Давление насыщенного пара формула: Насыщенный пар | Физика - Стройматериалы в Иркутске

Насыщенный пар | Физика

1. Испарение и конденсация

Как вы знаете, жидкости испаряются, то есть превращаются в пар. Например, лужи после дождя высыхают. Испарение жидкости обусловлено тем, что некоторые ее молекулы благодаря толчкам своих «соседей» приобретают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы вырваться из жидкости.
В результате испарения над поверхностью жидкости всегда находится пар, Это газообразное состояние вещества. Водяной пар невидим, как и воздух. То, что часто называют паром, представляет собой скопление крошечных водяных капелек, образовавшихся вследствие конденсации пара.

Конденсация – это превращение пара в жидкость, то есть процесс, противоположный испарению. Вследствие конденсации содержащегося в воздухе водяного пара образуются облака (рис. 44.1) и туман (рис. 44.2). Холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом (рис. 44.3). Это тоже результат конденсации водяного пара.

Динамическое равновесие

Если банку с водой плотно закрыть, уровень воды в ней остается неизменным в течение многих месяцев.

Означает ли это, что в закрытом сосуде жидкость не испаряется?

Нет, конечно: в ней всегда есть достаточно быстрые молекулы, которые непрестанно вылетают из жидкости. Однако одновременно с испарением идет конденсация: молекулы из пара влетают обратно в жидкость.

Если уровень жидкости со временем не изменяется, это означает, что процессы испарения и конденсации идут с одинаковой интенсивностью. В таком случае говорят, что жидкость и пар находятся в динамическом равновесии.

2. Насыщенный и ненасыщенный пар

Насыщенный пар

На рисунке 44.4 схематически изображены процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Ненасыщенный пар

Если сосуд с жидкостью открыть, пар начнет выходить из сосуда наружу. Вследствие этого концентрация пара в сосуде уменьшится, и молекулы пара будут реже сталкиваться с поверхностью жидкости и влетать в нее. Поэтому интенсивность конденсации уменьшится.

А интенсивность испарения остается прежней. Поэтому уровень жидкости в сосуде начнет понижаться. Если процесс испарения идет быстрее, чем процесс конденсации, говорят, что над жидкостью находится ненасыщенный пар (рис. 44.5).

В воздухе всегда есть водяной пар, но обычно он является ненасыщенным, поэтому испарение преобладает над конденсацией. Поэтому лужи и высыхают.

Над поверхностью морей и океанов пар также ненасыщенный, поэтому они постепенно испаряются. Почему же уровень воды при этом не понижается?

Дело в том, что поднимающийся вверх пар охлаждается и конденсируется, образуя облака и тучи. Они превращаются в дождевые тучи и проливаются дождями. А реки несут воду обратно в моря и океаны.

3. Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Главное свойство насыщенного пара состоит в том, что
давление насыщенного пара не зависит от объема, а зависит только от температуры.

Это свойство насыщенного пара не так легко понять, потому что оно кажется противоречащим уравнению состояния идеального газа

pV = (m/M)RT, (1)

из которого следует, что для донной массы газа при постоянной температуре давление обратно пропорционально объему. Может быть, для насыщенного пара это уравнение неприменимо?

Ответ таков: уравнение состояния идеального газа хорошо описывает пар – как насыщенный, так и ненасыщенный. Но стоящая в правой части уравнения (1) масса насыщенного пара m при изотермическом расширении или сжатии изменяется – причем так, что давление насыщенного пара остается неизменным. Почему так происходит?

Дело в том, что при изменении объема сосуда пар может оставаться насыщенным только при условии, что в этом же сосуде находится «его» жидкость. Увеличивая изотермически объем сосуда, мы как бы «вытягиваем» из жидкости молекулы, которые становятся молекулами пара (рис. 44.6, а).

Происходит это вот почему. При увеличении объема пара его концентрация вначале уменьшается – но на очень короткий промежуток времени. Как только пар становится ненасыщенным, испарение находящейся в этом же сосуде жидкости начинает «опережать» конденсацию. В результате масса пара быстро возрастает, пока он снова не станет насыщенным. Давление пара при этом снова станет прежним.

? 1. Используя рисунок 44.6, б, объясните, почему при уменьшении объема насыщенного пара его масса уменьшается.

Итак, при расширении или сжатии насыщенного пара его масса изменяется за счет изменения массы содержащейся в этом же сосуде жидкости.

Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры измерена на опыте. График этой зависимости приведен на рисунке 44.7. Мы видим, что давление насыщенного пара очень быстро увеличивается с ростом температуры.

Главная причина увеличения давления насыщенного пара с ростом температуры – увеличение массы пара. Как вы сами убедитесь, выполняя следующее задание, при увеличении температуры от 0 ºС до 100 ºС масса насыщенного пара в одном и том же объеме увеличивается более чем в 100 раз!

В таблице приведены значения давления насыщенного водяного пара при некоторых значениях температуры.

Эта таблица поможет вам при выполнении следующего задания. Воспользуйтесь также формулой (1).

? 2. В герметически закрытом сосуде объемом 10 л находятся вода и насыщенный пар. Температуру содержимого сосуда повышают от 0 ºС до 100 ºС. Считайте, что объемом воды по сравнению с объемом пара можно пренебречь.
а) Во сколько раз увеличилась абсолютная температура?
б) Во сколько раз увеличилось бы давление пара, если бы он остался насыщенным?
в) Во сколько раз увеличилась бы масса пара, если бы он остался насыщенным?
г) Какой стала бы масса пара в конечном состоянии, если бы он остался насыщенным?
д) При какой минимальной массе воды в начальном состоянии пар останется насыщенным?
е) Каким будет давление пара в конечном состоянии, если начальная масса воды будет в 2 раза меньше найденной в предыдущем пункте?

? 3. Что увеличивается с ростом температуры быстрее – давление насыщенного пара или его плотность?
Подсказка. Формулу (1) можно записать в виде

p = (ρ/M)RT.

? 4. Пустой герметически закрытый сосуд объемом 20 л заполнили насыщенным водяным паром при температуре 100 ºС.
а) Чему равно давление пара?
б) Чему равна масса пара?
в) Чему равна концентрация пара?
г) Каким станет давление пара, когда он остынет до 20 ºС?
д) Чему равны массы пара и воды при 20 ºС?
Подсказка. Воспользуйтесь приведенной выше таблицей и формулой (1).

4. Кипение

По приведенным выше графику (рис. 44 7) и таблице вы, наверное, заметили, что при температуре кипения воды (100 ºС) давление насыщенного водяного пара как раз равно атмосферному (пунктир на графике 44.7). Случайно ли это совпадение?

Нет, не случайно. Рассмотрим процесс кипения.

Поставим опыт
Будем нагревать воду в открытом прозрачном сосуде. Скоро на стенках сосуда появятся пузырьки. Это выделяется растворенный в воде воздух.

Внутрь этих пузырьков начинает испаряться вода, и пузырьки заполняются насыщенным паром. Но расти эти пузырьки не могут, пока давление насыщенного пара меньше давления в жидкости. В открытом неглубоком сосуде давление в жидкости практически равно атмосферному давлению.

Продолжим нагревать воду. Давление насыщенного пара в пузырьках с ростом температуры быстро увеличивается. И как только оно станет равным атмосферному давлению, начнется интенсивное испарение жидкости внутрь пузырьков.

Они будут быстро расти, подниматься вверх и лопаться на поверхности жидкости (рис. 44.8). Это и есть кипение.

В неглубоком сосуде давление в жидкости практически равно внешнему давлению. Поэтому мы можем сказать, что
кипение жидкости происходит при температуре, при которой давление p_н насыщенного пара равно внешнему давлению p_внеш:

p_н = p_внеш. (2)

Отсюда следует, что температура кипения зависит от давления. Поэтому ее можно изменять, изменяя давление жидкости. С увеличением давления температура кипения жидкости повышается. Это используют, например, для стерилизации медицинских инструментов: воду кипятят в специальных приборах – автоклавах, где давление в 1,5–2 раза выше нормального атмосферного.

Высоко в горах, где атмосферное давление существенно меньше нормального атмосферного, сварить мясо непросто: например, на высоте 5 км вода закипает уже при температуре 83 ºС.

? 5. Используя формулу (2) и приведенную выше таблицу, определите температуру кипения воды:
а) при давлении, равном одной пятой нормального атмосферного давления;
б) при давлении, в 2 раза большем атмосферного давления.

Кипение воды при пониженном давлении можно наблюдать в следующем опыте.

Поставим опыт
Доведем воду в колбе до кипения и плотно закроем колбу. Когда вода немного остынет, перевернем колбу и будем поливать ее дно холодной водой. Вода закипит, хотя ее температура существенно ниже 100 ºС (рис. 44.9).

? 6. Объясните этот опыт.

? 7. На какую высоту можно было бы поднять поршнем кипящую воду, если бы она при этом не остывала?

Дополнительные вопросы и задания

8. В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и водяной пар. Масса воды в 2 раза больше массы пара. Медленно перемещая поршень, объем под поршнем увеличивают от 1 л до 6 л. Температура содержимого сосуда остается все время равной 20 ºС. Считайте, что объемом воды можно пренебречь по сравнению с объемом пара.

а) Какой пар находится под поршнем вначале?
б) Объясните, почему давление в сосуде не будет изменяться до тех пор, пока объем под поршнем не станет равным З л.
в) Чему равно давление в сосуде, когда объем под поршнем равен 3 л?
г) Чему равна масса пара в сосуде, когда объем под поршнем равен 3 л?
Подсказка. При этом весь объем сосуда заполнен насыщенным паром.
д) Во сколько раз увеличилась масса пара, когда объем под поршнем увеличился от 1 л до 3 л?
е) Чему равна масса воды в начальном состоянии?
Подсказка. Воспользуйтесь тем, что в начальном состоянии масса воды в 2 раза больше массы пара.
ж) Как будет изменяться давление в сосуде при изменении объема под поршнем от 3 л до 6 л?
Подсказка. Для ненасыщенного пара справедливо уравнение состояния идеального газа с постоянной массой.
з) Чему равно давление в сосуде, когда объем под поршнем равен 6 л?
и) Начертите примерный график зависимости давления пара под поршнем от объема.

9. Две запаянные U-образные трубки наклонили, как показано на рисунке 44.10. В какой трубке над водой находится только насыщенный пар, а в какой воздух с паром? Обоснуйте свой ответ.

Насыщенный пар. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Кипение. Испарение жидкостей. Физика. 10 класс. — Объяснение нового материала

Комментарии преподавателя

Жидкость не только испаряется. При некоторой температуре она кипит.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Состояние насыщенного пара, как показывает опыт (мы говорили об этом в предыдущем параграфе), приближенно описывается уравнением состояния идеального газа (10.4), а его давление определяется формулой

С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.
Однако зависимость рн.п. от Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (рис.11.1, участок кривой АВ). Это становится очевидным, если провести изохоры идеального газа через точки А и В (штриховые прямые). Почему это происходит?

   При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле (11.1) давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.
   Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис.11.1, участок кривой ВС).
   Кипение. По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объему жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар. При каких условиях начинается кипение?
   В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создает характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит. Понаблюдайте внимательно за чайником на плите. Вы обнаружите, что перед закипанием он почти перестает шуметь.
   Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на ее поверхность. Пузырек пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.
   Обратим внимание на то, что испарение жидкости происходит при температурах, меньших температуры кипения, и только с поверхности жидкости, при кипении образование пара происходит по всему объему жидкости.
   Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.
   Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения. Так, в паровом котле при давлении, достигающем 1,6•106 Па, вода не кипит и при температуре 200°С. В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах — автоклавах (рис.11.2) кипение воды также происходит при повышенном давлении. Поэтому температура кипения жидкости значительно выше 100°С. Автоклавы применяют для стерилизации хирургических инструментов и др.

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре (рис.11.3). При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) давление приближенно равно 4•104 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примерно при 70°С. Сварить мясо в этих условиях невозможно.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от давления ее насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения жидкости, так как при меньших температурах давление насыщенного пара становится равным атмосферному. Например, при температуре кипения 100°С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути — всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Кипит ртуть при температуре 357°С при нормальном давлении.
Жидкость закипает, когда давление ее насыщенного пара становится равно давлению внутри жидкости.

К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.
Использованные источники:

http://www.umnik-umnica.com/ru/school/physics/10-klass/
http://school.xvatit.com/
http://www.youtube.com/watch?v=j6l1NMlWZD0
http://www.youtube.com/watch?v=SWWeV1iolIE
http://www.youtube.com/watch?v=CYRz8_YRjVM

Давление насыщенного пара.

И что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объем? Например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной.

При сжатии пара равновесие начнет нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнет переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежнее значение. Следовательно, концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема.

Так как давление пропорционально концентрации молекул (p = nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит oт занимаемого им объема.

Давление пара , при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

Ненасыщенный пар.

Мы много раз употребляли слова газ и пар. Никакой принципиальной разницы между газом и паром нет. Но если при неизменной температуре газ простым сжатием можно превратить в жидкость, то мы называем его паром, точнее, ненасыщенным паром.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры.

Состояние насыщенного пара, как говорит опыт, приближенно описывается уравнением состояния идеального газа, а его давление определяется формулой

С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, оно зависит только от температуры.

Однако эта зависимость ро(Т), найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (рис. 30, участок кривой АВ). Это становится особенно очевидным, если провести изохору через точку А (пунктирная прямая) Почему это происходит?

Однако эта зависимость р(Т), найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление насыщенного парабыстрее, чем давление идеального газа (рис. 30).Почему это происходит?

При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар или, напротив, пар частично конденсируется. Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис. 30, участок ВС).

Изменение давления насыщенного пара от температуры. Насыщенный пар

Давление насыщенного пара жидкости, состоящей из сильно взаимодействующих друг с другом молекул, меньше, чем давление насыщенного пара жидкости, состоящей из слабо взаимодействующих молекул. Тмг 1600 6 0,4 — трансформатор тмг tmtorg.ru .

Точкой росы называют температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара.

Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа.

Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры (приближенно описывается уравнением состояния идеального газа p = nkT). Эта зависимость не может быть выражена простой формулой, поэтому на основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах.

С увеличением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем идеального газа. При нагревании жидкости в закрытом сосуде давление пара растет не только из-за повышения температуры, но и из-за увеличения концентрации молекул (массы пара) вследствие испарения жидкости. С идеальным газом этого не происходит. Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет прямо пропорционально температуре.

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА(уч.10кл.стр.294-295,уч.8кл.стр.46-47)

Понятие влажности воздуха и ее зависимость от температуры

Определение относительной влажности. Формула. Единицы измерения.

Точка росы

Определение относительной влажности через давление насыщенных паров. Формула

Гигрометры и психрометры

При одной и той же температуре содержание в воздухе водяного пара может изменяться в широких пределах: от нуля (абсолютно сухой воздух) до максимально возможного (насыщенный пар)

Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры, и следовательно, с ростом давления насыщения относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения.

Парциальное давление водяного пара (или упругость водяного пара)

Атмосферный воздух представляет смесь различных газов и водяного пара.

Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара.

Парциально давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха.

