Сравнение
Парообразование с поверхности любой жидкости происходит всегда при любой температуре. Молекулы жидкости находятся практически очень плотно друг к другу, они колеблются около собственного положения равновесия и между собой связаны силами притяжения.
Фреон
Молекулы жидкости не привязаны к конкретным центрам, благодаря этому могут передвигаться по всей жидкости. Однако у жидкостей есть всегда свободная поверхность, пограничный слой с газом.
Молекулы в данном слое притягиваются с одной стороны молекулами, которые находятся в середине жидкости. Но наиболее быстрые молекулы, с кинетической энергетикой, которая выше энергии их связи с другими молекулами, способны вылететь с поверхности жидкости.
Они, отделившись от поверхности жидкости, образовывают над ней пар. Часть молекул могут вследствие хаотического движения возвратится назад в жидкость, а прочие безвозвратно теряются.
У оставшихся молекул уменьшается средняя кинетическая энергия, это ведет к охлаждению жидкости.
Кипение — это парообразование, которое происходит в самом объеме жидкости. Вода в нормальном состоянии при температуре 20 градусов насыщена воздухом.
В жидкости обязательно есть пузыри газа еще до кипения. При нагреве воды газ, который в ней есть, выделяется на дно и стенки сосуда.
Так появляются пузырьки воздуха.
Если давление сочного пара жидкости будет равняться или превосходить газовое давление в пузырьках, то жидкость начнет испаряться в них. При нагреве пузыри, которые наполнены паром, раздуваются, расширяются и, наконец, всплывают на поверхность.
Кипение собой представляет процесс, при котором происходит постоянное образование и рост в жидкости пузырьков пара, куда идет парообразование жидкости. Кипение этой жидкости происходит при конкретной температуре и при определенном давлении и находится, когда пузыри пара появляются во всей жидкости.
Данный процесс произойдет, когда давление ее сочных паров будет равняться внешнему давлению при конкретной температуре.
Пар для отопления
Пар высокого давления
Пар обычно генерируется и распределяется при положительном давлении. В большинстве случаев это означает, что он подается на оборудование при давлении выше 0 МПа (изб.) и температуре выше 100 °C.
Пар высокого давления применяется для обогрева на пищевых фабриках, нефтеперерабатывающих и химических заводах. Насыщенный пар используется в качестве источника нагрева для теплообменников, ребойлеров, реакторов, подогревателей воздуха горения и других видов теплообменного оборудования.
Кожухотрубный теплообменник
В теплообменнике пар увеличивает температуру продукта за счет теплопередачи, после чего сам он превращается в конденсат и выходит через конденсатоотводчик.
Паровая печь
Сухой пар, нагретый до 200 – 800 °C при атмосферном давлении, особенно прост в обращении и используется в бытовых паровых печах, которые сегодня можно купить в магазине.
Вакуумный пар
В последнее время резко возросло применение пара для нагрева воды до температуры ниже 100°C, а именно такая температура традиционно требуется для использования горячей воды.
Когда вакуумный насыщенный пар работает таким же образом, как и насыщенный пар с положительным давлением, его температуру можно быстро изменить, отрегулировав давление. Пар, в отличие от горячей воды, позволяет четко контролировать температуру. Тем не менее, вакуумный насос должен использоваться вместе с другим оборудованием, т.к. с его помощью давление нельзя понизить ниже атмосферного.
Нагревание скрытой теплотой (паром)
По сравнению с подогревом горячей водой, эта система обеспечивает скорый и равномерный нагрев. Установленная температура достигается быстро и без скачков.
Сухой и насыщенный: в чем противоречие
Многие путаются с терминами “сухой” и “насыщенный”. Как может быть нечто одновременно и тем и другим? Ответ кроется в терминологии, которую мы используем. Термин «сухой» связывают с отсутствием влаги, то есть «не мокрый». «Насыщенный» означает “замоченный”, “промокший”, “затопленный”, “заваленный” и так далее. Все это, казалось бы, подтверждает противоречие. Однако в паровой инженерии термин «насыщенный» имеет другое значение и в данном контексте означает состояние, при котором происходит кипение. Таким образом, температура, при которой происходит кипение, известна технически как температуры насыщения. Сухой пар в данном контексте не имеет в себе влаги. Если понаблюдать за кипящим чайником, то можно увидеть выходящее из носика чайника белое испарение. На самом деле, это смесь сухого бесцветного пара и влажного пара, содержащего в себе капельки воды, которые отражают свет и окрашиваются в белый цвет. Поэтому термин «сухой насыщенный пар» означает, что пар обезвожен и не перегрет. Свободное от частиц жидкости, это вещество в газообразном состоянии, которое не следуют общим газовым законам.
