Водяна пара

Стан пара визначається його тиском, температурою і питомою вагою. Тиск пара, укладеного в посудині, є та сила, з якою він тисне на одиницю поверхні стінки судини. Воно вимірюється в технічних атмосферах (скорочено ат); Одна технічна атмосфера дорівнює тиску в 1 кілограм на квадратний сантиметр (кг / см2),

Величину тиску пара, яка стінки котла, визначають по манометру. Якщо, наприклад, встановлений на паровому котлі, показує тиск 5 ат "то це означає, що кожен квадратний сантиметр поверхні стінок котла відчуває тиск зсередини, рівне 5 кг.

Якщо з герметично закритої судини відкачати гази або пари, то тиск в ньому буде менше зовнішнього. Різниця між цими тисками називається розрідженням (вакуумом). Наприклад, якщо зовнішній тиск дорівнює 1 ат, а в посудині 0,3 ат, то розрідження в ньому дорівнюватиме 1-0,3 = 0,7 ат. Іноді розрідження вимірюють частками атмосфери, а висотою стовпа рідини, зазвичай ртуті. Підраховано, що тиск в 1 технічну атмосферу, т. Е. В 1 кілограм на 1 квадратний сантиметр, створює стовп ртуті висотою 736 мм. Якщо розрідження вимірювати висотою стовпа pTyfra, то в нашому прикладі воно, очевидно, так само: 0,7X736 = 515,2 мм.

Розрідження визначається по вакуумметром, які показують його в частках атмосфери, або по висоті ртутного стовпа в міліметрах.

Температурою називається ступінь нагретости тел (пара, YOОДИ, заліза, каменю і т. Д.). Вона визначається термометром. Як відомо, нуль градусів за шкалою Цельсія відповідає температурі танення льоду, а 100 градусів-температурі кипіння води при нормальному атмосферному тиску. Градуси за Цельсієм позначаються через ° С. Наприклад, температура в 30 градусів за Цельсієм позначається так: 30 ° С.

Питомою вагою пара називається вага одного кубічного метра (м3) його. Якщо відомо, наприклад, що 5 м3 пара мають вагу 12,2 кг, то питома вага цього пара дорівнює 12,2. 5 = 2,44 кг на кубічний метр (кг / м3). Отже, питома вага пара дорівнює загальній вазі його (в кг), поділеній на загальний його обсяг (в м3).

Питомим об'ємом пара називається обсяг одного кілограма пара, т. Е. Питома обсяг пара дорівнює загальному обсягу його (в м3), поділеній на загальний його вага (в кг).

Чим вище тиск, під яким знаходиться вода, тим вище температура її кипіння (насичення), отже, кожному тиску відповідає своя температура кипіння. Так, якщо манометр, встановлений на паровому котлі, показує тиск, наприклад, в 5 ат, то температура кипіння води (і температура пара) в цьому котлі дорівнює 158 ° С. Якщо ж тиск підняти так, щоб манометр показував 10 ат, то і температура пара також піднімається і буде дорівнює 183 ° С.

Розглянемо тепер, як виходить пар.

Припустимо, що в скляному циліндрі під поршнем міститься ьода. Поршень щільно прилягає до стінок циліндра, але в той же час може вільно в ньому пересуватися (1, /). Припустимо також, що для вимірювання температури води і пари в циліндрі в поршень вставлений термометр.

Будемо нагрівати циліндр і одночасно з цим спостерігати, що відбувається з водою всередині його. Спочатку ми зауважимо, що температура води підвищується, а обсяг її незначно збільшується і поршень в циліндрі починає повільно пересуватися вгору. Нарешті, температура води піднімається настільки, що вода закипає (1, //). Бульбашки пара, з силою вилітаючи з води, захоплять за собою її частки у вигляді бризок, внаслідок чого простір над киплячою водою буде заповнено сумішшю з частинок пара і води. Така суміш називається вологим насиченою парою або просто вологою парою (I, III).

Продовжуючи кип'ятіння, ми помітимо, що води в циліндрі стає все менше, а вологої пари все більше. Так як обсяг пара значно більше обсягу води ,; з якої він вийшов, то в міру перетворення води в пару внутрішній обсяг циліндра буде значно збільшуватися, і поршень швидко піде вгору.

Нарешті, настане такий момент, коли остання частинка води в циліндрі перетвориться в пар. Такий пар називається сухим насиченим (1, / К), або просто сухим. Температура пара і води під час кипіння (температура насичення) залишається постійною і рівною температурі, при якій вода почала кипіти.

Якщо нагрівання циліндра продовжувати, то температура пара буде підвищуватися і в той же час збільшиться його обсяг. Такий пар називається перегрітою (1, V).