Выражают в единицах давления – Па или в мм.рт.ст.

Абсолютная влажность воздуха

Поскольку давление пара пропорционально концентрации молекул, можно определить абсолютную влажность как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический.

Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в 1м3 воздуха при данных условия.

Обозначение — ρ

Это – плотность водяного пара.

Относительная влажность воздуха

По парциальному давлению водяного пара нельзя судить о том, насколько он близок к насыщению. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды. Поэтому вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению – относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха φ называют отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p0 насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах:

Относительная влажность воздуха – процентное отношение концентрации водяного пара в воздухе и концентрации насыщенного пара при той же температуре

Концентрация насыщенного пара является максимальной концентрацией, которую может иметь пар над жидкостью. Следовательно, относительная влажность может меняться от 0 до nн.п

Чем меньше относительная влажность, тем суше воздух и тем интенсивней происходит испарение.

Для оптимального теплообмена человека оптимальна относительная влажность 25% при +20-25оС. При более высокой температуре оптимальна влажность 20%

Так как концентрация пара связана с давлением (p = nkT), то относительную влажность можно выразить как процентное отношение давления пара в воздухе и давлению насыщенного пара при той же температуре:

При низкой температуре и высокой влажности повышается теплопередача и человек подвергается переохлаждению. При высоких температурах и влажности теплопередача, наоборот, резко сокращается, что ведет к перегреванию организма. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических широтах является относительная влажность 40-60%.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы. Появляется туман, выпадает роса.

Перейти на страницу:

Испарение — парообразование, происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости. Неравномерное распределение кинетической энергии молекул при тепловом движении приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может превышать потенциальную энергию их связи с другими молекулами. Большей кинетической энергией обладают молекулы, имеющие большую скорость, а температура тела зависит от скорости движения его молекул, следовательно, испарение сопровождается охлаждением жидкости. Скорость испарения зависит: от площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости.

Конденсация — процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии. Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время. Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называют насыщенным паром. (Паром называют совокупность молекул, покинувших жидкость в процессе испарения.) Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.

Вследствие постоянного испарения воды с поверхностей водоемов, почвы и растительного покрова, а также дыхания человека и животных в атмосфере всегда содержится водяной пар. Поэтому атмосферное давление представляет собой сумму давления сухого воздуха и находящегося в нем водяного пара. Давление водяного пара будет максимальным при насыщении воздуха паром. Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа. Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры. Эта зависимость не может быть выражена простой формулой, поэтому на основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах.

Давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, называют абсолютной влажностью, или упругостью водяного пара. Поскольку давление пара пропорционально концентрации молекул, можно определить абсолютную влажность как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический (р).

Большинство явлений, наблюдаемых в природе, например быстрота испарения, высыхание различных веществ, увядание растений, зависит не от количества водяного пара в воздухе, а от того, насколько это количество близко к насыщению, т. е. от относительной влажности, которая характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. При низкой температуре и высокой влажности повышается теплопередача и человек подвергается переохлаждению. При высоких температурах и влажности теплопередача, наоборот, резко сокращается, что ведет к перегреванию организма. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических широтах является относительная влажность 40-60%. Относительной влажностью называют отношение плотности водяного пара (или давления), находящегося в воздухе при данной температуре, к плотности (или давлению) водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах, т. е.

Относительная влажность колеблется в широких пределах. Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом давления насыщения, относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения. Точкой росы называют температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара. Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются гигрометрами и психрометрами.

Так как велиична давления насыщенного пара за-всиит от температуры воздуха, при повыешнии по-следней воздух может воспринять больше водяно-го пара, при этом давлнеие насыщения увеличивается. Повышение давлнеия насыщения происходит не линей-но, а по слонжой кривой. Этот факт является настоль-ко важным для строительной физкии, что его не слеудет упускать из виду. Например, при темпертауре 0 °С (273,16 К) давлнеие насыщенного пара рнас состав-ляет 610,5 Па (Паскаль), при +10 °С (283,16 К) оно оказывеатся равным 1228,1 Па, при +20°С (293,16 К) 2337,1 Па, а при +30 °С (303,16 К) оно равно 4241,0 Па. Следоваетльно, при повышении температуры на 10 °С (10 К) давлнеие насыщенного пара повышеатся при-близительно вдвое.

Зависимость парциального давлнеия водяного па-ра от измеенний температуры приведена на рис. 3.

АБСОЛЮТНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА f

Плотность водяного пара, т.е. содеражние его в воз-духе, называтес3я абсолютной влажностью воздуха и измеряется в г/м.

Максимум плотонсти водяного пара, который возмо-жен при опредеелнной температуре воздуха, называется плотнсотью насыщенного пара, которая, в свою очеердь создает давление насыщения. Плотонсть насыщенного пара fнас и его давлнеие рнас увеличиваются с по-вышнеием температуры воздуха. Ее повышение также является криволиенйным, однако ход этой кривой не такой круотй, как ход кривой рнас. Обе кривые зависят от велчиин 273,16/Тфакт[К]. Поэтмоу, ес-ли известно отношение рнас/fнас, они могут быть взамино проверены.

Абсолютная влажность возудха в воздухонепрони-цаемом замкнутом прострнастве не зависит от темпе-

ратуры до тех пор, пока не достигеатся плотонсть на-сыщенного пара. Зависимость абсолютной влажности возудха от его температуры покаазна на рис. 4.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Отношение фактичсекой плотности водяного пара к плотонсти насыщенного пара или отноешние абсолют-ной влажности воздуха к максимальной влажности возудха при определенной его темпертауре называет-ся относительной влажностью воздхуа. Она выражает-ся в процентах.

При пониежнии температуры воздухонепроницаемого замкнутого пространства относительная влажность воз-духа повышеатся до тех пор, пока значнеие ϕ не ста-нет равным 100% и тем самым не будет достингута плот-ность насыщенного пара. При дальнйешем охлажеднии соответствующее избыточное количество водяного па-ра конденсируется.

При повыешнии температуры замкнутого простраснт-ва значение относительной влажности воздуха снижает-ся. Рис. 5 иллюстиррует зависимость относительной влажности возудха от температуры. Относительную влажность возудха измеряют при помощи гигроемтра или психрометра. Очень наденжый аспирационный психрометр Ассмана измеряет разнсоть температур двух точных термометров, один из котоырх, обернут влажной марелй. Охлаждение вследствие испарения воды оказывеатся тем большим, чем суше окружающий возудх. Из отношения разности темпеартур к фактичес-кой температуре воздуха можно опредлеить относитель-ную влажность окружающего воздуха.

Вместо нетончого волосяного гигрометра, который иногда применяют при выскоой влажности, исполь-зуют литий-хлроидный измерительный щуп. Он сос-

тоит из металлиечской гильзы со стеклотканевой обо-локчой, раздельной обмотки из нагревательной прово-локи и термоемтра сопротивления. Тканевая оболчока заполнена водным литий-хлоридным раствором и на-хоидтся под действием переменного напряжения между обеими обмотакми. Вода испаряется, происохдит крис-таллизация соли и сопротилвение существенно повы-шается. Вследствие этого содеражние водяного пара в окружающем возудхе и мощность накала уравнове-шиваются. По разнсоти температур между окружаю-щим воздхуом и встроенным термометром при помо-щи специальной измерительной схемы определяют относительную влажность воздуха.

Измерительный щуп реагриует на влияние влажнос-ти возудха на гигроскопчиеское волокно, которое вы-полнено так, чтобы между двумя электрдоами возни-кал достатчоной силы ток. Последний растет по мере увелиечния относительной влажности в опредеелнной зависимости от температуры воздуха.

Емкостным измерительным щупом является конден-сатор с перфорирвоанной плитой, снабженной гигро-скопическим диэлектирком, емкость которого изме-няется с изменнеием относительной влажности, а также темпертауры окружающего воздуха. Измерительный щуп можно применять как состваную часть так называмеого элемента RC схемы мультивибартора. При этом влаж-ность воздуха перевоидтся в определенную частоту, которая может иметь выскоие значения. Таким обрзаом достигают чрезвычайно большой чувствительности при-бора, котроая позволяет фиксировать минимальные измеенния влажности.

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДЯНОГО ПАРА р

В отлчиие от давления насыщенного пара рнас, ко-троое обозначает максимальное парциальное давлнеие водяного пара в возудхе при определенной темпера-туре, понятие парциальное давлнеие водяного пара р ознаачет давление пара, который нахоидтся в нена-сыщенном состоянии, поэтому в каждом случае это давлнеие должно быть меньше, чем рнас.

По мере увелиечния содержания водяного пара в сухом возудхе значение р приблиажется к соответ-ствующему значению рнас. При этом атмосфреное давление Робщ остатеся постоянным. Поскольку пар-циальное давление водяного пара р предстваляет собой лишь часть общего давлнеия всех компоннетов смеси, его величину невозможно опредлеить путем пря-мого измерения. Напротив, давлнеие пара рнас мож-но определить, если в сосуде снаачла создать вакуум, а затем ввести в него воду. Велиична повышения дав-ления вследтсвие испарения соответствует значению рнас, относящемуся к темпертауре насыщенного па-ром пространства.

При изветсном рнас можно косвенно измеирть р следующим образом. В сосуде нахоидтся смесь воздуха и водяного пара внаачле неизвестного состава. Давле-ние внутри сосуда Pобщ = pв + p, т.е. атмосфреному давлнеию окружающего воздуха. Если теперь запе-реть сосуд и ввести в него опредеелнное количество воды, то давлнеие внутри сосуда повысится. После насыещния водяного пара оно составит pв + рнас. Ус-танолвенную с помощью микромаонметра разность дав-лений рнас — p вычитают из уже извеснтого значения давления насыщенного пара, котроое соответствует тем-пературе в сосуде. Результат будет соответсвтовать пар-циальному давлению p первоначального содержмио-го сосуда, т.е. окружающего воздуха.

Проще вычилсить парциальное давление p, исполь-зуя данные таблиц давлнеия насыщенного пара рнас для определенного уровня темпертауры. Величина отноше-ния p/рнас соответтсвует величине отношения плот-ности водяного пара f к плотонсти насыщенного пара fнас, котроая равна значнеию относительной влаж-

ности воздхуа. Таким образом, полуачем уравне-

ние р =рнас.

Вследствие этого, при изветсных темпертауре воздуха и давлении насыщения рнас можно быстро и наглядно опредлеить значение парциального давления p. Напрмиер, относительная влажность воздуха составляет 60%, а темпертаура воздуха равна 10°С. Тогда, поскольку при этой темпертауре давление насыщенного пара pнас = 1228,1 Па, парциальное давлнеие р будет равно 736,9 Па (рис 6).

ТОЧКА РОСЫ ВОДЯНОГО ПАРА т

Соедржащийся в воздухе водяной пар обычно нахоидтся в ненасыщенном состоянии и поэотму имеет определенное парциальное давлнеие р и определенную относительную влажность возудха

Если воздух нахоидтся в прямом конткате с твердыми материалами, температура поверхонсти которых ниже его температуры, то при соответсвтующей разнице температур воздух гранинчого слоя охлаждается и относительная влажность его повышеатся до тех пор, пока ее значнеие не достгиает 100%, т.е. плотности насыщенного пара. Даже при незначиетльном дальнйешем охлаждении на поверхности твердого матеирала начинает конденсироваться водяной пар. Это происохдит до тех пор, пока не устаноивтся новое равновесное состояние темпертауры поверхности материала и плотонсти насыщенного пара. Вследствие высокой плотонсти охлажденный воздух опускается, а более теплый — поднимеатся. Количество конденсата будет увеличиавться, пока не устаноивтся равновесие и процесс конденсации не прекратится.

Процесс конденсации связан с высвободжением тепла, количество которого соответствует теполте парообразования воды. Это приводит к повыешнию температуры поверхности твердых веществ.

Точкой росы т назывеатся температура поверхонсти, плотность пара вблизи которой станоивтся равной плотности насыщенного пара, т.е. относительная влажность возудха достигает 100%. Конденсация водяного пара начинеатся сразу же после того, как его темпертаура опускается ниже точки росы.

Если изветсны температура воздуха вв и относительная влажность , можно состваить уравнение p(вв) = рнас(т) = pнас. Для расечта требуемого значения рнас используют табилцу давлений насыщенного пара.

Рассмотрим пример такого расечта (рис. 7). Темпертаура воздуха вв = 10°С, относительная влажность воздуха= 60%, pнас (+10 °С) = 1228,1 П рнас(т) = = 0 6 х 1228,1 Па = 736,9 Па, точка росы= +2,6°С (таблица).

Точку росы можно опредлеить графическим способом с помощью кривой давлнеия насыщения Точку росы можно рассчтиать только в том слуаче, когда кроме температуры воздуха изветсна также его относитель-ная влажность. Вместо расечта можно воспользовать-ся измерением. Если медленно охладжать полирован-ную поверхность плиты (или мембрнаы), выполненную из теплопроовдного материала, до тех пор, пока не нач-нется выпаедние на ней конденсата, и измеирть затем темпертауру этой поверхности, можно прямым путем найти точку росы окружающего возудха Примене-ние этого метода не треубет знания относительной влаж-ности воздуха, хотя можно дополниетльно по темпе-ратуре возудха и точке росы вычислить значение

На этом приницпе базируется действиегигрометра для опредеелния точки росы Даниеля и Рейнольта, кото-рый разраобтан в первой полоивне XIX столетия. В последнее время благдоаря применению электроники он был настолько улучешн, что позволяет опредлеить точку росы с очень выскоой точностью. Таким обра-зом, можно соответсвтующим образом калибровать нормальный гигрометр и контролриовать его с помощью гигромтера, предназначенного для определения точки росы.

Билет №1

Насыщенный пар.

Если сосуд с жидкостью плотно закрыть, то сначала количество жидкости уменьшится, а затем будет оставаться постоянным. При неизменной температуре система жидкость — пар придет в состояние теплового равновесия и будет находиться в нем сколь угодно долго. Одновременно с процессом испарения происходит и конденсация, оба процесса в среднем компенсируют друг друга.

В первый момент, после того как жидкость нальют в сосуд и закроют его, жидкость будет испаряться и плотность пара над ней будет увеличиваться. Однако одновременно с этим будет расти и число молекул, возвращающихся в жидкость. Чем больше плотность пара, тем большее число его молекул возвращается в жидкость. В результате в закрытом сосуде при постоянной температуре установится динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и паром, т. е. число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Это определение подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

Давление насыщенного пара.

Что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объем? Например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной.

При сжатии пара равновесие начнет нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнет переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежних своих значений. Следовательно, концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема.

Так как давление пропорционально концентрации молекул (p=nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема.

Давление p н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Состояние насыщенного пара, как показывает опыт, приближенно описывается уравнением состояния идеального газа, а его давление определяется формулой

С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.

Однако зависимость р н.п. от Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растет быстрее , чем давление идеального газа (рис. участок кривой 12). Почему это происходит?

При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле Р = nкТ давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации.

(Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.)

Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис., участок кривой 23).

Кипение.

Кипение – это интенсивный переход вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящее по всему объему жидкости (а не только с ее поверхности). (Конденсация – обратный процесс.)

