Водяной пар, его свойства , условия парообразования. Изображение процесса парообразования в pv, Ts, Is координатах

Вопрос 19.

Вопрос 18

Дросселирование паров и газов. Дроссель – эффект. Изображение процессов в Is диаграмме. Использование холода в газовой промышленности.

При входе в более узкое отверстие клапана, или как часто называют дросселя, поток пара постепенно уплотняется и приобретает большую скорость. В потоке происходит перераспределение количества энергии. Необратимый процесс неравновесного расширения газа от большего давления к меньшему, происходящий без отдачи работы во вне, называется дросселированием или мятием пара.

Процесс дросселирования протекает без теплообмена с окружающей средой, т. е. адиабатно. В узком отверстии дросселя (например, диафрагмы) скорость пара при постепенном сужении потока достигает максимальной величины. При выходе из узкого сечения скорость его вновь уменьшается и достигает почти первоначального значения. Давление пара, определяемое величиной потенциальной энергии, при прохождении через дроссель падает от pi до Р2 благодаря увеличению кинетической энергии. Давление пара за дросселем вследствие последующего уменьшения кинетической энергии будет возрастать, но пар частично затратит свою энергию на преодоление трения и завихрений потока, а выделившаяся при этом теплота компенсирует падение энтальпии пара в узком сечении дросселя; энтальпия пара до и после дросселя не изменится.

Приведенные рассуждения подтверждаются преобразованием уравнения энергетического баланса.

Конечное состояние пара при дросселировании зависит от его начальных параметров и отношения площади отверстия дросселя к площади сечения трубопровода. Чем меньше отношение этих площадей, тем больше перепад давлений. Пары ведут себя при дросселировании но-разному: влажный пар давлением 4,0— 5,0 МПа при дросселировании может быть превращен в сухой насыщенный или даже перегретый. При дросселировании перегретого пара может произойти снижение его перегрева или переход в насыщенное и вновь перегретое состояние. Все эти превращения легко установить, пользуясь графическим методом расчета с помощью is-диаграммы.

Дросселированием пользуются при регулировании мощности в паровых двигателях, для снижения давления пара в паропроводах в случае использования его движущей силы.

На процессе дросселирования основан принцип работы диафрагм как приборов для измерения расхода газа или пара, проходящих через трубопровод.

Водяной пар участвует в сушильных процессах в виде теплоносителя и сушильного агента, а именно:

пара-теплоносителя, поступающего из котла в калорифер паровых сушильных камер для их нагревания;

пара, поступающего из котла в рабочее пространство сушильной камеры и добавляемого к воздуху для его увлажнения с целью образования сушильного агента;

пара — сушильного агента, заполняющего сушильную камеру (с вытеснением из нее воздуха) и в перегретом состоянии испаряющего из древесины влагу;

пара, выделяющегося из высушиваемого материала в результате испарения из него влаги;

пара, выделяющегося в топке из сжигаемого топлива при испарении его физической влаги, а также сгорании водорода топлива с образованием водяного пара; этот пар поступает с продуктами сгорания в сушильную камеру к материалу, создавая сушильный агент.

Все эти виды пара характеризуются общими физическими свойствами, но отличаются между собой по давлению, степени перегрева и количеству воздуха (или продуктов сгорания) в смеси с паром.

Характерное состояние пара — сухой насыщенный, находящийся в фазовом равновесии с водой или со льдом; сухой насыщенный пар бесцветен и прозрачен (т. е. невидим).

Каждому давлению сухого насыщенного пара соответствует определенная его температура и наоборот. В атмосферной среде и в сушильных камерах по замеренной температуре, с помощью таблиц или графиков, обычно устанавливают давление пара, а в паровых котлах и калориферах — по давлению находят температуру насыщенного пара.

Сухой насыщенный пар будет перегретым, если его нагревать при постоянном давлении. Перегретый пар любого давления способен испарять воду из материала, пока не станет насыщенным. Именно это свойство пара используется для сушки материала как в цилиндрах под избыточным давлением и в камерах при атмосферном давлении, так и на открытом воздухе. Если при постоянном давлении охлаждать безотносительно чистый перегретый пар или в смеси с воздухом, при температуре точки росы пар станет сухим насыщенным, а при дальнейшем охлаждении часть его превратится в воду в виде росы или взвешенных капелек воды диаметром 1—10 мкм. Такая конденсация находящегося в воздухе пара часто наблюдается в виде тумана в коридорах управления сушильных установок, особенно в условиях добавки холодного воздуха. Пар, содержащий капельки воды, белый (молочного цвета) непрозрачный называется влажным паром. Количество воды в нем обозначают термином влажность пара, однако более точным будет термин водность пара, поскольку сам пар является влагой, а туман (в том числе облако) представляет собой взвешенные в воздухе капельки воды, рассеивающие свет.

Физические свойства водяного пара на линии насыщения

Дата добавления: 2015-05-09