Якщо підігрів циліндра припинити, то пар почне віддавати теплоту в навколишнє середовище, при цьому температура його буде знижуватися. Коли вона стане рівною температурі насичення, пар знову перетвориться в суху насичену. Потім буде відбуватися поступове перетворення його в рідину, отже, пар стане вологим. Цей процес протікає при постійній температурі, рівній температурі! кіпедія. коли; остання ча! стіца | пара перетвориться в воду, кипіння води припиниться. Потім буде відбуватися подальше зниження температури до температури навколишнього повітря.

З вищесказаного можна зробити наступні висновки.

По-перше, пара може бути вологим, сухим і перегрітою. Стан сухого пара є дуже нестійким і навіть при самому незначному 'підігріві * або охолодженні він стає перегрітою або вологим. Внаслідок цього в практичних умовах пар буває тільки вологим або перегрітою.

В о-в т о р и х, спостерігаючи через стінки скляного циліндра, за кипінням в ньому води, можна помітити. що на початку кипіння, коли води в циліндрі ще багато, пар має щільну молочно біле забарвлення. У міру википання води, коли її в парі стає все менше і менше, щільність цієї забарвлення зменшується ;, пар стає прозорішою. Нарешті, коли остання частинка води перетвориться в пар, він стане прозорим. Отже, сам по собі водяну пару прозорий, а біле забарвлення надають йому частки води, які в ньому містяться. Частинок води у вологому парі може бути різна кількість. Тому для того, щоб мати повне уявлення про вологому парі, потрібно знати не тільки його тиск, але і ступінь сухості. Ця величина показує; яка кількість сухого пара в частках кілограма міститься в одному кілограмі вологої пари. Наприклад, якщо один кілограм вологої пари складається з 0,8 кг сухого пара і 0,2 кг води, то ступінь сухості такого пара дорівнює 0,8. Ступінь сухості вологої пари, одержуваного в парових котлах, становить 0,96-0,97.

По-третє, в зробленому досвіді навантаження на поршень не змінювалася, значить, тиск перегрітої пари (так само, як Блажнов сухого) під час досвіду залишалося незмінним, але температура його в міру нагрівання підвищувалася. Отже, при одному і тому ж тиску температура перегрітої пари може бути різною. Тому для характеристики такого пара вказують не тільки його тиск, а й температуру.

Отже, для характеристики вологої пари потрібно знати його тиск і ступінь сухості, а для характеристики перегрітої пари - його тиск і температуру.

По-ч е ^ г в е р ти х, перегрітий пар почав утворюватися тільки після того, як в циліндрі не залишилося води, отже, коли є. вода, можна отримати тільки вологий пар. Ю

Тому в парових котлах пар може бути тільки вологим. Якщо потрібно отримати перегрітий пар, то вологий пар відводять з-котла в спеціальні пристрої-п ароперёгревателі, відокремлюючи його таким чином від води. У пароперегрівачах пар додатково нагрівають, після чого він вже стає перегрітою.

Хоча для отримання перегрітої пари і потрібно пристрій-пароперегрівача, що ускладнює котельну установку, але завдяки перевагам, які має перегрітий пар у порівнянні з вологим; він застосовується в суднових установках частіше. Основні з цих переваг наступні.

1. При охолодженні перегрітої пари не відбувається його конденсація. Це властивість перегрітої пари дуже важливо. Як би хороша не б! Илі ізольовані труби, по яких пар надходить з котла в машину і паровий циліндр цієї машини, вони все-таки проводять теплоту, і тому пар, стикаючись з їх стінками, охолоджується. Якщо пар йерегретий, то охолодження пов'язане тільки зі зменшенням його температури і питомої обсягу. Якщо ж пар вологий, та відбувається його конденсація, т. Е. Частина пара перетворюється в воду. Освіта води в паропроводі і особливо в циліндрі парової машини шкідливо і може привести до великої аварії.

2. Перегрітий пар віддає теплоту гірше, ніж вологий, тому. стикаючись з холодними стінками трубопроводів, циліндрів і т. п. він охолоджується менше, ніж вологий. Загалом під час роботи перегрітою парою виходить економія у витраті палива в 10-15%.

При подальшому підвищенні тиску в котлепар виштовхує воду через трубу 6 в бачок 5 і отримує вільний вихід в
Висота Hi сполучної труби 4 залежить від розрахункової велічінидавленіяпара Н і обчислюється в метрах водяного стовпа.

Водянойпар бере участь в сушильних процесах у вигляді теплоносія і
пара. а в паровихкотлах і калорифери - по тиску знаходять температуру насиченої пари.
Велічінудавленіяпара в атмосферному повітрі можна наочно.

Вода в паровомкотле випаровується, а розчинені в ній солі у міру роботи котла
З метою отримання чистого пара в котловойводе повинна підтримуватися
Величина продувки може бути визначена з наступного рівняння балансу.

Тоді тиск на манометр буде передаватися за допомогою охолодженої води. а не гарячої пари. що збільшить термін служби цього приладу.
Одним своїм кінцем вона приєднується до водяного простору котла. а іншим - до паровому.