Насичений пар і його властивості

Після температура закипання води перестає рости і залишається незмінною до повного випаровування. Пароутворення – це процес переходу з рідкого стану в пар, який має той же температурний показник, що і кипляча рідина. Це випаровування отримало назву насичений пар. Коли вся вода випаровується, будь-яке подальше додавання тепла підвищує температуру. Нагрітий пар за рівнем насиченого називається перегрітою. У промисловості зазвичай використовується насичений пар для опалення, приготування їжі, сушіння або інших процедур. Перегрітий використовується виключно для турбін. Різні типи пари мають різні енергії обмінного потенціалу і це виправдовує їх застосування в абсолютно різних цілях.

Пар як одне з трьох фізичних станів

Краще зрозуміти властивості пара може допомогти розуміння загального молекулярного й атомарного будови речовини, а також застосування цього знання відносно льоду, води і пари. Молекула - це найменша одиниця будь-якого елемента або сполуки. Вона, у свою чергу, складається з ще більш дрібних частинок, які називають атомами, які визначають базові елементи, такі як водень і кисень. Конкретні комбінації цих атомарних елементів забезпечують з'єднання речовин. Одне з таких сполук представлено хімічною формулою Н 2 О, молекули якого складаються з 2 атомів водню і 1 атома кисню. Вуглецю є також в достатку, це ключовий компонент всіх органічних речовин. Більшість мінеральних речовин можуть існувати в трьох фізичних станах (тверде тіло, рідина і пар), які називаються фазами.

Процес утворення пари

Коли температура води наближається до точки кипіння, деякі молекули отримують достатню кількість кінетичної енергії для досягнення швидкостей, які дозволяють їм на мить відокремитися від рідини в просторі над поверхнею, перш ніж повернутися. Подальше нагрівання викликає більше збудження і число молекул, охочих покинути рідина, збільшується. При атмосферному тиску температура насичення становить 100 °С. Пар з температурою кипіння при такому тиску носить назву сухий насичений пар. Як фазовий перехід від льоду на воді, процес випаровування є також оборотним (конденсація). Критична точка - це найбільша температура, при якій вода може знаходитися в рідкому стані. Вище цієї точки пар може розглядатися як газ. Газоподібний стан є подобою дифузного, в якому молекули мають майже необмежену можливість руху.

Взаємозв'язок змінних

При заданій температурі існує певний тиск пари, яке існує в рівновазі з рідкою водою. Якщо цей показник зростає, пара перегрівається і називається сухим. Існує взаємозв'язок між тиском і температурою: знаючи одне значення, можна визначити інше. Стан пари визначається трьома змінними: тиском, температурою і об'ємом. Сухий насичений пар – це стан, коли пара й вода можуть бути присутніми одночасно. Іншими словами, це відбувається тоді, коли швидкість пароутворення дорівнює швидкості конденсації.

Насичений пар і його властивості

При обговоренні властивостей насиченої пари його часто порівнюють з ідеальним газом. Є у них щось загальне чи це просте оману? По-перше, при незмінному рівні температури щільність не знаходиться в залежності від обсягу. Візуально це можна собі уявити наступним чином: потрібно візуально зменшити об'єм ємності з пором, не змінюючи при цьому температурні показники. Число конденсованих молекул буде перевершувати число випаровуються, а пар буде повертатися в стан балансу. В результаті щільність буде незмінним параметром. По-друге, такі характеристики, як тиск і об'єм, не залежать одне від одного. По-третє, враховуючи незмінність об'ємних характеристик, щільність молекул зростає, коли зростає температура, і стає менше, коли вона знижується. Насправді, при нагріванні вода починає випаровуватися швидше. Баланс в цьому випадку буде порушений і не буде відновлений до тих пір, поки щільність пара не повернеться на колишні позиції. При конденсації, навпаки, щільність насиченого пара буде зменшуватися. На відміну від ідеального газу, насичений пар не можна назвати замкнутою системою, оскільки він постійно контактує з водою.

Переваги у сфері опалення

Насиченим називається чистий пар в безпосередньому контакті з рідкою водою. Він володіє багатьма характеристиками, які роблять його відмінним джерелом теплової енергії, особливо це стосується високих температур (вище 100 °C). Деякі з них:

Швидкий рівномірний нагрів з допомогою прихованої передачі тепла підвищує якість продукції і продуктивність.

Тиск і температуру можна контролювати і встановлювати на необхідному рівні.

Високий коефіцієнт теплопередачі.

Бере свій початок з води, безпечний, чистий і недорогий.

Різні види пара

Пар – це газоподібна фаза води. Він використовує тепло під час свого утворення й виділяє велику кількість тепла після цього. Отже, він
може бути використаний в якості робочої речовини для теплових двигунів. Відомі наступні стани: вологий насичений, сухий насичений і перегрітий. Насичений пар краще перегрітої пари як теплоносія в теплообмінниках. Коли він викидається в атмосферу з труб, частина його конденсується, утворюються хмари білого вологого випару, що містить найдрібніші крапельки води. Перегрітий пар не буде підданий конденсації, навіть при вступі в безпосередній контакт з атмосферою. У перегрітому стані він буде мати більшу тепловіддачу за рахунок прискорення руху молекул і меншої щільності. Наявність вологи викликає осадження, корозію і зниження тривалості служби котлів або іншого теплообмінного устаткування. Отже, сухий пар є кращим, оскільки він виробляє більше енергії і не викликає корозії.

Сухий і насичений: у чому протиріччя

Багато плутаються з термінами "сухий" і "насичений". Як може бути щось одночасно і тим і іншим? Відповідь криється в термінології, яку ми використовуємо. Термін «сухий» пов'язують з відсутністю вологи, тобто «не мокрий». «Насичений» означає "замочений", "змок", "затоплений", "завалений" і так далі. Все це, здавалося б, підтверджує протиріччя. Проте в паровій інженерії термін «насичений» має інше значення і в даному контексті означає стан, при якому відбувається кипіння. Таким чином, температура, при якій відбувається кипіння, відома як технічно температури насичення. Сухий пар в даному контексті не має в собі вологи. Якщо поспостерігати за киплячим чайником, то можна побачити, що виходить з носика чайника біле випаровування. Насправді, це суміш сухого безбарвного пари і вологого пара, що містить в собі крапельки води, які відбивають світло і фарбуються в білий колір. Тому термін «сухий насичений пар» означає, що пар зневоднений і не перегрітий. Вільний від частинок рідини, це речовина в газоподібному стані, що не дотримуються загальних газовим законам.