По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объему жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар.

При каких условиях начинается кипение?

В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создает характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит. Понаблюдайте внимательно за чайником на плите. Вы обнаружите, что перед закипанием он почти перестает шуметь.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на ее поверхность. Пузырек пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.

Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.

Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре.

У каждой жидкости своя температура кипения (которая остается постоянной, пока вся жидкость не выкипит), которая зависит от давления ее насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения жидкости.

Удельная теплота парообразования.

Кипение происходит с поглощением теплоты.

Большая часть подводимой теплоты расходуется на разрыв связей между частицами вещества, остальная часть — на работу, совершаемую при расширении пара.

В результате энергия взаимодействия между частицами пара становится больше, чем между частицами жидкости, поэтому внутренняя энергия пара больше, чем внутренняя энергия жидкости при той же температуре.

Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости в пар в процессе кипения можно расчитать по формуле:

где m — масса жидкости (кг),

L — удельная теплота парообразования (Дж/кг)

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратитъ в пар 1 кг данного вещества при температуре кипения. Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ:

[ L ] = 1 Дж/ кг

Влажность воздуха и ее измерение.

В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.

Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.

Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.

О
тносительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах. (показывает, насколько водяной пар в воздухе близок к насыщению)

Точка росы

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.

Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.

Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости — росы.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов.

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы — гигрометры. Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический. Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться .

В психрометре есть два термометра. Один — обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.насыщения = 100 °С и удельные характеристики состояния насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара v»=0,001 v»»=1,7 … влажный насыщенный пар со степенью сухости Вычисляем экстенсивные характеристики влажного насыщенного пара по…

Анализ промышленной опасности при эксплуатации системы улавливания

паров нефти при сливе из цистРеферат >> Биология

Пределы воспламенения (по объему). Давление насыщенных паров при Т = -38 оС… воздействию солнечной радиации, концентрация насыщения будет определяться ни температурой… воздействию солнечной радиации, концентрация насыщения будет определяться ни температурой…

Давлением (упругостью) насыщенного пара индивидуального вещества или смеси веществ называют давление паровой фазы, находящейся в равновесном состоянии (т. е. в предельном, неизменяющемся состоянии) с жидкой фазой при данной температуре. В нефтепереработке широко применяют стандартный метод с бомбой Рейда (Reid) по ГОСТ 1756-2000, которая имеет две герметично соединенные на резьбе камеры высокого давления, объем паровой камеры в 4 раза больше объема камеры для жидкости. В нижнюю камеру заливают исследуемую жидкость, например бензин, камеры соединяют и нагревают в термостате до стандартной температуры 38 °С. После выдержки для достижения равновесия между паровой фазой (насыщенные пары) и жидкой фазой по манометру на паровой камере определяют давление насыщенного пара. Такой экспериментальный метод является приближенным (так как для достижения равновесного состояния в принципе требуется бесконечно большое время и в паровой камере до опыта присутствуют воздух и водяные пары), но этот метод достаточен для оценки условий транспортировки и хранения, величины потерь от испарения, товарных характеристик бензинов, стабильных газовых конденсатов и сжиженных газов. Например, продукцией ГПЗ являются этан, пропан, бутан, газовый бензин (или их смеси). Газовый бензин — это сжиженные углеводороды, извлеченные из попутного нефтяного и природного газов. Давление насыщенного пара товарного газового бензина должно быть 0,07-0,23 МПа (0,7-2,4 кг/см2), пропана (жидкость) — не более 1,45 МПа (14,8 кг/см2), бутана (жидкость) — не более 0,48 МПа (4,9 кг/см2), а автобензинов и стабильных газовых конденсатов для отгрузки в железнодорожных цистернах — не более 66,7-93,3 кПа (500-700 мм рт.ст.). Таким образом, давление насыщенного пара зависит от состава исходной жидкости и температуры. Давление насыщенного пара углеводородов и их смесей — важнейшая характеристика для расчета разных массообменных процессов (однократное испарение жидких смесей, однократная конденсация газовых смесей, абсорбция углеводородных газов, ректификация жидкого многокомпонентного сырья и др.).

Поэтому в литературе приводятся как справочные данные, так и многочисленные эмпирические формулы для определения давления насыщенного пара для различных температур и давлений. Основные физические свойства некоторых углеводородов и газов приведены в табл. 2.3 и 2.4.

Давление насыщенного водяного пара формула. Физические принципы

Максимально возможное парциальное давление водяного пара равно давлению насыщения при данной температуре влажного воздуха. По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения (табл. П. 2.1) найдем давление насыщения пара при температуре t = 50 о С:

Парциальное давление водяного пара можно найти из определения относительной влажности воздуха (7.5):

Абсолютную влажность воздуха можно найти с использованием таблиц термодинамических свойств перегретого пара (табл. П.2.2) или по уравнению состояния идеального газа (см. задачу 7.3):

Максимально возможную абсолютную влажность воздух имеет в состоянии насыщения, при этом парциальное давление пара равно давлению насыщения при данной температуре. Тогда:

Максимально возможную абсолютную влажность воздуха можно также найти из определения относительной влажности воздуха (7.4):

Молекулярная масса влажного воздуха найдется согласно (7.7):

тогда газовая постоянная влажного воздуха

Плотности влажного и сухого воздуха найдутся по уравнению состояния идеального газа:

Энтальпия влажного воздуха согласно (7.6):

Температура точки росы – это температура насыщения при данном парциальном давлении пара, находится по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (табл. П. 2.1 или П. 2.2):

7.5. Влажный воздух имеет температуру t = 4 о С и давление 740 мм рт. ст. Определить его влагосодержание и энтальпию.

Ответ: ;

7.6. Для сушки макарон используют воздух с температурой t 1 = 25 о С и относительной влажностью φ 1 = 50 %, предварительно нагревая его в воздухоподогревателе до температуры t 2 = 90 о С. Из сушилки воздух выходит с температурой t 3 = 35 о С. Определить параметры воздуха в каждой точке, расход теплоты и воздуха на 1 кг испаряемой влаги. Изобразить процессы в диаграмме h–d .

Решение:

Начальное состояние влажного воздуха определяем в h–d диаграмме (прил. 4) путем пересечения изотермы t 1 = 25 о С с линией φ 1 = 50 % (рис. 7.3, точка 1). Находим:

d 1 = 10 г/кг с.в.; h 1. = 50 кДж/кг с.в.

Процесс нагрева воздуха происходит при постоянном влагосодержании, поэтому из точки 1 проводим вертикальную линию d = const до пересечения с изотермой t 2 = 90 о С, находим точку 2, характеризующую состояние воздуха на выходе из воздухоподогревателя. Получаем:

h 2. = 117,5 кДж/кг с.в.; φ

Далее из точки 2 проводим линию h = const (так как процесс сушки идет при постоянной энтальпии) до пересечения с изотермой t 3 = 35 о С, где находим точку 3, характеризующую состояние воздуха на выходе из сушилки. Для точки 3 имеем:

h 2 = h 3. = 117,5кДж/кг с.в.; d 3 = 32 г/кг с.в.; φ 3 = 90 %.

Изменение влагосодержания в сушилке в расчете на 1 кг сухого воздуха составляет

Тогда для испарения 1 кг влаги потребуется сухого воздуха

Влажный воздух состоит из сухого воздуха и водяного пара, поэтому

Тогда расход влажного воздуха с влагосодержанием d 1 в расчете на 1 кг испаренной влаги составит

Расход теплоты в воздухоподогревателе в расчете на 1 кг сухого воздуха составляет

h 2 – h 1 = 117,5 – 50 = 67,5 кДж/кг.

Тогда расход теплоты на 1 кг испаренной влаги (или на 45,5 кг сухого воздуха) составит

Рис. 7.3. К задаче 7.6

7.7. Для сушки древесины используется влажный воздух с температурой 90 о С и относительной влажностью 5 %. Определить расход влажного воздуха, если относительная влажность воздуха на выходе из сушильной камеры 80 %, а количество испаренной влаги составляет 10 кг/ч. Изобразить процесс на диаграмме h–d .

Ответ: .

7.8. Для сушки материала используют влажный воздух с t 1 = 20 о С и относительной влажностью φ 1 = 60 %, предварительно нагревая его в калорифере до t 2 = 95 о С. Температура воздуха после сушильной камеры t 3 = 35 о С. Вычислить конечное влагосодержание, расход воздуха и количество необходимой теплоты на 1 кг испаряемой влаги.

Ответ: d 3 =33 г/кг с.в; ;

7.9. В воздухоохладитель поступает 100 кг/ч воздуха с температурой 80 о С и относительной влажностью 20 %. Определить часовое количество сконденсировавшейся влаги, если температура на выходе из охладителя 30 о С. Изобразить процесс на диаграмме h–d .

Воздух является смесью различных газов. Сухой воздух состоит из следующих:

Влажный воздух содержит в качестве дополнительного компонента пары воды. Эти пары присутствуют в окружающем воздухе в небольших количествах. Весовая пропорция паров воды в окружающем воздухе составляет от 0,1 до 2%. Несмотря на незначительное количество воды, присутствующей в воздухе, тем не менее, от влажности в большой мере зависит самочувствие людей и качество многих технологических процессов.

Закон Дальтона гласит, что сумма всех парциальных давлений pi равно общему давлению смеси газов Pобщ.

Так как все компоненты распределены равномерно по всему объему

Таким образом, решающим является пропорциональный объем газа, а не пропорциональный вес. Например, парциальное давление азота (с пропорциональным объемом 78%) при общем давлении 1013 мбар составляет 790 мбар.

Влажный воздух состоит из сухого воздуха и паро воды. Таким образом:

Парциальное давление водяного пара описывает текущее (моментальное) давление паров воды во влажном воздухе:

Примечание: В соответствии с VDI/VDE GMA, давление пара в дальнейшем будет обозначаться символом е.

Давление насыщенного водяного пара.

Давление насыщенного водяного пара Ps (мбар, гПа) описывает максимально возможное давление пара/концентрацию паров воды/парциальное давление водяного пара при определенной температуре. Если давление паров повышается повышается, или понижается температура, образуется конденсат:

Коэффициенты в соответствии с Магнусом (DIN 50010)

Давление насыщенного водяного пара [мбар]

Относительная влажность.

Относительная влажность (%ОВ) определяется как отношение между существующим парциальным давлением водяного пара Pw и давлением насыщенного водяного пара Ps при одинаковом давлении воздуха и одинаковой температуре и выражается в процентах. Относительная влажность показывает, сколько процентов от максимально возможного содержание водяного пара присутствует в воздухе в данный момент.

Относительная влажность выражается в процентном значении, в соответствии с этим определением насыщение достигается при 100% ОВ

Применение: Системы кондиционирования, особенно климат в помещениях.

Температура точки росы.

Температура точки росы (Ctd) – это температура, при достижении которой пары воды в воздухе начинают конденсироваться, т.е. существующее давление водяного пара Pw равняется давлению насыщенного водяного пара Ps. При падении температуры снижается способность воздуха удерживать пары воды.

Применение: В процессах мониторинга остаточной влажности (лучшее разрешение, чем при использовании шкалы %ОВ), а так же в чувствительных к выпадению конденсата процессах для мониторинга выпадения конденсата (температура процесса должна быть выше точки росы)

Абсолютная влажность.

Абсолютная влажность – это количество воды (г/м3) присутствующее в фиксированном объеме 1м3.

Применение: В процессах осушки, для измерения степени осушения

Удельная влажность.

Удельная влажность (г/кг) определяется как отношения массы присутствующей в воздухе воды к массе сухого воздуха.

Применение: Системы кондиционирования.

Температура шарика смоченного термометра.

Температура шарика смоченного термометра все еще является широко используемым параметром, поэтому мы сделали его одним из рассчитываемых параметров для приборов testo 6681/6381/6383.

Температура шарика смоченного термометра обычно определяется при помощи психрометров, которые так же измеряют температуру шарика сухого термометра (температуру процесса).

Классическое устройство психрометра:

Измерительный наконечник смоченного термометра обертывают тканью (как правило, сукном), которое увлажняют дистиллированной водой. Смоченный и сухой термометры помещают в воздушный поток и защищают от теплового излучения. Из-за испарения воды из ткани, температура смоченного термометра падает. Эта температура совместно с температурой сухого термометра является мерой влажности воздуха, которая может быть определена при помощи психрометрических таблиц.

Пример: Температура сухого термометра 22 С, в то время как смоченного – 19С, что составляет психрометрическую разницу 3К. Таким образом, относительная влажность воздуха по таблице составляет 75%.

Применение: кондиционированные камеры/шкафы, традиционные измерительные задачи.

Психрометрические диаграммы для применения в приложениях для кондиционирования воздуха.

Психрометрические диаграммы являются компактным представлением параметров воздуха и составляются по отношению к определенному уровню давления (как правило, к атмосферному давлению). Представленная здесь психрометрическая диаграмма показывает различные параметры влажности (относительную влажность, удельную влажность), а так же температуру и их зависимость друг от друга

Использование психрометрической диаграммы на примере «зимнего случая»/»летнего случая»

Зона комфорта (люди чувствуют себя при этой температуре и уровне влажности) находится между 20 и 26 С и 30 и 65 %ОВ (в соответствии и DIN 1964 и ASHARE)

Зимний случай.

Для того чтобы слишком холодный и сухой зимний воздух был приведен к условиям зоны комфорта, он сначала должен быть нагрет, а затем относительная влажность должна быть повышена, например с помощью адиабатического увлажнителя (воздух при этом охлаждается). Затем воздух снова подогревается и после обогревателя он уже находится в зоне комфорта (см. черные стрелки на диаграмме)

Летний случай.

Для того чтобы слишком теплый и влажный летний воздух был приведен к зоне комфорта, сначала он должен быть охлажден при помощи охладителя. При этом влага из воздуха выпадает в виде конденсата. Затем воздух снова подогревается и после обогревателя он уже находится в зоне комфорта (см. серые стрелки на диаграмме)

Зависимость параметров влажности от температуры и давления

Известно, что атмосфера Земли состоит из смеси газов (азота, кислорода и т. п.) и водяного пара. Его содержание в атмосфере характеризуется влажностью воздуха . Коли-чественная его оценка определяется абсо-лютной и относительной величинами.

Масса водяного пара, который находится при данной температуре в 1 м 3 воздуха, харак-теризует его абсолютную влажность .

Фак-тически это плотность водяного пара в воз-духе при определенной температуре, ведь m / V = ρ .

Влажность воздуха существен-но влияет на развитие флоры и фауны на Земле, жизнь чело-века. Влажность зависит от многих факторов — физическо-го состояния атмосферы, темпе-ратуры, близости морей и океа-нов, других водоемов и т. д.

Согласно закону Дальтона наличие водя-ного пара в атмосфере вызывает парци-альное давление, которое связано с плот-ностью водяного пара ρ соотношением, сле-дующим из уравнения Менделеева-Кла-пейрона :

p = ρ RT / M,

где R — универсальная газовая постоянная, T — температура воздуха, M — его молярная масса. Следовательно, парциальное давле-ние водяного пара может также характе-ризовать абсолютную влажность воздуха .