Испарение в жизни
И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.
Испарение в организме человека и животных
Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.
![Сухой пар [влажный, свежий] что это такое, свойства и виды](https://meridian-complex.ru/wp-content/uploads/9/f/a/9fa43bb189e55b1d4ffc842bd03c8f4f.jpeg)
![§ 33. испарение жидкостей. пары [1975 ковалев п.г., хлиян м.д. - физика (молекулярная физика, электродинамика)]](https://meridian-complex.ru/wp-content/uploads/7/b/1/7b1ffa5685a321145f92c73eefb82220.jpeg)
Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.
Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.
|
При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой и «скинуть» избыточное тепло, но при высокой влажности пот не может испариться. При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве. |
У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно
Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.
Испарение у растений
Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.
Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.
Испарение в природе и окружающей среде
Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.
Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.
Испарение в промышленности и быту
С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.
В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.
Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.
Насыщенный пар
По своему составу и свойствам, насыщенный пар может быть как сухим, так и влажным. Сухой насыщенный пар состоит только из водяных молекул и не содержит других веществ. Влажный насыщенный пар содержит помимо водяных молекул различные примеси и газы.
Еще одним важным типом пара является перегретый пар. Он отличается от насыщенного пара тем, что его температура выше температуры насыщения при данном давлении. Перегретый пар не находится в равновесии с жидкостью и может содержать большее количество энергии. При падении давления или оседании на поверхность, перегретый пар может быстро конденсироваться и превратиться в жидкость.
Определение и свойства
Сухой пар — это пар с нулевой влажностью. В отличие от насыщенного пара, сухой пар не содержит водяных молекул и не способен взаимодействовать с веществом, с которым контактирует. Сухой пар обычно образуется при высоких температурах или при нахождении в среде с очень низкой влажностью.
Ненасыщенный пар — это пар, который содержит меньше молекул воды, чем он мог бы содержать при заданной температуре и давлении. Этот тип пара характеризуется влажностью меньше 100% и допускает возможность дальнейшего насыщения водяными молекулами из окружающей среды.
Отличие сухого и ненасыщенного пара от насыщенного и влажного пара заключается в количестве водяных молекул, которые они могут содержать. В условиях низкой влажности или высоких температур пар становится сухим, так как молекулы воды быстро испаряются. Ненасыщенный пар появляется в среде с частично насыщенной влажностью, что указывает на возможность его дальнейшего насыщения водяными молекулами.
Применение
Насыщенный пар применяется в различных отраслях промышленности, где требуется обеспечить высокую эффективность теплообмена. Такой пар обладает большим количеством тепловой энергии и используется для нагрева воды, процессов испарения и конденсации.
Ненасыщенный сухой пар отличается от насыщенного пара тем, что в нем содержится меньше тепловой энергии. Этот тип пара применяется в процессах, где не требуется высокая тепловая эффективность, например, в промышленности для сушки и очистки воздуха.
Ненасыщенный влажный пар также используется в различных отраслях промышленности. В отличие от сухого пара, влажный пар содержит определенное количество жидкости в виде мелких капель. Этот тип пара применяется, когда требуется более высокая эффективность теплообмена по сравнению с использованием сухого пара. Среди примеров применения влажного пара можно назвать использование в пищевой промышленности, для увлажнения воздуха и в климатических системах.
Перегретый пар отличается от всех остальных типов пара тем, что его температура выше точки насыщения. Это позволяет использовать его в процессах, где требуется высокая температура, например, в энергетике для привода турбин или в производстве пищевых продуктов для нагрева и стерилизации.
