9. Нагреван. Св-ва водян. Пара.

Нагреван. необходимо для ускорен. хим. р-ций, для выпариван., сушки, перегонки и др. процессов. Наиболее часто примен. дымовые газы (нагрев на «голом огне», tдо 1000⁰С), водян. пар. Эл. нагреват. устр-ва работают при более высоком КПД (использ. до 95% эл. энергии, вводимой в нагреват. аппарат), чем устр-ва для нагрева др. теплоносителями. При пом. эл. энергии м. получить разл.t, кот. легко регулируюся. Такое нагреван. дорогостоящее. Наиб. широко примен. нагрев насыщен. вод. паром. Так м. точно регулир.tнагрева путём изменен. давлен. пара. Паровые нагреват. устр-ва работают при использван. тепла конденсата при очень высок. КПД, но, применяя вод. пар как теплоноситель, трудно получ. высокуюtнагрева, т.к. требуется резко увеличить давлен. пара, поэтому такое нагреван. ведут приtне более 180⁰С. Обычно на заводах получают пар в котлах под давлен. до 10 атм. В процессе парообразован. поглощ. большое кол-во теплов. энергии. Насыщен. пар– пар, находящ. в динамич. равновесии с жидк. и обладает максим. давлен. при опред.t. В процессе парообр-ния в месте с паром уносятся капельки воды. Пар, находящ. в равновес. с жидк., капельками воды – влажн. насыщен. пар. Если его пропустить ч/з сухопарник, то получается сухой насыщ. пар. Чтобы опред. кол-во воды превратить в пар, необход. затратить опред. кол-во теплов. энергии. Наоборот – при конденсации пара (выдел. энергия). Кол-вот тепла, кот. получает вода при нагреван. до кипен.(теплосодержание воды), определяется:Q=c(t₁₀₀-t₀),c– теплоёмкость. Чтобы кипящую воду превратить в пар, нужно затратить тепло на скрытую теплоту парообр-ния (r), т.е. теплосодержан. сухого насыщ. пара складыв. из теплосодержан. воды и скрытой теплоты парообр-ния. Сотояние сух. насыщ. прар опред. либо темпер., либо давлен. (чем выше темпер., тем выше давлен.). С повышен. темперrуменьшается, поэтому нагреван. пара до высок. давлен. невыгодно. В пр-ве использ. только тепло, кот. составляет 80-85% теплосодержан. пара.Влажн. насыщ. паробр-тся при капельн. уносе жидкости вместе с паром, т.е. в опред. массе влажн. насыщ. пара имеется как сухой насыщ. пар, так и вода. Соотношен. м/у ними – сухость вод. пара. Теплосодержан. вод пара (Q_{вл. п.}=Q₁+Q₂)cостоит из теплосодержан. воды и сух. пара.Q₁=Ct(1-х);Q₂=(Ct+r)х (предположим, что имеем 1 кг влажного пара, в кот. наход. х сухого пара, 1-х – масс влаги и воды).Q_вл.п.=Ct(1-х)+ (Ct+r)х=Ct+rx. Перегрет. пар(Q_п.п.) получ. из сухого насыщ. пара, подвергая дальнейш. нагреву. При этом давлен. пара остаётся постоян., а измен.tи объём.Q_п.п. – сумма теплосодержан. сухого насыщ. пара (Q_c.п.) и теплоты перегрева (Q_т.п.).Q_п.п.=Q_c.п.+Q_т.п.=Ct+r+C_п(t_п-t),C_п – теплоёмкость перегрет. пара,t_п– темпер. перегрева. Нагреван. насыщ. паром осущ. разными методами: нагрев «острым» и «глухим» паром. Острым – наиб. прост. способ передачи тепла непосредственно в обогреваемую среду. Острый пар непосредственно соприкасается с нагреваем. средой и, конденсируясь и охлаждаясь, отдаёт ей теплов. энергию. При этом процесс конденсации и охлажден. продолжаетс, пока не достигнется нужная темпер., после чего подача пара м.б. прекращена или осущ. в колве, необходим. для компенсации теплов. потерь. При нагреве острым паром в жидкость неизбежно вводится большая масса воды, получающ. при конденсации пара, поэтому примен. его, когда разбавлен. жидкостью не имеет существенного значен. и нагреваем. жидк.не реагир. с водой (для нагрева воды и водн. р-ров). При упариван., сушке нельзя примен. такой способ нагрева. Нагревание глух. паром осущ. ч/з поверхн. нагрева, разделяющ. пар и нагреваем. в-во. Передача тепла глухим паром – с помощью теплообменников. Расход насыщ. пара при глухом нагреве также опред. из ур-ния теплового баланса:mC₁t₁+Di=mC₁t₂+Dθ+Q_п,D– масса греющ. пара,Di– энтальпия греющ. пара,Q_п– потеря тепла в окр. среду,t₁-нач.t₂-темп.после нагрева; т.к.i-C₂t₂<i-θ, то расход острого пара на нагреван. жидкости всегда меньше, чем глухого.