Абсолютную влажность возду-ха, выраженную через парци-альное давление, иногда на-зывают упругостью водяного пара .

Абсолютная влажность воздуха не дает возможности оценить степень насыщения воздуха водяным паром. Поэтому на прак-тике используют относительную характерис-тику влажности воздуха.

Относительная влаж-ность — это отношение парциального дав-ления водяного пара p при данной темпе-ратуре к давлению насыщенного пара при той же температуре p н:

φ = (p / p н) . 100%.

Как правило, относительную влаж-ность выражают в процен-тах.

Таким образом, чтобы определить отно-сительную влажность воздуха , необходимо знать парциальное давление пара при дан-ной температуре и давление насыщенного пара при этой же температуре.

Парциальное давление пара при данной температуре мож-но найти, определив точку росы.

Рис. 3.4. Точка росы

Пусть при определенной температуре воз-духа t 1 (рис. 3.4) водяной пар имеет пар-циальное давление p 1 (точка A). Если воздух охлаждать при том же давлении, то пар будет приближаться к состоянию насыще-ния, поскольку он зависит от температу-ры — чем она ниже, тем меньше будет давление насыщенного пара. В точке B во-дяной пар становится насыщенным, начи-нает конденсироваться; говорят, выпадает роса.

Температура t р, до которой следует изобарно охладить воздух данной влажности, чтобы водяной пар стал насыщенным, на-зывается точкой росы .

Зная температуру точки росы , с помо-щью таблицы можно определить парциаль-ное давление водяного пара воздуха — оно равно давлению насыщенного пара при тем-пературе, равной точке росы.

Таблица 1. Давление и плотность насыщен-ного водяного пара

t , ° C

p н , кПа

ρ н , Кг /м 3

t , ° C

p н , кПа

ρ н , Кг /м 3

0,0048 На этой странице материал по темам:

Какое значение имеет влажность воздуха для жизни на земле кротко
Физика атмосферы и точка росы
Точка росы формула физика
Какое значение имеет влажность воздуха в жизни человека кратко

Вопросы по этому материалу:

Водяной пар в атмосфере. Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара.

Парциальное давление водяного пара. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара. Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления паскалях — или миллиметрах ртутного столба.

Относительная влажность. По парциальному давлению водяного пара еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды (или ее конденсация) и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре далек от насыщения, — относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха называют отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

Точка росы. Охлаждение ненасыщенного пара при постоянном давлении рано или поздно превратит его в насыщенный пар. В этом можно убедиться, если посмотреть на график зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры (рис. 56).

Пусть при температуре парциальное давление водяного пара равно Состояние пара изобразится при этом точкой А. При охлаждении до температуры при пар станет насыщенным и его состояние изобразится точкой В. Температуру при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы.

При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.

Точка росы характеризует влажность воздуха, так как она позволяет определить парциальное давление водяного пара и относительную влажность. В самом деле, если точка росы известна, то тем самым известно парциальное давление водяного пара Его можно найти с помощью таблицы, в которой приведены значения давления насыщенного пара при различных температурах (см. таблицу на форзаце). Давление насыщенного пара соответствующее температуре также определяется с помощью таблицы. Зная находим относительную влажность:

Гигрометры. Влажность воздуха измеряют с помощью особых приборов: гигрометров и психрометров.

Конденсационный гигрометр позволяет непосредственно определять точку росы. Простейший прибор этого типа представляет собой металлическую коробку К, передняя стенка С которой хорошо отполирована (рис. 57). Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость — эфир — и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г, вызывают сильное испарение йфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки С. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение

давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность с помощью таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры.

Другой гигрометр, волосной, основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительном влажности

Психрометр. Психрометр состой из двух термометров (рис. 58). Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и тем более высокую температуру показывает термометр, окруженный полоской влажной ткани. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур обоих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха. Психрометр позволяет определять влажность с большей точностью, чем гигрометр.

Значение влажности. От влажности воздуха зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях наряду с температурой и давлением воздуха поддерживается также наиболее благоприятная для человека относительная влажность

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1 %), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты. Испарение воды сопровождается, наоборот, поглощением теплоты.

В ткацком, кондитерском, табачном и других производствах для нормального течения процесса необходима определенная влажность. Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.

1. Что называют насыщенным паром? 2. Почему давление насыщенного пара не зависит от объема? 3. Почему давление насыщенного пара увеличивается с ростом температуры быстрее, чем давление идеального газа? 4. Почему температура кипения возрастает с увеличением давления? 5. Что называют критической температурой? 6. Дайте определение относительной влажности воздуха. 7. Как определить относительную влажность по известной точке росы?

Страница 18 из 23

Парциальное давление насыщенного водяного пара – максимаьная упругость водяных паров – при заданном барометрическом давлении является функцией только температуры t:

Его значения определяют экспериментальным путем и приводят в специальных таблицах . Кроме того, имеется ряд формул, аппроксимирующих зависимость Е от температуры. Например, формулы, приводимые в :

Над поверхностью льда при температуре от -60 о С до 0 о С

Над поверхностью чистой воды при температуре от 0 о С до 83 о С

Нормальным для пребывания человека гигиенистами считается диапазон относительной влажности от 30% до 60%. При относительной влажности воздуха выше 60% испарение влаги с кожи человека затруднено и его самочувствие ухудшается. При более низкой относительной влажности воздуха, чем 30% испарение с поверхности кожи и слизистых оболочек человека усиливается, что вызывает сухость кожи, першение в горле, способствующие простудным заболеваниям.

При повышении температуры воздуха заданной абсолютной влажности его относительная влажность понижается, так как в соответствии с формулой (2.36) величина парциального давления водяного пара останется без изменения, а давление насыщения возрастет из-за увеличения температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха относительная влажность возрастет вследствие снижения величины давления насыщения Е. По мере остывания воздуха при некоторой его температуре, когда е п станет равно Е, относительная влажность воздуха станет равной 100%, то есть воздух достигнет полного насыщения водяным паром. Температура t р, о С, при которой воздух с определенной абсолютной влажностью находится в состоянии полного насыщения, называется точкой росы. Если воздух будет охлаждаться ниже точки росы, то, часть влаги начнет конденсироваться из воздуха. Воздух при этом будет оставаться насыщенным водяным паром, а давление насыщения воздуха Е соответственно достигнутой температуре будет снижаться. Причем температура воздуха в каждый момент времени будет точкой росы для сформировавшейся абсолютной влажности воздуха.

При соприкосновении влажного воздуха с внутренней поверхностью наружного ограждения, имеющей температуру τ в ниже точки росы воздуха t р, на этой поверхности будет конденсироваться водяной пар. Таким образом, условиями отсутствия выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения и в его толще является поддержание температуры выше точки росы, а это означает, что парциальное давление водяных паров в каждой точке сечения ограждения должно быть меньше давления насыщения.

Давление насыщенного пара. Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Зависимость парциального давлнеия водяного па-ра от измеенний температуры приведена на рис. 3.

АБСОЛЮТНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА f

Абсолютная влажность возудха в воздухонепрони-цаемом замкнутом прострнастве не зависит от темпе-

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДЯНОГО ПАРА р

ности воздхуа. Таким образом, полуачем уравне-

ние р =рнас.

ТОЧКА РОСЫ ВОДЯНОГО ПАРА т

Нефть и нефтепродукты характеризуются определенным давлением насыщенных паров, или упругостью нефтяных паров. Давление насыщенных паров является нормируемым показателем для авиационных и автомобильных бензинов, косвенно характеризующим испаряемость топлива, его пусковые качества, склонность к образованию паровых пробок в системе питания двигателя.

Для жидкостей неоднородного состава, таких, как бензины, давление насыщенных паров при данной температуре является сложной функцией состава бензина и зависит от объема пространства, в котором находится паровая фаза. Поэтому для получения сравнимых результатов практические определения необходимо проводить при стандартной температуре и постоянном соотношении паровой и жидкой фаз. С учетом изложенного выше давлением насыщенных паров топлив называют давление паровой фазы топлива, находящейся в динамическом равновесии с жидкой фазой, измеренное при стандартной температуре и определенном соотношении объемов паровой и жидкой фаз. Температура, при которой давление насыщенных паров становится равным давлению в системе, называется температурой кипения вещества. Давление насыщенных паров резко увеличивается с повышением температуры. При одной и той же температуре большим давлением насыщенных паров характеризуются более легкие нефтепродукты.

В настоящее время существует несколько способов определения ДНП веществ, которые можно разделить на следующие группы:

Статический метод.
Динамический метод.
Метод насыщения движущегося газа.
Метод изучения изотерм.
Метод эффузии Кнудсена.
Хроматографический метод.

Статический метод

Статический метод является наиболее распространенным, т.к. приемлем при измерении ДНП веществ в широком интервале температур и давлений. Сущность метода заключается в измерении давлении пара, находящегося в равновесии со своей жидкостью при определенной температуре. Давление можно измерить либо манометрами (пружинными, ртутными, грузопоршневыми, водяными), либо с помощью специальных датчиков (тензометрических, электрических и т.д.), позволяющих провести пересчёт на давление, либо расчётным путём, когда известно количество вещества в определённом объёме. Наибольшее распространение получил метод с использованием различных манометров, так называемый прямой статический метод. В этом случае исследуемое вещество заливается в пьезометр (или какую-либо ёмкость), помещается в термостат, позволяющий поддерживать определённую температуру, и с помощью манометра производит измерение ДНП. Причём подсоединение манометра может осуществляться как по жидкой фазе, так и по газовой. При подсоединении манометра по жидкой фазе учитывается поправка на гидростатический столб жидкости. Подсоединение измерительного прибора обычно осуществляется через разделитель, в качестве которого используют ртутные затворы, мембраны, сильфоны и т.д.

На основе прямого статического метода создан ряд эксперименальных установок для исследования ДНП нефтепродуктов.

В нефтепереработке вследствие своей простоты широкое применение получил стандартный метод с использованием бомбы Рейда (ГОСТ 1756-2000). Бомба состоит из двух камер: топливной 1 и воздушной 2 с соотношением объемов соответственно 1:4, соединенных с помощью резьбы. Давление, создаваемое парами испытуемого топлива, фиксируется манометром 3, прикрепленным к верхней части воздушной камеры. Испытание проводят при температуре 38,8°С и давлении 0,1 МПа, обеспечиваемой специальной термостатированной баней.

Давление насыщенных паров испытуемой жидкости определяют по формуле:

Определение давления паров в бомбе Рейда дает приближенные результаты, служащие только для сравнительной оценки качества моторных топлив.

К достоинствам прибора относится простота конструкции и экспериментирования, к недостаткам — постоянное соотношение жидкой и паровой фаз и грубость метода (погрешность определения ДНП бензинов достигает 15-20%).

Более точным вариантом измерения ДНП статическим методом является способ Сорреля-НАТИ. По этому методу можно определять абсолютные значения давления насыщенных паров и при отрицательных температурах. Достоинством способа является возможность измерения ДНП при различных соотношениях жидкой и паровой фаз, а также в присутствии или отсутствии растворённых в веществе воздуха и газов. К недостаткам следует отнести сложность, применимость лишь в специальных лабораториях и относительно большую погрешность измерения ДНП (до 5%).

Расхождения между дайными, полученными с помощью бомбы Рейда и методом НАТИ, составляют 10-20 %.

Динамический метод

Динамический метод основан на измерении температуры кипения жидкости при определенном давлении. Существующие экспериментальные установки на основе динамического метода используют в своих конструкциях эбулиометры. Это приборы, основанные на принципе орошения термометра парожидкостной смесью. Динамический метод разрабатывался для исследования ДНП чистых веществ, для которых температура кипения — величина фиксированная, и не использовался для измерения давления насыщенных нефтепродуктов, температура кипения которых меняется по мере выкипания компонентов. Известно, что промежуточное положение между чистыми веществами и смесями занимают узкокипящие нефтяные фракции. Диапазон измерения давления динамическим методом обычно невелик — до 0,15- 0,2 МПа. Поэтому в последнее время предпринимаются попытки применить динамический метод для исследования ДНП узких нефтяных фракций.

Метод насыщения движущегося газа

Метод насыщения движущегося газа применяется в случае, когда ДНП вещества не превышает нескольких мм.рт.ст. Недостатком метода является относительно большая погрешность экспериментальных данных и необходимость знания молекулярного веса исследуемого вещества. Суть метода заключается в следующем: через жидкость пропускается инертный газ и насыщается парами последней, после чего поступает в холодильник, где поглощенные пары конденсируются. Зная количество газа и поглощенной жидкости, а также их молекулярные веса, можно подсчитать упругость насыщенных паров жидкости.

Метод изучения изотерм

Метод изучения изотерм даёт наиболее точные, по сравнению с другими способами, результаты, особенно при высоких температурах. Этот способ заключается в исследовании зависимости между давлением и объёмом насыщенного пара при постоянной температуре. В точке насыщения изотерма должна иметь излом, превращаясь в прямую. Считается, что этот метод пригоден для измерения ДНП чистых веществ и непригоден для многокомпонентных, у которых температура кипения — величина неопределённая. Поэтому он не получил распространения при измерении ДНП нефтепродуктов.

Метод эффузии Кнудсена

Метод эффузии Кнудсена применим в основном для измерения очень низких давлений (до 100 Па). Этот метод даёт возможность находить скорость эффузии пара по количеству конденсата при условии полной конденсации эффундирующего вещества. Установки, основанные на этом методе, имеют следующие недостатки: они являются установками однократного измерения и требуют разгерметизации после каждого измерения, что при наличии легкоокисляющихся и нестойких веществ нередко приводит к химическому превращению исследуемого вещества и искажению результатов измерений. Создана экспериментальная установка, лишенная указанных недостатков, но сложность конструкции позволяет применить её только в специально оснащенных лабораториях. Этот метод применяется в основном для измерения ДНП твёрдых веществ.

Метод эффузии Кнудсена

Хроматографический метод определения ДНП веществ начал разрабатываться сравнительно недавно. В этом методе определение ДНП нефтепродуктов основано на полном хроматографическом анализе жидкости и подсчёте суммы парциальных давлений всех компонентов смеси. Метод определения ДНП индивидуальных углеводородов и фракций нефтепродуктов, основан на развитых авторами представлениях о физико-химическом индексе удерживания и понятия специфичности фаз. Для этой цели надо иметь или капиллярную хроматографическую колонку с большой разделяющей способностью, либо литературные данные об индексах удерживания изучаемых соединений.

Однако, при анализе таких сложных смесей углеводородов, как нефтепродукты, возникают трудности не только при разделении углеводородов, относящихся к различным классам, но и при идентификации отдельных компонентов этих смесей.

Пересчет давления насыщенных паров

В технологических расчетах часто приходится производить пересчет температур с одного давления на другое или давления при изменении температуры. Для этого имеется множество формул. Наибольшее применение получила формула Ашворта:

Уточненная В. П. Антонченковым формула Ашворта имеет вид:

Для пересчета температуры и давления удобно также пользоваться графическими методами.