Применение перегретого пара и насыщенного пара
Перегретый пар и насыщенный пар находят широкое применение в различных отраслях промышленности и техники, где требуется использование высокотемпературных и высокодавления пара. Они обладают разными свойствами и применяются в разных сферах.
| Перегретый пар | Насыщенный пар |
|---|---|
| Используется в турбинах и турбогенераторах, где требуется высокая температура и давление пара. | Применяется в паровых котлах и парогенераторах для нагрева и передачи тепла. |
| Используется в системах отопления и кондиционирования воздуха для эффективного передачи тепла. | Насыщенный пар используется в технологиях очистки и стерилизации, а также в процессах заготовки пищевой продукции. |
| Часто применяется в промышленности для обработки материалов и производства различных продуктов. | Насыщенный пар используется в паропроизводительности и котельных установках для производства электроэнергии. |
Важно отметить, что перегретый пар и насыщенный пар оба являются полезными ресурсами, но применяются в разных условиях и задачах. Они имеют разные свойства и требования к оборудованию и системам, которые используют их
Правильное использование перегретого пара и насыщенного пара в сочетании с правильной технической поддержкой может значительно повысить эффективность процессов и улучшить работу систем.
Что такое пар насыщенный и ненасыщенный
Само слово «насыщенный» несет определенную информацию, трудно насытить большую область пространства. Значит, чтобы получить насыщенный пар, надо ограничить пространство, в котором находится жидкость. Температура при этом должна быть меньше критической для данного вещества. Теперь испарившиеся молекулы остаются в пространстве, где находится жидкость. Сначала большинство переходов молекул будет происходить из жидкости, при этом плотность пара будет повышаться. Это в свою очередь вызовет большее число обратных переходов молекул в жидкость, что увеличит скорость процесса конденсации.
Наконец, устанавливается состояние, для которого среднее число молекул, переходящих из одной фазы в другую будет равным. Такое состояние называется динамическое равновесие. Для этого состояния характерно одинаковое изменение величины и направления скоростей испарения и конденсации. Это состояние соответствует насыщенному пару. Если состояние динамического равновесия не достигнуто, это соответствует ненасыщенному пару.
Начинают изучение какого-то объекта, всегда с самой простой его модели. В молекулярно-кинетической теории это — идеальный газ. Основные упрощения здесь — пренебрежение собственным объемом молекул и энергией их взаимодействия. Оказывается, подобная модель вполне удовлетворительно описывает ненасыщенный пар. Причем чем менее он насыщен, тем правомернее ее применение. Идеальный газ — это газ, он не может стать ни паром, ни жидкостью. Следовательно, для насыщенного пара подобная модель не является адекватной.
Понятие кипения
В некоторых случаях испарение жидкости происходит не только с ее поверхности, а также со всего объема. Кипение является ответом на происходящий процесс. С повышением температуры на водной поверхности появляются пузырьки. За небольшой промежуток времени внутри пузырьков происходит испарение жидкости. Одновременно повышается давление. Расширяясь, они поднимаются на поверхность, где сразу же лопаются.
Температура кипения жидкости в естественных условиях при 100000 Па составляет 100 градусов. Она изменяется в зависимости от давления. На высоте в горах вода закипает при более низкой температуре. Если же сосуд закрыт герметично, то закипания вообще не происходит.
Стиральные машины с функцией пара
Покупая стиральную машину с функцией пара, не стоит наивно полагать, что пар будет использоваться абсолютно в каждой программе стирки и это станет настоящей панацеей для нас. Конечно же, польза применения пара в стиральных машинах очевидна, но проявляется она лишь в том случае, когда мы правильно пользуемся этой самой функцией. Так какие же преимущества мы получаем в случае, если наша стиральная машина обладает функцией пара?
Вопрос по теме: Зачем нужна функция пара в стиральных машинах?
- Избавляемся от аллергенов – пар, ввиду своих свойств, очень эффективно избавляет наши вещи от аллергенов и болезнетворных организмов. Порой безобидное чихание может не вызывать у нас тревоги, но это может быть предвестником страшной аллергии в будущем.
- Размягчает загрязнения – если пар используется в стиральной машине совместно с водой, то такой тандем, безусловно, успешнее и эффективнее устраняет любые загрязнения на нашей одежде. Пар предварительно обрабатывает вещи и размягчает те загрязнения, которые образовались на ткани, в последствие чего их гораздо легче и эффективнее удаляет тёплая вода с порошком или ополаскивателем.
- После пара свежее – кроме прочего, пар является отличным инструментом для освежения наших вещей. Пар великолепно избавляет вещи от запахов, даже самых едких. Например, заядлый курильщик, используя стиральную машину с паром для стирки своих рубашек и футболок, легко избавит их от запаха сигаретного дыма.
