Съдържание:

Ако това е вода, която се загрява над точката си на кипене, тя става пара или вода в газообразно състояние. Не всички пара обаче са еднакви. Свойствата на парата варират значително в зависимост от налягането и температурата, на които е подложена.

В статията Основни приложения за Steam обсъждаме различни приложения, в които се използва пара. В следващия раздел ще обсъдим видовете пара, използвани в тези приложения.

Връзка налягане-температура на водата и парата

Кликнете върху дума, за да видите анимацията.

водни

Наситената (суха) пара се получава, когато водата се нагрява до точката на кипене (чувствителна топлина) и след това се изпарява с допълнителна топлина (латентна топлина). Ако тази пара впоследствие се нагрее над точката на насищане, тя става прегрята пара (чувствителна топлина).

Наситена пара

Както е посочено от черната линия в горната част на графиката, наситените пари се появяват при налягания и температури, при които пара (газ) и вода (течност) могат да съжителстват заедно. С други думи, това се случва, когато обхватът на изпаряване на водата е равен на обхвата на кондензация.

Предимства на използването на наситена пара за отопление

Наситената пара има няколко свойства, които я правят чудесен източник на топлина, особено при температури от 100 ° C (212 ° F) и по-високи. Някои от тях са:

Имот Предимство
Балансирано отопление чрез латентен топлообмен и скорост Подобрява производителността и качеството на продукта
Налягането може да контролира температурата Температурата може да се настрои бързо и точно
Висок коефициент на топлопреминаване Необходимата площ за топлопреминаване е по-малка, което позволява намаляване на първоначалните разходи за оборудване
Произхожда от водата Чисто, безопасно и евтино

След като каза това, трябва да се има предвид следното при нагряване с наситена пара:

  • Ефективността на отоплението може да бъде намалена, ако за отоплителни процеси се използва пара, различна от суха пара. Противно на общоприетото схващане, практически не цялата пара, генерирана в котела, е суха пара, а мокра пара, която съдържа някои не-изпарени водни молекули.
  • Загубата на топлина от радиация води до кондензация на част от парата. Следователно генерираната влажна пара става още по-влажна и също така се образува повече кондензат, който трябва да се отстрани чрез инсталиране на уловители на пара на подходящите места.
  • Кондензатът, който е по-тежък, ще падне от потока на парата и може да се отстрани през кондензатни крака и уловители на пара. Въпреки това, увлечената мокра пара ще намали ефективността на отоплението и трябва да се отстрани през сепарационни станции в точката на използване или разпределение.
  • Пара, която има загуби на налягане поради прекомерно триене в тръбопровода и т.н., също може да доведе до съответната загуба на температура.

Мокра пара

Това е най-често срещаната форма на пари, която може да се наблюдава при растенията. Когато парата се генерира с помощта на котел, тя обикновено съдържа влага от неизпарени водни частици, които се изтеглят в разпределителните линии на парата. Дори най-добрите котли могат да изхвърлят пара, съдържаща 3% до 5% влага. В момента, в който водата се доближава до състояние на насищане и започва да се изпарява, обикновено малка част от водата, обикновено под формата на капки, се задържа в потока на парата и се пренася до точките за разпределение. Това е един от ключовите моменти, поради които разделянето се използва за отстраняване на кондензат от разпределителната линия.

Прегрята пара

Прегрятата пара се създава чрез прегряване на наситена или мокра пара, за да достигне точка по-висока от наситеността. Това означава, че това е пара, която съдържа по-висока температура и по-ниска плътност от наситената пара при същото налягане. Прегрятата пара се използва предимно за приложения с импулсно движение, като турбини и обикновено не се използва за приложения за пренос на топлина.

Предимства на използването на прегрята пара за задвижване на турбини:

  • За поддържане на суха пара за оборудване, работещо на пара, където производителността се влияе от наличието на кондензат
  • За подобряване на топлинната ефективност и работоспособността, напр. За постигане на по-големи промени в специфичния обем на прегрятото състояние при по-ниско налягане, дори под вакуум.