Наиболее распространенным графиком является график Кокса , который построен следующим образом. Ось абсцисс представляет собой логарифмическую шкалу, на которой отложены величины логарифма давления (lgP ), однако для удобства пользования на шкалу нанесены соответствующие им значения Р . На оси ординат отложены значения температуры. Под углом 30° к оси абсцисс проведена прямая, обозначенная индексом «Н 2 0 », которая характеризует зависимость давления насыщенных паров воды от температуры. При построении графика из ряда точек на оси абсцисс восстанавливают перпендикуляры до пересечения с прямой Н 2 0 и полученные точки переносят на ось ординат. На оси ординат получается шкала, построенная по температурам кипения воды, соответствующим различным давлениям ее насыщенных паров. Затем для нескольких хорошо изученных углеводородов берут ряд точек с заранее известными температурами кипения и соответствующими им значениями давления насыщенных паров.

Оказалось, что для алканов нормального строения графики, построенные по этим координатам, представляют собой прямые линии, которые все сходятся в одной точке (полюсе). В дальнейшем достаточно взять любую точку с координатами температура — давление насыщенных паров углеводорода и соединить с полюсом, чтобы получить зависимость давления насыщенных паров от температуры для этого углеводорода.

Несмотря на то что график построен для индивидуальных алканов нормального строения, им широко пользуются в технологических расчетах применительно к узким нефтяным фракциям, откладывая на оси ординат среднюю температуру кипения этой фракции.

Для пересчета температур кипения нефтепродуктов с глубокого вакуума на атмосферное давление используется номограмма UOP , по которой, соединив две известные величины на соответствующих шкалах графика прямой линией, получают на пересечении с третьей шкалой искомую величину Р или t . Номограммой UOP в основном пользуются в лабораторной практике.

Давление насыщенных паров смесей и растворов в отличие от индивидуальных углеводородов зависит не только от температуры, но и от состава жидкой и паровой фаз. Для растворов и смесей, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона, общее давление насыщенных паров смеси может быть вычислено по формулам:

В области высоких давлений, как известно, реальные газы не подчиняются законам Рауля и Дальтона. В таких случаях найденное расчетными или графическими методами давление насыщенных паров уточняется с помощью критических параметров, фактора сжимаемости и фугитивности.

Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа.

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА(уч.10кл.стр.294-295,уч.8кл.стр.46-47)

Понятие влажности воздуха и ее зависимость от температуры

Определение относительной влажности. Формула. Единицы измерения.

Точка росы

Определение относительной влажности через давление насыщенных паров. Формула

Гигрометры и психрометры

Парциальное давление водяного пара (или упругость водяного пара)

Атмосферный воздух представляет смесь различных газов и водяного пара.

Парциально давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха.

Выражают в единицах давления – Па или в мм.рт.ст.

Абсолютная влажность воздуха

Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в 1м3 воздуха при данных условия.

Обозначение — ρ

Это – плотность водяного пара.

Относительная влажность воздуха

Чем меньше относительная влажность, тем суше воздух и тем интенсивней происходит испарение.

Перейти на страницу:

«Физика — 10 класс»

Как вы думаете, что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объём: например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной?

При сжатии пара равновесие начнёт нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнёт переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежних своих значений. Следовательно,

концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объёма.

Так как давление пропорционально концентрации молекул (р = nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объёма.

Давление р н. п пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара .

При сжатии насыщенного пара всё большая часть его переходит в жидкое состояние. Жидкость данной массы занимает меньший объём, чем пар той же массы. В результате объём пара при неизменной его плотности уменьшается.

Газовые законы для насыщенного пара несправедливы (при любом объёме при постоянной температуре давление насыщенного пара одинаково). В то же время состояние насыщенного пара достаточно точно описывается уравнением Менделеева-Клапейрона.

Ненасыщенный пар

>Если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют ненасыщенным .

При уменьшении объёма (рис. 11.1) давление ненасыщенного пара увеличивается (участок 1-2) подобно тому, как изменяется давление при уменьшении объёма идеального газа. При определённом объёме пар становится насыщенным, и при дальнейшем его сжатии происходит превращение его в жидкость (участок 2-3). В этом случае над жидкостью уже будет находиться насыщенный пар.

Как только весь пар превратится в жидкость, дальнейшее уменьшение объёма вызовет резкое увеличение давления (жидкость малосжимаема).

Однако пар превращается в жидкость не при любой температуре. Если температура выше некоторого значения, то, как бы мы ни сжимали газ, он никогда не превратится в жидкость.

>Максимальная температура, при которой пар ещё может превратиться в жидкость, называется критической температурой .

Каждому веществу соответствует своя критическая температура, у гелия T кр = 4 К, у азота T кр = 126 К.

Состояние вещества при температуре выше критической называется газом ; при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость, — паром .

Свойства насыщенного и ненасыщенного пара различны.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры.

Состояние насыщенного пара, как показывает опыт, приближённо описывается уравнением состояния идеального газа (10.4), а его давление определяется формулой

р н. п = nkT. (11.1)

С ростом температуры давление растёт

Так как давление насыщенного пара не зависит от объёма то, следова тельно, оно зависит только от температуры.

Однако зависимость давления р н. п от температуры Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объёме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растёт быстрее, чем давление идеального газа (рис. 11.2, участок кривой АВ). Это становится очевидным, если провести изохоры идеального газа через точки А и В (штриховые прямые). Почему это происходит?

При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле (11.1) давление насыщенного пара растёт не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара.

В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма при постоянной температуре) изменяется масса пара.

Почему составляются таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры и нет таблиц зависимости давления газа от температуры?

Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.

Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объёме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис. 11.2, участок кривой ВС).

Кипение.

По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объёму жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность.

Кипение — это процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости при температуре кипения.

При каких условиях начинается кипение?

На что расходуется при кипении подводимое к жидкости тепло с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Температура кипения жидкости остаётся постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение её в пар.

В жидкости всегда присутствуют растворённые газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создаёт характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на её поверхность. Пузырёк пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри его немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.

Обратим внимание на то, что испарение жидкости происходит и при температурах, меньших температуры кипения, но только с поверхности жидкости, при кипении же образование пара происходит по всему объёму жидкости.

Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается и становится чуть больше давления в жидкости.

Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

Так, в паровом котле при давлении, достигающем 1,6 10 6 Па, вода не кипит и при температуре 200 °С. В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах — автоклавах (рис. 11.3) кипение воды также происходит при повышенном давлении. Поэтому температура кипения жидкости значительно выше 100 °С. Автоклавы применяют, например, для стерилизации хирургических инструментов, ускорения приготовления пищи (скороварка), консервации пищи, проведения химических реакций.

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения.

Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре. При подъёме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) давление приближённо равно 4 10 4 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примерно при 70 °С. Сварить мясо в этих условиях невозможно.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от свойств жидкости. При одной и той же температуре давление насыщенного пара разных жидкостей различно.

Например, при температуре 100 °С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути — всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Так как кипение происходит при той же температуре, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению, то вода при 100 °С закипает, а ртуть нет. Кипит ртуть при температуре 357 °С при нормальном давлении.

Зависимость давления насыщенных паров от температуры

В эту форму уравнения хорошо укладываются зависимости давления насыщенного пара от температуры для очень многих веществ. Некоторые данные для расчета приведены в табл. 8.2. [c.261]

Подобным образом можно найти также зависимость давления насыщенного пара от температуры, зависимость электродвижущей силы элемента от температуры и т. д. (см. задачи 5.1, 5.2). [c.100]

Методом циклов установить зависимость давления насыщенного пара от температуры. [c.117]

Зависимость давления насыщенного пара от температуры определяется формулой Клапейрона— Клаузиуса, из которой следует, что поскольку и» > у, то давление насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (рис. 8.31). [c.266] Когда экспериментально определить зависимость теплоты парообразования от температуры довольно сложно, изучают экспериментальную зависимость давления насыщенного пара от температуры и уже затем, по уравнению (7.24) или (7.27) определяют величину г. Когда величина г определяется относительно легко, вычисляют, как изменяется температура превращения при изменении давления. В ряде случаев, касающихся испарения жидкости, уравнение (7.21) также может быть приведено к виду уравнения (7.26) и использоваться в инженерных расчетах (в силу v [c.96] Зависимость давления насыщенных паров от температуры для некоторых жидкостей [c.190]
Содержание. Изучение зависимости давления насыщенного пара от температуры для воды и бензола при давлениях ниже атмосферного. Расчет теплоты па-ро-образования. [c.136]

По результатам опыта можно построить графики зависимости давления насыщенного пара от температуры [c.139]

Зависимость давления насыщенного пара от температуры для некоторых жидкостей при соотношении жидкой и паровой фаз 1 4 дана в табл. 3. Упругость насыщенных паров для применяемых в гидросистемах минеральных масел можно принять при температуре 50° С, равной примерно 0,02 кГ/см [5]. [c.9]

В уравнениях (3-3) и (3-4) Aq, Во,…,А, В,…, К —есть постоянные величины. Для получения аналитической зависимости давления насыщенных паров от температуры жидкости используют уравнение (3-4), в котором постоянные А, В, С,…, К легко находятся с помощью использования опытных данных, приведенных в табл. 3-1—3-4 и табл. I приложения. [c.129]

I Это уравнение широко используется как для описания зависимости давления насыщенного пара от температуры, так и для определения и из данных по давлению пара. [c.65]

Зависимость давления насыщенного пара от температуры жидкости, выражаемая формулой Клапейрона — Клаузиуса, является существенно нелинейной. Начальное давление в манометрической системе конденсационных термометров определяется родом наполнителя и начальным значением шкалы термометра. Для данного наполнителя верхний предел шк.элы ограничен значением его критической температуры. Неравномерность шкалы термометра может устраняться принятием дополнительных конструктивных мер — введением ограничителей деформации манометрической пружины. [c.126]

Зависимость давления насыщенных паров от температуры показана на рис. 101 ив табл. 38. [c.166]

Для улучшения характеристик систем наддува и повышения их надежности (улучшения герметичности) в последнее время ведутся интенсивные работы по созданию более эффективных систем наддува, в частности с использованием летучих жидкостей. В процессе перехода из жидкого состояния в газообразное в ограниченном объеме происходит повышение давления, что используется для вытеснения топлива из бака. Постоянное давление наддува в такой системе может поддерживаться путем стабилизации температуры летучего вещества (фреона, аммиака и др.) так как каждой температуре соответствует вполне определенное давление насыщенных паров. Другими важнейшими характеристиками летучих жидкостей, кроме зависимости давления насыщенных паров от температуры, является плотность паров, совместимость с топливом (в случае проницаемости разделителей) и скрытая, теплота испарения. [c.139]

Зависимость давления насыщенных паров от температуры [c.206]

В табл. 3.8 приведены значения теплоемкости элегаза при разных температурах и давлении, а на рис. 3.7 дана зависимость давления насыщенных паров от температуры. [c.51]

Зависимость давления насыщенного пара от температуры определяется формулой Клапейрона-Клаузиуса (6-20) [c.163]

В следующей, очень большой, главе (в ней около 100 страниц) дается приложение механической теории теплоты к насыщенным парам . Здесь очень подробно рассматривается процесс получения пара, даются определения для сухого, влажного и перегретого пара и показываются их физические особенности. После этого излагается вопрос о зависимости давления насыщенного пара от температуры. Здесь записано …предыдущее показывает, что пар в насыщенном состоянии существенным образом отличается от газов . Дальше говорится об опытах Реньо по определению функциональной зависимости давления насыщенного пара от температуры и приводится установленная и.м формула [c.57]
Точка росы — температура, необходимая для появления первых капель жидкой фазы, зависит от парциального давления паров металла, которое по реакции (190) равно половине атмосферного ( 50,65 кН/м ), а в действительности, из-за разбавления другими газами достигает только 300—350 торр. Зависимость давления насыщенного пара от температуры (см. рнс. 67) позволяет предположить точку росы для цинка близ 800—850° С, однако в действительности она выше вследствие пересыщения, связанного с трудностью образования первых центров конденсации — зародышей новой жидкой фазы. [c.191]

Если кипение данной жидкости происходит при более высокой (или низкой) температуре, то величина уменьшается (или увеличивается). Это связано с зависимостью давления насыщенного пара от температуры (рис. 11.5.1) и условием кипения (п. 2°). Повышение или понижение температуры кипения за счет увеличения или уменьшения внешнего давления приводит к уменьшению или увеличению того количества теплоты, которое необходимо сообщить единице массы жидкости для превращения ее в пар в условиях кипения. [c.157]

Например, зависимость давления насыщенного пара от температуры хорошо описывается эмпирическим уравнением Антуана [c.104]

Конденсационные термометры используют экспериментальную зависимость давления насыщенного пара от температуры. Диапазоны измерения конденсационных термометров в криогенной области достаточно узки, например для гелиевых термометров 1—б К, для водородных 15—35 К. Точность измерения температуры зависит от точности определения градуировочной характеристики термометра. [c.78]

Такая экспоненциальная зависимость давления насыщенного пара от обрат-ной температуры характерна не только для твердых тел [c.129]

Необходимые для этого расчета величины удельных объемов жидкости и пара на линии насыщения v и v» могут быть взяты из таблиц термодинамических свойств водяного пара [Л. 5-2], а значения производной dpaldTa можно получить графически, дифференцируя полученную экспериментально зависимость давления насыщенного пара от температуры. В этом случае производная dptildTa определится как тангенс угла наклона касательной к кривой насыщения, построенной в координатах р—t в точке, для которой определяется теплота парообразования, [c.143]

Зависимость давления насыщенных паров от температуры для сплавов с содержанием в них калия 56 и 7бУо вес. (давление в миллиметрах ртутного столба) [c.132]

Зависимость давления насыщенных паров от температуры для сплавов тяжелых металлов до настоящего времени не исследована. Но для свинцово-висмутовых сплаво1в температура кипения при атмосферном давле- [c.132]

Уравнения состояния и таблицы. Впервые уравнение состояния для области перегретых паров до плотности ПО кг/м давления до 2 МПа, температур до 473 К было разработано Бен-нингом и Мак-Харнессом [2.35] на основе полученных ими опытных данных. Этими же авторами была предложена аналитическая зависимость давления насыщенных паров от температуры, экстраполяцией которой до критической точки получено значение критического давления. Применяя правило прямолинейного диаметра и используя экспериментальные данные об ортобари- ческих плотностях в работе [2.35] получено значение критической плотности. Температурные зависимости упругости пара, ортобарических плотностей предложены авторами экспериментальных исследований этих свойств [2.60, 2.56, 2.21], точность описания которых соответствует случайной погрешности экспериментов. В дальнейшем [5.47, 2.62, 2.13, 2.14] предлагались и другие уравнения, описываюш.ие уже совокупность опытных данных, указанных выше. [c.60]

Процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное называется испарением. Испарение, при котором давление паровой фазы равно внешнему давлению, называется кипением давление при этом называется давлением насыщенного пара. Зависимость температуры кипения Гкип от внешнего давления называется ортобулической кривой, а обратная зависимость давления насыщенных паров от температуры — кривой упругости пара. Кипение возможно в интервале от температуры тройной точки до критической температуры Гкр с увеличением давления Гкип увеличивается. Для многих веществ выполняется эмпирическое правило Гульберга—Гюн [c.192]