- Пар разглаживает – после каждой стирки вещей, нам предстоит занятное мероприятие по их глажке. Но в некоторых моделях стиральных машин может присутствовать не просто функция стирки с паром, но и разглаживание с паром. В этом случае, сразу же после программы стирки, стиральная машина, используя пар, разглаживает вещи. Идеального результата, скорее всего, не будет, но вещи будут далеко не такими скомканными, как обычно.
Что такое насыщенный пар?
Как обсуждалось выше, насыщенный пар является условием сосуществования газообразной и жидкой воды. Температура, при которой это происходит, называется температурой насыщения, а давление, при котором это происходит, называется давлением насыщения.
Когда мы говорим, что обе фазы воды сосуществуют, это означает, что жидкая вода находится в переходном состоянии. Жидкая вода начинает переходить в газообразное состояние. Если мы уменьшим температуру, частицы газа будут конденсироваться, чтобы стать жидкостью, если мы нагреем их дальше, насыщенный пар станет перегретым паром.
Как работает пароструйный инжектор
Пар, который нагревает жидкость, попадает в сопло устройства, но перед этим давление его повышается. Когда из сопла пар выходит он преобразуется в определенную энергию, именуемую кинетической, скорость увеличивается и разгоняется до скорости звука. Как только пар начнет выходить из сопла его давление резко упадет и станет меньше, чем атмосферное, в камере произойдет разряжение. В камере пар и вода перемешиваются, где пар отдает тепло воде и вступает в процесс конденсирования. При перемешивании конденсат принимает температуру воды. Смесь воды и конденсата имеет высокую скорость и переходит в диффузор, где происходит замещение кинетической энергии потенциальной. Инжектор становится своего рода наносом для воды, вода в холодном виде поступает просто, а выходит под большим давлением.
Процессы нагревания очень распространенные процессы в химической, нефтяной и в пищевой промышленности. Технические процессы проводятся в специальных агрегатах разной конструкции. Процесс в теплообменнике прост, один теплоноситель отдает тепло другому. Если агрегатное состояние жидкости меняется, то температура не меняется. Нагревание водяным паром относится к процессу умеренного нагревания. Нагревание происходит просто и легко отрегулировать температуру нагревания. Даже при большой теплоте образования конденсата, расход пара небольшой.
Свойства насыщенных паров
Для насыщенных паров характерны следующие свойства:
Следовательно, насыщенный пар не подчиняется газовым законам идеального газа
. Значения давления и плотности насыщенного пара при заданной температуре определяются из таблиц (см. таблицу).
Таблица. Давление (р
) и плотность (ρ) насыщенных паров воды при различных температурах (t
).
Влажность воздуха
В результате испарения воды с многочисленных водоемов (морей, озер, рек и др.), а также с растительных покровов в атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар. От количества водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, функционирование многих его органов, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусств
Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять ее
Водяной пар в воздухе обычно является ненасыщенным. Перемещение воздушных масс, обусловленное в конечном счете излучением Солнца, приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация.
Абсолютной влажностью
ρ воздуха называют величину, численно равную массе водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха (т.е. плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).
В СИ единицей абсолютной влажности является килограмм на кубический метр (кг/м 3). Иногда используются внесистемные единицы грамм на кубический метр (г/м 3).
Абсолютная влажность ρ и давление p
водяного пара связаны между собой уравнением состояния
\(~p \cdot V = \dfrac {m \cdot M}{R \cdot T} \Rightarrow p = \dfrac{\rho}{M} \cdot R \cdot T\)
Если известна только абсолютная влажность, еще нельзя судить, насколько сух или влажен воздух. Для определения степени влажности воздуха необходимо знать, близок или далек водяной пар от насыщения.
Относительной влажностью
воздуха φ называют выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к плотности ρ 0 насыщенного пара при данной температуре (или отношение давления p
водяного пара к давлению p
0 насыщенного пара при данной температуре):
\(~\varphi = \dfrac{\rho}{\rho_0} \cdot 100\;\%, \;\; ~\varphi = \dfrac{p}{p_0} \cdot 100\;\%.\)
Чем меньше относительная влажность, тем дальше пар от насыщения, тем интенсивнее происходит испарение. Давление насыщенного пара p
0 при заданной температуре — величина табличная. Давление p
водяного пара (а значит, и абсолютную влажность) определяют по точке росы.