Изгодно е както за подаване, така и за изпускане на пара, докато е в прегрято състояние, тъй като кондензатът няма да се образува в задвижваното с пара оборудване по време на нормална работа, като по този начин минимизира риска от повреда от ерозия или ерозия на въглена киселина. Освен това, тъй като теоретичната топлинна ефективност на турбината се изчислява от стойността на енталпията на входа и изхода на турбината, увеличаването на степента на прегряване, както и налягането увеличава енталпията на входа на турбината и следователно е ефективно за подобряване топлинна ефективност.

Недостатъци на използването на прегрята пара за отопление:

Имот Недостатък
Нисък коефициент на топлопреминаване Намалява производителността
За пренос на топлина е необходима по-голяма повърхност
Променлива температура дори при постоянно налягане Прегрятата пара изисква поддържане на висока скорост, в противен случай температурата ще спадне, тъй като топлината ще бъде загубена от системата
Значителна топлина, използвана за пренос на топлина Температурните спадове могат да имат отрицателно въздействие върху качеството на продукта
Температурата може да бъде изключително висока За конструкцията на оборудването може да са необходими по-здрави материали, изискващи по-високи първоначални разходи.

Поради тези и други причини, наситената пара се предпочита пред прегрятата пара като отоплителна среда в топлообменниците и друго оборудване за пренос на топлина. От друга страна, от гледна точка на използването му като източник на топлина за директно нагряване като високотемпературен газ, той има някои предимства пред горещия въздух, тъй като може да се използва като източник на отопление при безкислородни условия. По същия начин се провеждат изследвания за използването на прегрята пара в приложения на хранително-вкусовата промишленост като готвене и сушене.

Свръхкритична вода

Свръхкритичната вода е вода в състояние, което надвишава критичната си точка: 22,1 бара, 374 ° C (3208 psia, 705 ° F). В критичната точка латентната топлина на парите е нула и специфичният й обем е абсолютно същият, независимо дали се счита за газ или течност. С други думи, водата, която е под налягане и температура по-висока от тази на критичната си точка, е неразличимо състояние, в което тя не е течност или газ.

Свръхкритичната вода се използва за задвижване на турбини в електроцентрали, които изискват по-голяма ефективност. Изследванията върху свръхкритичната вода се извършват с акцент върху използването й като течност, която има както течни, така и газови свойства, и по-специално, че тя е подходяща за използване като разтворител за химични реакции.

Различни състояния на водата

Ненаситена вода

Това е вода в най-признатото й състояние. Приблизително 70% от теглото на човешкото тяло е вода. В течната форма на водата водородните връзки държат молекулите на водорода заедно. В резултат на това ненаситената вода има относително плътна, компактна и стабилна структура.

Наситена вода

Молекулите, наситени с пара, са невидими. Когато наситената пара се освобождава в атмосферата, когато тя се изпуска от тръба, част от нея се кондензира, като предава топлината си в околния въздух и се образуват бели парични облаци (малки капки вода). Когато парата включва тези малки капки вода, тя се нарича мокра пара.

В парна система парата, отделяна от уловители на пара, по принцип се приема за наситена (жива) пара, докато всъщност това е пара с флаш. Разликата между двете е, че наситената пара е невидима непосредствено на изхода на тръбата, докато бързата пара съдържа малки капки вода, които се образуват след излагане на околната среда.

Прегрята пара

Докато запазва прегрятото си състояние, прегрятата пара няма да се кондензира дори когато влезе в контакт с атмосферата и температурата й спадне. В резултат на това не се образуват облаци от пари. Прегрятата пара съхранява повече топлина от наситената пара при едно и също налягане и движението на нейните молекули е много по-бързо, поради което има по-ниска плътност (т.е. специфичният й обем е по-висок).

Свръхкритична вода

Въпреки че не е възможно да се идентифицират чрез визуално потвърждение, това е вода във форма, в която тя не е нито течност, нито газ. Общата идея е за молекулярно движение, което е близо до газ и плътност, близка до тази на течността.