Это — уравнение Клапейрона — Клаузиуса. Как сказано, рУйГ— производная, взятая вдоль кривой равновесия например, в случае перехода жидкости в пар это — производная, взятая вдоль кривой зависимости давления насыщенного пара от температуры. [c.120]

Конденсационные манометрические термометры предназначены для измерения температур от —50 до -f300° . Термобаллон термометра примерно на 4 заполнен низкокипяпдей жидкостью, а остальная часть заполнена насыщенным паром этой жидкости. Количество жидкости в термобаллоне должно быть таким, чтобы при максимальной температуре не вся жидкость переходила в пар. В качестве рабочей жидкости применяются фреон-22, пропилен, хлористый метил, ацетон и этилбензол. Капилляр и манометрическая пружина заполняются, как правило, другой жидкостью. Давление в термосистеме конденсационного манометрического термометра будет равно давлению насыщенного пара рабочей жидкости, определяемому в свою очередь температурой, при которой находится рабочая жидкость, т. е. температурой измеряемой среды с помещенным в нее термобаллоном. Эта зависимость давления насыщения пара от температуры имеет нелинейный вид, она однозначная, когда измеряемая температура не превышает критическую. [c.23]

При применении метода пьезометра опыт можно проводить и так, чтобы и объем пьезометра и количество вещества, находящегося в нем, оставались постоянными, а изменялись только параметры вещества (температура и давление). В этом случае в опыте фиксируется ряд равновесных состояний на одной изохоре. Результаты измерений при изохорном нагревании в двухфазной области могут быть также использованы для получения зависимости давления насыщенного пара от его температуры [c.68]

Параметры критической точки, т. е. значения критического давления Ркр, критической температуры Гк и критического объема Vk находятся из опыта. Критическая температура Гкр определяется по температуре исчезновения мениска между жидкой и паровой фазой, а критическое давление — по величине давления фаз в этот момент. Точное определение критического объема представляет собой достаточно сложную задачу. Для определения 1 к можно использовать, например, отмеченный выше факт наличия в критической точке общей касательной у кривой, -выражающей зависимость давления насыщенного пара от теМ Пе рату-ры, и критической изохоры. Кроме того, t K может быть определен из вида кривой фазового равновесия на плоскости V—T. [c.231]

Свойства насыщенного пара — Давление в барах

Для полного стола — поверните экран!

20,531 25,63,38 614,46668 1,17,92 102,32 1,3 111,57 2698,97 270,9 270,99 645,8322 2718 520,0453030 0,177 663,9155 194 1970,73 464,6188 2,9036 900,3130 0,074

Абсолютное Давление	Точка кипения	Удельный объем (пар)	Плотность (пар)	Удельная энтальпия жидкой воды (явное тепло)		Удельная энтальпия пара (общее тепло)		Скрытая теплота испарения		Удельная теплоемкость
*(бар)*	*(^o C)*	*(м ³ / кг)*	*(кг / м ³)*	*(кДж / кг)*	*(ккал / кг)*	*(кДж / кг)*	*(ккал / кг)*	*(кДж / кг)*	*(ккал / кг)*	*(кДж / кг K)*
0.02	17,51	67,006	0,015	73,45	17,54	2533,64	605,15	2460,19	587,61	1,8644
0,03	24,10		0,03				45,622 0,03 24,12	2545,64	608,02	2444,65	583,89	1,8694
0,04	28.98	34.802	0,029	121,41	29,00	2554,51	610,13	2433.10	581,14	1,8736
0,05	32,90	28,194	0,035		137,99	2561,59	611,83	2423,82	578,92	1,8774
0,06	36,18	23.741	0,042	151,50	36,19	2567,51	613,24	2416,01	577,05	1,8808
0,07	39,02	0,049		2409,24	575,44	1,8840
0,08	41,53	18,105	0.055	173,87	41,53	2577,11	615,53	2403,25	574,01	1,8871
0,09	43,79	16,204	0,062	183,28		0,062		183,28			43,78	2397,85	572,72	1,8899
0,1	45,83	14,675	0,068	191.84	45,82	2584,78	617,36	2392,94	571,54	1,8927
0,2	60,09	7,650	0,131	251,46	60,06 5		251,46	60,06 5			563,30	1,9156
0,3	69,13	5,229	0,191	289,31	69,10	2625.43	627,07	2336,13	557,97	1,9343
0,4	75,89	3,993	0,250	317,65	75,87	2636,88	629,81		629,81
0,5	81,35	3,240	0,309	340,57	81,34	2645,99	631.98	2305,42	550,64	1,9654
0,6	85,95	2,732	0,366	359,93	85,97	2653,57	633,79	2293,64 5				2293,64	89,96	2,365	0,423	376,77	89,99	2660,07	635,35	2283.30	545,36	1,9919
0,8	93,51	2,087	0,479	391,73	93,56	2665,77	636,71	2274,05	543,15	2274,05	543,15	2,00	1,869	0,535	405,21	96,78	2670,85	637,92	2265,65	541.14	2,0156
1 ¹⁾	99,63	1,694	0,590	417,51	99,72	2675,43	639,02	539,30			2,0267	1,549	0,645	428,84	102,43	2679,61	640,01	2250,76	537,59	2.0373
1,2	104,81	1,428	0,700	439,36	104,94	2683,44	640,93	2244,08	535,99	2,0476
2,0476				449,19	107,29	2686,98	641,77	2237,79	534,49	2,0576
1.4	109,32	1,236	0,809	458,42	109,49	2690,28	642,56	2231,86	533,07	2,0673
1,5	111,37
1,5	111,37	2693,36	643,30	2226,23	531,73	2,0768
1,6	113.32	1,091	0,916	475,38	113,54	2696,25	643,99	2220,87	530,45	2,0860
1,7	115,17	1,031	115370	644,64	2215,75	529,22	2,0950
1,8	116,93	0.977	1,023	490,70	117,20	2701,54	645,25	2210,84	528,05	2,1037
1,9	118,62	0,929	1,076	118,62	2206,13	526,92	2,1124
2	120,23	0,885	1.129	504,71	120,55	2706,29	646,39	2201,59	525,84	2,1208
2,2	123,27	0,810	1,235	517,63	1,235	517,63		2192,98	523,78	2,1372
2,4	126,09	0,746	1,340	529.64	126,50	2714,55	648,36	2184,91	521,86	2,1531
2,6	128,73	0,693	1,444	540,88	129,17		2184		129,17	2,1685
2,8	131,20	0,646	1,548	551,45	131.71	2721,54	650,03	2170,08	518,32	2,1835
3	133,54	0,606	1,651	561,44	134,10	2724,66	650,77					2,1981
3,5	138,87	0,524	1,908	584,28	139,55	2731.63	652,44	2147,35	512,89	2,2331
4	143,63	0,462	2,163	604,68	144,43	2737,63	653,87	2737,63	653,87
4,5	147,92	0,414	2,417	623,17	148,84	2742,88	655.13	2119,71	506,29	2,2983
5	151,85	0,375	2,669	640,12	152,89	2747,54	656,24	2107,42	9	9	9		155,47	0,342	2,920	655,81	156,64	2751,70	657,23	2095.90	500.60	2,3585
6	158,84	0,315	3,170	670,43	160,13	2755,46	658,13	2085,03	498,00	6,5873		6,5873	0,292	3,419	684,14	163,40	2758,87	658,94	2074,73	495.54	2,4152
7	164,96	0,273	3,667	697,07	166,49	2761,98	659,69	2064,92	493,20	2.4424	493.20	2.4424	3,915	709,30	169,41	2764,84	660,37	2055,53	490,96	2.4690
8	170,42	0,240	4,162	720,94	172,19	2767,46	661,00	2046,53	488,80	2,4951
8,527		0,29	732,03	174,84	2769,89	661,58	2037,86	486,73	2,5206
9	175.36	0,215	4,655	742,64	177,38	2772,13	662,11	2029,49	484,74	2,5456
9,5	177,67	0,2001			177,67	0,2001		2774,22	662,61	2021,40	482,80	2,5702
10	179,88	0.194	5,147	762,60	182,14	2776,16	663,07	2013,56	480,93	2,5944
11	184,06	0,177	5,638	184,06	5,638	781,11	271,11	1998,55	477,35	2,6418
12	187,96	0,163	6.127	798,42	190,70	2782,73	664,64	1984,31	473,94	2,6878
13	191.60	0,151	6,617,5		814,68			6,617	814,68	470,70	2,7327
14	195,04	0,141	7,106	830.05	198,26	2787,79	665,85	1957,73	467,60	2,7767
15	198,28	0,132	7,596	844,64	201,74			201,74	2,8197
16	201,37	0,124	8,085	858,54	205.06	2791,73	666,79	1933,19	461,74	2,8620
17	204,30	0,117	8,575	871,82	208,23	2793,17		2793,37
18	207,11	0,110	9,065	884,55	211,27	2794.81	667,53	1910,27	456,26	2,9445
19	209,79	0,105	9,556	896,78	214,19	2796,09	667,83
20	212,37	0,100	10,047	908,56	217,01	2797,21	668.10	1888,65	451,10	3,0248
21	214,85	0,095	10,539	919,93	219,72	2798,18	668,33	448,25 0			448,25		228,25	217,24	0,091	11,032	930,92	222,35	2799,03	668,54	1868.11	446,19	3,1034
23	219,55	0,087	11,525	941,57	224,89	2799,77	668,71	1858,20	443,82	1858,20	443,82		443,82		0,083	12,020	951,90	227,36	2800,39	668,86	1848,49	441.50	3,1805
25	223,94	0,080	12,515	961,93	229,75	2800,91	668,99	1838,98	439,23	3,2187				13,012	971,69	232,08	2801,35	669,09	1829,66	437,01	3.2567
27	228,06	0,074	13,509	981,19	234,35	2801,69	669,17	1820,50	434,82	3,2944
	990,46	236,57	2801,96	669,24	1811,50	432,67	3,3320
29	231.96	0,069	14,508	999,50	238,73	2802,15	669,28	1802,65	430,56	3,3695
30	233,84	0,067 1009	233,84	0,067 1009	2802,27	669,31	1793,94	428,48	3,4069

¹⁾ 1 бар абс. = 0 бар ман. = 100 кПа абс. = Атмосферное давление

Вакуумный пар является общим термином насыщенный пар при температуре ниже 100 ° C .

Пример — Кипящая вода при

100 ^o C , 0 бар (100 кПа) Атмосферное давление

При атмосферном давлении (0 бар изб., Абсолютное давление 1 бар) вода кипит при 100 ^o C и 417,51 кДж энергии требуется для нагрева 1 кг воды от 0 ^o C до температуры кипения 100 ^o C .

Следовательно, удельная энтальпия воды при 0 бар г (абсолютная 1 бар ) и 100 ^o C равна 417.51 кДж / кг .

Еще 2257,92 кДж энергии требуется для испарения 1 кг воды при 100 ^o C в 1 кг пара при 100 ^o C . Следовательно, при 0 бар г ( абс. 1 бар ) удельная энтальпия испарения составляет 2257,19 кДж / к г.

Полная удельная энтальпия пара при 0 бар манометра составляет:

ч _с = (417.51 кДж / кг) + (2257,92 кДж / кг)
= 2675,43 кДж / кг

Пример — Кипящая вода при

170 ^o C и 7 бар (700 кПа) Атмосферное давление

Пар при атмосферное давление имеет ограниченное практическое применение, поскольку оно не может быть передано собственным давлением по паропроводу к точкам использования. В парораспределительной системе давление всегда превышает 0 бар ман.

При 7 бар изб. ( абсолютных 8 бар ) температура насыщения воды составляет 170.42 ^o С . Для повышения температуры воды до точки насыщения 7 бар изб. требуется больше тепловой энергии, чем требуется, когда вода находится под атмосферным давлением. Согласно таблице 720,94 кДж требуется для подъема 1 кг воды с 0 ^o C до температуры насыщения 170 ^o C .

Тепловая энергия (энтальпия испарения), необходимая при 7 бар изб. для превращения воды в пар, на самом деле меньше, чем требуется при атмосферном давлении.Удельная энтальпия парообразования уменьшается с увеличением давления пара. Теплота испарения составляет 2046,53 кДж / кг при 7 бар изб. .

Примечание! Удельный объем пара уменьшается с увеличением давления — и количество тепловой энергии, распределяемой таким же объемом, увеличивается. Чем выше давление, тем больше энергии можно передать в парораспределительной системе.

Свойства насыщенного пара — британские единицы

Явное, скрытое и полное тепло в испаряемой воде — паре — при различных манометрических давлениях и температурах кипения.