Пусть при температуре t
1 давление водяного пара p
1 . Состояние пара на диаграмме р
, t
изобразится точкой А
(рис. 5).
При изобарном охлаждении до температуры t
p пар становится насыщенным и его состояние изобразится точкой В
. Температуру t
p , при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы
. При охлаждении ниже точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса, запотевают окна. Точка росы позволяет определить давление водяного пара p
1 , находящегося в воздухе при температуре t
1 .
Действительно, из рисунка 5 видим, что давление p
1 равно давлению насыщенного пара при точке росы p
1 = p
0tp . Следовательно, \(~\varphi = \dfrac{p_{0tp}}{p_0} \cdot 100 \;\%\)
Определение и свойства насыщенного пара
- Насыщенный пар содержит максимальное количество паров вещества при заданной температуре и давлении.
- Когда насыщенный пар находится в контакте с жидкостью или твердым веществом, происходит обратимое превращение вещества в пары и паровое вещество возвращается к жидкому или твердому состоянию без изменения массы.
- Насыщенный пар обладает определенной концентрацией и давлением, которые зависят от температуры и характеристик вещества.
- Концентрация насыщенного пара изменяется с изменением температуры: при повышении температуры концентрация увеличивается, а при понижении – уменьшается.
- Давление насыщенного пара также зависит от температуры и характеристик вещества, и может быть определено с помощью фазовой диаграммы или уравнения состояния.
Изучение насыщенного пара важно во многих областях, таких как физика, химия, металлургия и др. Знание его свойств позволяет эффективно использовать паровые системы, контролировать процессы испарения и конденсации вещества, а также проводить анализ и расчеты в различных инженерных и научных задачах
Насыщенный пар
По своему составу и свойствам, насыщенный пар может быть как сухим, так и влажным. Сухой насыщенный пар состоит только из водяных молекул и не содержит других веществ. Влажный насыщенный пар содержит помимо водяных молекул различные примеси и газы.
Еще одним важным типом пара является перегретый пар. Он отличается от насыщенного пара тем, что его температура выше температуры насыщения при данном давлении. Перегретый пар не находится в равновесии с жидкостью и может содержать большее количество энергии. При падении давления или оседании на поверхность, перегретый пар может быстро конденсироваться и превратиться в жидкость.
Определение и свойства
Сухой пар — это пар с нулевой влажностью. В отличие от насыщенного пара, сухой пар не содержит водяных молекул и не способен взаимодействовать с веществом, с которым контактирует. Сухой пар обычно образуется при высоких температурах или при нахождении в среде с очень низкой влажностью.
Ненасыщенный пар — это пар, который содержит меньше молекул воды, чем он мог бы содержать при заданной температуре и давлении. Этот тип пара характеризуется влажностью меньше 100% и допускает возможность дальнейшего насыщения водяными молекулами из окружающей среды.
Отличие сухого и ненасыщенного пара от насыщенного и влажного пара заключается в количестве водяных молекул, которые они могут содержать. В условиях низкой влажности или высоких температур пар становится сухим, так как молекулы воды быстро испаряются. Ненасыщенный пар появляется в среде с частично насыщенной влажностью, что указывает на возможность его дальнейшего насыщения водяными молекулами.
Применение
Насыщенный пар применяется в различных отраслях промышленности, где требуется обеспечить высокую эффективность теплообмена. Такой пар обладает большим количеством тепловой энергии и используется для нагрева воды, процессов испарения и конденсации.
Ненасыщенный сухой пар отличается от насыщенного пара тем, что в нем содержится меньше тепловой энергии. Этот тип пара применяется в процессах, где не требуется высокая тепловая эффективность, например, в промышленности для сушки и очистки воздуха.
Ненасыщенный влажный пар также используется в различных отраслях промышленности. В отличие от сухого пара, влажный пар содержит определенное количество жидкости в виде мелких капель. Этот тип пара применяется, когда требуется более высокая эффективность теплообмена по сравнению с использованием сухого пара. Среди примеров применения влажного пара можно назвать использование в пищевой промышленности, для увлажнения воздуха и в климатических системах.
Перегретый пар отличается от всех остальных типов пара тем, что его температура выше точки насыщения. Это позволяет использовать его в процессах, где требуется высокая температура, например, в энергетике для привода турбин или в производстве пищевых продуктов для нагрева и стерилизации.