küçük fark. 2. Doğrudan süreçte maksimum iş yapmak. 3. Sonsuz ile ilişkili sürecin sonsuz yavaş seyri

Gazların özgül ısı kapasitesi
Vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarının vücut kütlesi ile orantılı olduğu ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki fark deneysel olarak tespit edilmiştir. Q ~ m (T2 - T1

Sabit basınç ve sabit hacimde ısı kapasiteleri arasındaki ilişki.
Hacim ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak iç enerjiyi alalım: U = f (V, T) Bu fonksiyonun toplam diferansiyelini yazalım.

Termodinamiğin birinci yasasından
δQ = δL = p dV Adyabatik bir süreç, çevre ile ısı alışverişi olmayan bir süreçtir. (δQ = 0) Termodinamiğin birinci yasasından: δQ = m

Termodinamiğin ikinci yasası
Termodinamiğin birinci yasası, birçok termodinamik problemin çözülmesine izin verir. Ancak, devam eden süreçlerin yönü sorusunu dikkate almıyor. Birinci yasanın bakış açısından, herhangi bir

Entropi hesabı. Gibbs paradoksu.
(48) ifadesinden entropi diferansiyeli ifadesini yazalım: (48) Durum id denkleminden

Statik olmayan süreçler için termodinamiğin ikinci yasası
Bir denge sisteminde tek değerli bir durum fonksiyonunun, entropinin varlığı, yarı statik süreçler için termodinamiğin ikinci yasasını ifade eder. Bu yasayı statik olmayana göre formüle edelim.

Termodinamiğin üçüncü yasası
Cisimler ısıtıldığında ve agregasyon durumu katı → sıvı → gaz halindeyken değiştiğinde entropi artar. Sonuç olarak, minimum entropi katı halde bir gövdeye sahip olacaktır.

Termal döngüler
Isı motorlarında sürekli yararlı iş üretimi için, çalışma sıvısının periyodik olarak genleşme aşamalarına sahip olmak gerekir. Bu, yalnızca ısı motorunun çalışması sırasında çalışma sıvısının çalışması sırasında mümkündür.