20.1 16.5 11.9 1175 4.91 1197 1.92 1202 900 1204 900 120 1203 0.44 0,27

Манометрическое давление (фунт / кв. Дюйм)	Температура (^o F)	Удельный объем насыщенного пара (фут ³ / фунт)				Энтальпия 8
Манометрическое давление (фунт / кв. Дюйм)	Температура (^o F)	Удельный объем насыщенного пара (фут ³ / фунт)	Насыщенная жидкость (БТЕ / фунт)	Испаренная (БТЕ / фунт)	Насыщенный пар (БТЕ / фунт)
25 (дюймы ртутного вакуума)		142	102	1017	1119
20 (дюймы ртутного вакуума)	162	73.9	129	1001	1130
15 (дюймы ртутного вакуума)	179	51,3	147	990	1137
10 (дюймы ртутного вакуума)	192	39,4	160	982	1142
5 (дюймы ртутного вакуума)	203	31,8	171	976	1147
0 ¹⁾	212	26.8	180	970	1150
1	215	25,2	183	968	1151
2	219	23,5	187	966
3	222	22,3	190	964	1154
4	224	21,4	192	962	1154
5		227	195	960	1155
6	230	19,4	198	959	1157
7	232	18,7	200	957	1157
8	233	18,4	201	956	1157
9	237	17,1	205	954	1159
10		239	207	953	1160
12	244	15,3	212	949	1161
14	248	14,3	216	1163 947
16	252	13,4	220	944	1164
18	256	12,6	224	941	1165
20		259	227	939	1166
22	262	11,3	230	937	1167
24	265	10,8	233	934	11,3	233	934
26	268	10,3	236	933	1169
28	271	9,85	239	930	1169
30	27 900 9.46	243	929	1172
32	277	9,1	246	927	1173
34	279	8,75	248	110073
36	282	8,42	251	923	1174
38	284	8,08	253	922
40	286 7.82	256	920	1176
42	289	7,57	258	918	1176
44	291	7,31	260	917	11
46	293	7,14	262	915	1177
48	295	6,94	264	914	1178
50	29 900 6.68	267	912	1179
55	300	6,27	271	909	1180
60	307	5,84	277	906
65	312	5,49	282	901	1183
70	316	5,18	286	898	1184
75	320	290	895	1185
80	324	4,67	294	891	1185
85	328	4,44	298	889	11
90	331	4,24	302	886	1188
95	335	4,05	305	883	1188
100	338	338 900 3.89	309	880	1189
105	341	3,74	312	878	1190
110	344	3,59	316	875
115	347	3,46	319	873	1192
120	350	3,34	322	871	1193
125	353	353 3.23	325	868	1193
130	356	3,12	328	866	1194
135	358	3,02	330	864	1194
140	361	2,92	333	861	1194
145	363	2,84	336	859	1195
150	366 2.74	339	857	1196
155	368	2,68	341	855	1196
160	371	2,6	344	853
165	373	2,54	346	851	1197
170	375	2,47	348	849
175	377 2.41	351	847	1198
180	380	2,35	353	845	1198
185	382	2,29	355	843
190	384	2,24	358	841	1199
195	386	2,19	360	839	1199
200		388 900 2.14	362	837	1199
205	390	2,09	364	836	1200
210	392	2,05	366	1200 834
215	394	2	368	832	1200
220	396	1,96	370	830	1200
225		397	372	828	1200
230	399	1,89	374	827	1201
235	401	1,85	376	825	120
240	403	1,81	378	823	1201
245	404	1,78	380	822
250				406 1.75	382	820	1202
255	408	1,72	383	819	1202
260	409	1,69	385	817
265	411	1,66	387	815	1202
270	413	1,63	389	814	1203
275		1.6	391	812	1203
280	416	1,57	392	811	1203
285	417	1,55	394	809
290	418	1,53	395	808	1203
295	420	1,49	397	806	1203
300	4200 1.47	398	805	1203
305	423	1,45	400	803	1203
310	425	1,43	402	802	1,43	402	802
315	426	1,41	404	800	1204
320	427	1,38	405	799
325	429 1.36	407	797	1204
330	430	1,34	408	796	1204
335	432	1,33	410	794
340	433	1,31	411	793	1204
345	434	1,29	413	791	1204
350	43 1.28	414	790	1204
355	437	1,26	416	789	1205
360	438	1,24	417	788 9005
365	440	1,22	419	786	1205
370	441	1,2	420	785	1205
375	442 1.19	421	784	1205
380	443	1,18	422	783	1205
385	445	1,16	424	781
390	446	1,14	425	780	1205
395	447	1,13	427	778	1205
40035		1.12	428	777	1205
450	460	1	439	766	1205
500	470	0,89	453	751	120
550	479	0,82	464	740	1204
600	489	0,74	475	728
650	9007 0.69	483	719	1202
700	505	0,64	491	710	1201
750	513	0,6	504	696	1200
800	520	0,56	512	686	1198
900	534	0,49	529	666	1195
1000	546	544	647	1191
1250	574	0,34	580	600	1180
1500	597	610	115567
1750	618	0,22	642	509	1151
2000	636	0,19	672	462	1134
2250		0.16	701	413	1114
2500	669	0,13	733	358	1091
2750	683	0,11	764	10 295
3000	696	0,08	804	213	1017
3206,2 ²⁾	705.40	—	—	—	—

¹⁾ Для стола используется атмосферное давление, кроме ²⁾

²⁾ Критическая точка — при 3206,2 psia и 705,40 ^o F пар и жидкость неразличимы. Никакого изменения состояния не происходит, когда давление повышается выше критической точки или когда добавляется тепло.В критической точке речь больше не идет о воде или паре, и невозможно разделить воду и пар.

1 фунт / кв. Дюйм (_{фунт на} / дюйм ²) = 6894,8 Па (Н / м ²) = 0,06895 бар

Примечание! Манометрическое давление = Абсолютное давление — Атмосферное давление

NTP — Нормальная температура и давление — определяется как 20 ^o C (293,15 K, 68 ^o F) и 1 атм (101,325 кН / м ², 101.325 кПа, 14,7 фунтов на квадратный дюйм, 0 фунтов на кв. Дюйм, 30 дюймов рт. Ст., 760 торр)

Вакуумный пар — это общий термин, используемый для насыщенного пара при температурах ниже 100 ° C .

Пример — Кипящая вода при

212 ^o F и 0 psig

При атмосферном давлении — 0 psig — вода закипает при 212 ^o F . 180 БТЕ / фунт энергии требуется для нагрева 1 фунта воды до температуры насыщения 212 ^o F .

Следовательно, при 0 psig и 212 ^o F — удельная энтальпия воды составляет 180 БТЕ / фунт .

Еще 970 БТЕ / фунт энергии требуется для испарения 1 фунта воды при 212 ^o F в пар при 212 ^o F . Следовательно, при 0 psig — удельная энтальпия испарения составляет 970 БТЕ / фунт .

Полная удельная энтальпия пара (или тепла, необходимого для испарения воды в пар) при атмосферном давлении и 212 ^o F может быть суммирована как

ч _с = ( 180 БТЕ / фунт ) + ( 970 БТЕ / фунт )
= 1150 БТЕ / фунт

[Как] Расчет энергии пара

Сегодня Я собираюсь кратко расскажу о свойствах Steam, особенно об энергии, так как типы Steam могут вызвать путаницу.

Что такое энергия пара, сколько энергии пара мы можем использовать, сколько энергии необходимо получить, Это вопросы, на которые у нас нет однозначного ответа, если у вас есть нет необходимости это читать, иначе вы должны ….. !!!

Для перехода жидкости в паровую стадию необходимо пройти следующие этапы:

* Сначала жидкость должна достичь точки кипения
* Жидкости необходимо изменить свое состояние с жидкого на пар,
* Пар все еще нагревается выше испарения температура, просто называемая супернагревом.

А для того, чтобы углубиться в это, необходимо иметь четкие знания о типах Steam и о том, на каком основании они были классифицированы. Обычно, насколько мне известно, пар в основном классифицируется на основе его энергии, но не будет никаких диапазонов для определения его типа, и некоторые из следующих типов:

1. Насыщенный пар,
2. Сухой насыщенный пар,
3. Супер горячий пар.

Насыщенный пар : Пар, производимый из воды, который образуется при температуре кипения воды [100 ° C или 212 ° F] или после нее, называется насыщенным паром.

Сухой насыщенный пар : Насыщенный пар, произведенный после удаления влажности, называется сухим насыщенным паром, обычно 99% фармацевтических операций выполнялись с использованием сухого насыщенного пара, и скорость конденсации сухого насыщенного пара будет ниже что насыщенного пара.

Перегретый пар : Перегретый пар — это то, что образуется после нагрева сухого насыщенного пара до более высоких температур. Очень опасно, это не видно, даже сухой насыщенный пар можно наблюдать, а перегретый — нет.

Энтальпия (H) : Энтальпия — это не что иное, как произведение массы в системе (M) и удельной энтальпии (h).

H = M x h

Удельная энтальпия (час): Удельная энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии (U) и произведения абсолютного давления (P) и удельного объема (V).
h = U + (P x V)
Итак, теперь большинство из вас получили краткую информацию об энтальпии и Steam. Теперь давайте начнем наше фактическое путешествие к пункту назначения вычисления энтальпии пара,
Это можно сделать в 3 этапа:
Рис.Кредиты: Engineering ToolBox.
Стадия 1: Энтальпия насыщенной воды:
Стандартная энтальпия насыщенной воды в стандартной атмосфере составляет 419 кДж / кг,
Удельная энтальпия воды может быть рассчитана как
hf = Cw (TL — Кому)

Где, hf — энтальпия воды, Cw — удельная теплоемкость воды = 4,19 кДж / кг ° C,
Tf — температура насыщения (т.е. температура точки кипения), To — эталонная температура (температура точки льда.)
Стадия 2: Удельная энтальпия насыщенного пара:
Эту энтальпию для насыщенного пара можно получить при атмосферном давлении из приведенной выше таблицы, т.е.
hg = 2676 кДж / кг,
Итак, теперь требуется энтальпия для насыщенной жидкости для преобразования в насыщенный пар можно получить следующим образом:
Скрытая теплота (he) = hg — hf = 2676 — 419 = 2257 кДж / кг.

Стадия 3: Удельная энтальпия перегретого пара :
Это то, что нужно каждому,
H как рассчитать энергию пара, если его температура превышает температуру кипения точка,
Удельную энтальпию перегретого пара можно рассчитать по регулярному уравнению:
hs = hg + Cp (Ts — Tf)

Cp — удельная теплоемкость пара при постоянном давлении, которую можно рассматривать как 1.860 кДж / кг. ° C,
Ts — температура перегретого пара, Tf — температура насыщения, т.е. 100 ° C.
Так как Cp меняется в зависимости от температуры, приблизительные значения были несколько выше.
Если вы понимаете всю приведенную выше логику, приветствую вас, или, если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам, спасибо 🙂
Комментарии приветствуются ………….. … !!

A бой Автор

Привет! Я Аджай Кумар Калва, в настоящее время являюсь генеральным директором этого сайта, технический специалист по страсти и инженер-химик по профессии, я заинтересован в написании статей о технологиях, хакерских атаках и фармацевтических технологиях.
Follow Me on Twitter AjaySpectator & Computer Innovations
Новая формула для давления насыщенного водяного пара в диапазоне температур от -25 до 220 ° C
Вместо формулы аппроксимации ln ( E ( t ) / E (0)) = [( a — bt ) t / ( c + T )], обычно используемый в настоящее время для представления зависимости давления насыщенных потоков жидкой воды E от температуры мы предложили новую формулу аппроксимации большей точности в виде ln ( E ( t ) / E (0)) = [( A — Bt + Ct ²) t / T ], где t и T — температура в ° C и K соответственно.Для этой формулы с параметрами A = 19,846, B = 8,97 × 10 ⁻³, C = 1,248 × 10 ⁻⁵ и E (0) = 6,1121 ГПа с температурной шкалой ITS-90 а для диапазона температур от 0 ° C до 110 ° C относительная разница аппроксимации с использованием формулы из шести параметров W. Wagner и A. Pruß 2002, разработанной для положительных температур, составляет менее 0,005%, что примерно в 15 раз меньше полученной точности. с первой формулой. Увеличение диапазона температур приводит к увеличению относительной разницы, но для равномерного диапазона температур от 0 ° C до 220 ° C она не превышает 0.1%. Для отрицательных температур относительная разница между нашей формулой и формулой Д. М. Мерфи и Т. Купа, 2005, составляет менее 0,1% для температур выше -25 ° C. В этой статье также представлены значения коэффициентов для аппроксимации формулы Гоффа и Грэча, рекомендованные ИМО. Порядок определения точки росы T _г для известного давления водяного пара e _n на основе нашей формулы сводится к решению алгебраического уравнения третьей степени, коэффициенты которого представлены в этой статье.Для упрощения этой процедуры в этот документ также включен коэффициент аппроксимации с применением упомянутого выше коэффициента A в форме T . _г ( и ) _n) = \ (\ frac {{AT_0}} {{A — \ varepsilon}} \) + 0,0866ɛ ² + 0,0116ɛ ^10/3, где ɛ = ln ( e _n/ E ( T ₀)).Погрешность восстановления точки росы при этом соотношении составляет менее 0,005 К в диапазоне от 0 до 50 ° С.
(PDF) Упрощенные уравнения свойств насыщенного пара для целей моделирования
Разработка процедур 53 (2013) 722 — 726
1877-7058 © 2013 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.
Выбор и экспертная оценка под ответственностью Центра управления исследованиями и инноваций, Малайзийский университет Перлис
doi: 10.1016 / j.proeng.2013.02.095
Конференция технических университетов Малайзии по проектированию и технологиям 2012, MUCET 2012
Часть 6 — Наука
Упрощенные уравнения свойств насыщенного пара для моделирования
Назначение
Марван Аффандиand,
, Нормахира Мамата, Сиах Нурул Акул Mohd Kanafiaha, Nurul Syahirah
Khalida
aSchool of Mechatronic Engineering
Universiti Malay sia Perlis
Perlis, Malaysia.
Abstract
Пар является очень важной жидкостью в промышленности, и его термодинамические свойства сведены в таблицу. Также были разработаны графики, показывающие различные взаимосвязи
термодинамики пара. Однако использование таблиц или графиков имеет особый недостаток: часто требуется интерполяция
. Для целей моделирования или системы реального времени, для которой часто требуются сотни или даже тысячи данных, интерполяция будет очень утомительной и трудоемкой.Имеются формулы для термодинамических свойств пара, которые затем могут быть запрограммированы в компьютере
, который затем быстро вычислит термодинамические свойства. К сожалению, формулы термодинамических свойств пара
довольно сложны, поэтому их программирование для простой цели моделирования довольно сложно и, следовательно, неудобно. В этой статье
показаны результаты упрощенных уравнений для свойств насыщенного пара. Уравнения, разработанные в этой статье, предназначены для давления и температуры насыщения
, а также для энтальпии, энтропии и удельного объема в состояниях насыщенной жидкости и насыщенного пара.Уравнения
разработаны на основе данных, приведенных в международных таблицах пара. Точность для каждого уравнения довольно мала, менее 2%
, за исключением энтропии насыщенной жидкости, которая составляет 3,22%, что достаточно для большинства приложений. Поскольку количество параметров, используемых для
каждого уравнения, составляет всего пять, разработанные уравнения можно удобно использовать для целей моделирования.
© Авторы, 2013. Опубликовано Elsevi er Ltd.
Отбор и / или рецензирование под ответственностью Центра управления исследованиями и инноваций, Universiti Malaysia
Perlis.
Ключевые слова: Свойства пара; формула; упрощенные уравнения; имитация
1. Введение
Пар является очень важной жидкостью в промышленности, и его термодинамические свойства сведены в таблицу. Также были построены графики, показывающие
различных соотношений термодинамики пара. Однако использование таблиц или графиков имеет особый недостаток
: часто требуется интерполяция. Линейная интерполяция обычно точна для большинства приложений, в то время как квадратичная интерполяция
или другие методы могут потребоваться для более высокой точности.Для свойства с двумя независимыми переменными
может потребоваться двойная интерполяция. Для целей моделирования или систем реального времени, которым часто требуются сотни или даже тысячи данных
, интерполяция становится очень утомительной и требует много времени. Имеются формулы для термодинамических свойств пара
; см., например, [1] — [7]. Эти формулы затем можно запрограммировать в компьютере, который затем быстро вычислит термодинамические свойства
. Например, международные таблицы Steam, опубликованные IAWPS, созданы из [1].
К сожалению, формулы термодинамических свойств пара довольно сложны. В International Steam Tables,
* Автор переписки. Адрес электронной почты: marwan @ unima p.edu .my
Доступно на сайте www.sciencedirect.com
© Авторы 2013. Опубликовано Elsevier Ltd.
Выбор и экспертная оценка под ответственностью Центра управления исследованиями и инноваций, Университет Малайзии
Perlis
Онлайн-расчет свойств воды и пара
Онлайн-расчет свойств воды и пара

Берндт Вишневски Richard-Wagner-Str.49 10585 Берлин
Тел .: 030 — 3429075 ФАКС: 030 34704037 электронная почта: [email protected]
Некоторые научные и технические данные онлайн
немецкий
Расчет термодинамических свойств воды
Расчет термодинамических свойств перегретого пара
(верхний предел: 799 C, 1000 бар)
Расчет термодинамических свойств насыщенного пара
Рассчитаны следующие термодинамические свойства: плотность воды
, динамическая вязкость воды, кинематическая вязкость воды, удельная внутренняя энергия воды, удельная энтальпия воды, удельная энтропия воды, удельная изобарная теплоемкость cp воды, удельная изохорная теплоемкость cv воды, теплопроводность воды, скорость звука воды.Пар плотности
, пар с динамической вязкостью, пар с кинематической вязкостью, удельная внутренняя энергия пара, удельная энтальпия пара, удельная энтропия пара, удельная изобарная теплоемкость cp пара, удельная изохорная теплоемкость cv пара, показатель адиабаты или показатель изоэнтропы каппа пара, теплопроводность пара, скорость звукового пара.

Термодинамические константы воды — H ₂ O:
молярная масса
18.0152 [кг / кмоль]
газовая константа R
461,5 [Дж / (кг · К)]
показатель изоэнтропы
1,399
критические переменные состояния:
p _{критический}
220,64 [бар]
Т _крит
647.096 или 373.946 [К или С]
плотность _крит
322 [кг / м ³]
давление тройной точки p _Tr
0,00611657 [бар]
Температура тройной точки
273,16 или 0,01 [К или С]
Температура кипения при нормальных условиях: 373.124 или 99.974 [K bzw. C]

Выпущено в июне 2007 г.
Википедия -> вода
Википедия -> Steam
Расширенные вычисления и графическое представление, даже на русском языке, Валерий Очков
Steamcalculation: если вы обнаружили ошибку, напишите по адресу: [email protected]. Нет гарантии правильности. Расчет основан на формулах IAPWS-IF97 доктора Бернхарда Спанга.
CalcSteam — приложение для расчета пара для вашего iPhone / iPod touch
Таблицы насыщенного пара Британские единицы | Инженеры Edge
Связанные ресурсы: термодинамика
Таблицы насыщенного пара Британские единицы
Термодинамика и теплопередача
Таблицы насыщенного пара — британские единицы
Насыщенный пар — пар, находящийся в равновесии с нагретой водой при том же давлении, т.е.е., он не был нагрет выше точки кипения для этого давления.
При понижении температуры насыщенного пара (при сохранении давления) он будет конденсироваться с образованием капель воды, даже если температура кипения все еще значительно выше 100 ° C при стандартном давлении.
Связанные ресурсы:
Таблицы насыщенного пара — британские единицы
Давление
фунтов на кв. Дюйм
Температура
град F
Температура
град. C
Температура
град. К
Вода
(hf)
БТЕ / фунт
Evap’n
(hfg)
БТЕ / фунт
Пар
(рт. Ст.)
БТЕ / фунт
Sp.Том
Сухой сб
куб.фут / фунт
абсолютное
15
179
81,7
354,8
147
991
1138
51.41
10
192
88,9
362,0
160
983
1143
39,4
5
203
95.0
368,2
171
976
1147
31,8
фунтов на кв. Дюйм (изб.)
0
212
100.0
373,2
180
971
1151
26,8
1
215
101,7
374.8
183
969
1152
25,2
3
221
105,0
378,2
190
964
1154
22.5
5
227
108,3
381,5
196
961
1156
20,1
7
232
111.1
384,3
201
958
1158
18,4
9
237
113,9
387.0
206
954
1160
17
11
241
116,1
389,3
210
951
1162
15.9
13
246
118,9
392,0
214
949
1163
15,1
15
250
121.1
394,3
218
946
1164
13,9
17
253
122,8
395.9
222
943
1165
13
19
257
125,0
398,2
226
941
1167
12.3
21
260
126,7
399,8
229
939
1168
11,7
23
264
128.9
402,0
233
937
1169
11,1
25
267
130,6
403.7
236
935
1170
10,6
27
270
132,2
405,4
239
932
1171
10.3
29
273
133,9
407,0
242
931
1172
9,7
31
275
135.0
408,2
244
929
1173
9,3
33
278
136,7
409.8
247
927
1174
8,9
35
281
138,3
411,5
250
925
1175
8.6
37
283
139,4
412,6
252
923
1175
8,25
39
286
141.1
414,3
255
921
1176
7,95
41
288
142,2
415.4
257
920
1177
7,7
43
290
143,3
416,5
260
918
1177
7.44
45
292
144,4
417,6
262
916
1178
7,21
47
295
146.1
419,3
264
915
1179
6,99
49
297
147,2
420.4
266
913
1179
6,78
51
299
148,3
421,5
268
912
1180
6.6
53
300
148,9
422,0
270
910
1181
6,4
55
303
150.6
423,7
272
909
1181
6,23
60
308
153,3
426.5
278
905
1183
5,84
65
312
155,6
428,7
282
902
1184
5.5
70
316
157,8
430,9
287
898
1185
5,19
75
320
160.0
433,2
290
896
1186
4,91
80
324
162,2
435.4
295
892
1187
4,67
85
327
163,9
437,0
298
890
1188
4.45
90
331
166,1
439,3
302
887
1189
4,24
95
335
168.3
441,5
305
884
1189
4,06
100
338
170,0
443.2
309
882
1190
3,89
105
341
171,7
444,8
312
879
1191
3.74
110
344
173,3
446,5
316
876
1192
3,59
115
347
175.0
448,2
319
874
1193
3,46
120
350
176,7
449.8
322
872
1193
3,34
125
353
178,3
451,5
325
869
1194
3.23
130
356
180,0
453,2
328
867
1195
3,12
135
358
181.1
454,3
330
865
1195
3,02
140
361
182,8
455.9
333
862
1196
2,93
145
363
183,9
457,0
336
860
1196
2.84
150
366
185,6
458,7
339
858
1197
2,76
155
368
186.7
459,8
341
856
1197
2,68
160
371
188,3
461.5
344
854
1198
2,61
165
373
189,4
462,6
346
852
1198
2.54
170
375
190,6
463,7
348
850
1198
2,47
175
377
191.7
464,8
351
848
1199
2,41
180
380
193,3
466.5
353
846
1199
2,35
185
382
194,4
467,6
355
844
1199
2.29
190
384
195,6
468,7
358
842
1200
2,24
195
386
196.7
469,8
360
840
1200
2,19
200
388
197,8
470.9
362
838
1200
2,14
205
390
198,9
472,0
364
837
1201
2.09
210
392
200,0
473,2
366
835
1201
2,04
215
394
201.1
474,3
368
833
1201
2
220
395
201,7
474.8
370
831
1201
1,96
225
397
202,8
475,9
372
830
1202
1.92
230
399
203,9
477,0
374
828
1202
1.88
235
401
205.0
478,2
376
826
1202
1.85
245
404
206,7
479.8
380
822
1202
1,78
255
408
208,9
482,0
383
819
1203
1.71
265
411
210,6
483,7
387
816
1203
1,65
275
414
212.2
485,4
391
813
1204
1,6
285
417
213,9
487.0
394
810
1204
1,54
295
420
215,6
488,7
397
807
1204
1.49
305
423
217,2
490,4
400
804
1204
1,45
315
426
218.9
492,0
404
801
1204
1,41
325
429
220,6
493.7
407
798
1205
1,36
335
432
222,2
495,4
410
795
1205
1.33
345
434
223,3
496,5
41
792
1205
1,29
355
437
225.0
498,2
416
790
1205
1,26
365
440
226,7
499.8
419
787
1205
1,22
375
442
227,8
500,9
421
784
1205
1.19
385
445
229,4
502,6
424
781
1205
1,16
395
447
230.6
503,7
427
779
1205
1,13
© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты
Дата / Время:
.

	Берндт Вишневски	Richard-Wagner-Str.49	10585 Берлин
	Тел .: 030 — 3429075	ФАКС: 030 34704037	электронная почта: [email protected]

молярная масса	18.0152	[кг / кмоль]
газовая константа R	461,5	[Дж / (кг · К)]
показатель изоэнтропы	1,399
критические переменные состояния:
p _{критический}	220,64	[бар]
Т _крит	647.096 или 373.946	[К или С]
плотность _крит	322	[кг / м ³]
давление тройной точки p _Tr	0,00611657	[бар]
Температура тройной точки	273,16 или 0,01	[К или С]

Температура кипения при нормальных условиях:	373.124 или 99.974	[K bzw. C]

Таблицы насыщенного пара — британские единицы
Давление фунтов на кв. Дюйм	Температура град F	Температура град. C	Температура град. К	Вода (hf) БТЕ / фунт	Evap’n (hfg) БТЕ / фунт	Пар (рт. Ст.) БТЕ / фунт	Sp.Том Сухой сб куб.фут / фунт
абсолютное
15	179	81,7	354,8	147	991	1138	51.41
10	192	88,9	362,0	160	983	1143	39,4
5	203	95.0	368,2	171	976	1147	31,8
фунтов на кв. Дюйм (изб.)
0	212	100.0	373,2	180	971	1151	26,8
1	215	101,7	374.8	183	969	1152	25,2
3	221	105,0	378,2	190	964	1154	22.5
5	227	108,3	381,5	196	961	1156	20,1
7	232	111.1	384,3	201	958	1158	18,4
9	237	113,9	387.0	206	954	1160	17
11	241	116,1	389,3	210	951	1162	15.9
13	246	118,9	392,0	214	949	1163	15,1
15	250	121.1	394,3	218	946	1164	13,9
17	253	122,8	395.9	222	943	1165	13
19	257	125,0	398,2	226	941	1167	12.3
21	260	126,7	399,8	229	939	1168	11,7
23	264	128.9	402,0	233	937	1169	11,1
25	267	130,6	403.7	236	935	1170	10,6
27	270	132,2	405,4	239	932	1171	10.3
29	273	133,9	407,0	242	931	1172	9,7
31	275	135.0	408,2	244	929	1173	9,3
33	278	136,7	409.8	247	927	1174	8,9
35	281	138,3	411,5	250	925	1175	8.6
37	283	139,4	412,6	252	923	1175	8,25
39	286	141.1	414,3	255	921	1176	7,95
41	288	142,2	415.4	257	920	1177	7,7
43	290	143,3	416,5	260	918	1177	7.44
45	292	144,4	417,6	262	916	1178	7,21
47	295	146.1	419,3	264	915	1179	6,99
49	297	147,2	420.4	266	913	1179	6,78
51	299	148,3	421,5	268	912	1180	6.6
53	300	148,9	422,0	270	910	1181	6,4
55	303	150.6	423,7	272	909	1181	6,23
60	308	153,3	426.5	278	905	1183	5,84
65	312	155,6	428,7	282	902	1184	5.5
70	316	157,8	430,9	287	898	1185	5,19
75	320	160.0	433,2	290	896	1186	4,91
80	324	162,2	435.4	295	892	1187	4,67
85	327	163,9	437,0	298	890	1188	4.45
90	331	166,1	439,3	302	887	1189	4,24
95	335	168.3	441,5	305	884	1189	4,06
100	338	170,0	443.2	309	882	1190	3,89
105	341	171,7	444,8	312	879	1191	3.74
110	344	173,3	446,5	316	876	1192	3,59
115	347	175.0	448,2	319	874	1193	3,46
120	350	176,7	449.8	322	872	1193	3,34
125	353	178,3	451,5	325	869	1194	3.23
130	356	180,0	453,2	328	867	1195	3,12
135	358	181.1	454,3	330	865	1195	3,02
140	361	182,8	455.9	333	862	1196	2,93
145	363	183,9	457,0	336	860	1196	2.84
150	366	185,6	458,7	339	858	1197	2,76
155	368	186.7	459,8	341	856	1197	2,68
160	371	188,3	461.5	344	854	1198	2,61
165	373	189,4	462,6	346	852	1198	2.54
170	375	190,6	463,7	348	850	1198	2,47
175	377	191.7	464,8	351	848	1199	2,41
180	380	193,3	466.5	353	846	1199	2,35
185	382	194,4	467,6	355	844	1199	2.29
190	384	195,6	468,7	358	842	1200	2,24
195	386	196.7	469,8	360	840	1200	2,19
200	388	197,8	470.9	362	838	1200	2,14
205	390	198,9	472,0	364	837	1201	2.09
210	392	200,0	473,2	366	835	1201	2,04
215	394	201.1	474,3	368	833	1201	2
220	395	201,7	474.8	370	831	1201	1,96
225	397	202,8	475,9	372	830	1202	1.92
230	399	203,9	477,0	374	828	1202	1.88
235	401	205.0	478,2	376	826	1202	1.85
245	404	206,7	479.8	380	822	1202	1,78
255	408	208,9	482,0	383	819	1203	1.71
265	411	210,6	483,7	387	816	1203	1,65
275	414	212.2	485,4	391	813	1204	1,6
285	417	213,9	487.0	394	810	1204	1,54
295	420	215,6	488,7	397	807	1204	1.49
305	423	217,2	490,4	400	804	1204	1,45
315	426	218.9	492,0	404	801	1204	1,41
325	429	220,6	493.7	407	798	1205	1,36
335	432	222,2	495,4	410	795	1205	1.33
345	434	223,3	496,5	41	792	1205	1,29
355	437	225.0	498,2	416	790	1205	1,26
365	440	226,7	499.8	419	787	1205	1,22
375	442	227,8	500,9	421	784	1205	1.19
385	445	229,4	502,6	424	781	1205	1,16
395	447	230.6	503,7	427	779	1205	1,13

Насыщенный пар | Физика

1. Испарение и конденсация

Динамическое равновесие

2. Насыщенный и ненасыщенный пар

Насыщенный пар

Ненасыщенный пар

3. Зависимость давления насыщенного пара от температуры

4. Кипение

Дополнительные вопросы и задания

Насыщенный пар. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Кипение. Испарение жидкостей. Физика. 10 класс. — Объяснение нового материала

Давление насыщенного пара.

Ненасыщенный пар.

Зависимость давления насыщен­ного пара от температуры.

Изменение давления насыщенного пара от температуры. Насыщенный пар

Анализ промышленной опасности при эксплуатации системы улавливания

Давление насыщенного водяного пара формула. Физические принципы

Давление насыщенного водяного пара.

Относительная влажность.

Температура точки росы.

Абсолютная влажность.

Удельная влажность.

Температура шарика смоченного термометра.

Психрометрические диаграммы для применения в приложениях для кондиционирования воздуха.

Какое значение имеет влажность воздуха для жизни на земле кротко

Физика атмосферы и точка росы

Точка росы формула физика

Какое значение имеет влажность воздуха в жизни человека кратко

Давление насыщенного пара. Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Статический метод

Динамический метод

Метод насыщения движущегося газа

Метод изучения изотерм

Метод эффузии Кнудсена

Метод эффузии Кнудсена

Пересчет давления насыщенных паров

Зависимость давления насыщенных паров от температуры

Свойства насыщенного пара — Давление в барах

0

Пример — Кипящая вода при

Пример — Кипящая вода при

Свойства насыщенного пара — британские единицы

Пример — Кипящая вода при

[Как] Расчет энергии пара

Новая формула для давления насыщенного водяного пара в диапазоне температур от -25 до 220 ° C

(PDF) Упрощенные уравнения свойств насыщенного пара для целей моделирования

Онлайн-расчет свойств воды и пара

Таблицы насыщенного пара Британские единицы | Инженеры Edge

Таблицы насыщенного пара Британские единицы

Добавить комментарий Отменить ответ

Зависимость давления насыщенного пара от температуры.