5. Кипение и парообразование.

Следующим понятием, которое мы рассмотрим является:

Парообразование – процесс превращения жидкости в пар.

Парообразование может осуществляться путем испарения или кипения.

Испарением называется парообразование, происхо­дящее только с поверхности жидкости. Этот процесс происходит при любой температуре жидкости, причем с повышением температуры интенсивность его возра­стает.

Кипением называется процесс бурного парообразо­вания во всем объеме жидкости. Кипение происходит при постоянном давлении (р=const) и соответствующей этому давлению постоянной температуре (t_H=const), называемой температурой насыщения или кипения. Кипение возможно только при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла.

ДЛЯ РАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ СВОЯ ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ

ВОДА-100*С

РТУТЬ-357*С

ЖЕЛЕЗО-2750*С

(УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ L(r)=Q/m ВОДА 2,3*10-6 СПИРТ 0,9*10-6 РТУТЬ 0,3*10-6)

Температура кипения (насыщения) t_H возрастает с увеличением давления. Зависимость между t_н и р опре­деляется опытным путем.

5 КГС/СМ2 – 158 *С

8КГС/СМ2 – 175 *С

13 КГС/СМ2 – 194 *С

Кипение в открытом сосуде происходит постоянно, пока вся вода не превратится в пар.

Кипение в закрытом сосуде происходит при температуре выше 100*С примерно при 110*С и этот процесс идет бесконечно в идеальных условиях, т.к. образовавшийся пар вновь конденсируется под крышкой сосуда и возвращается в водяной объем жидкости.

Если кипение жидкости происходит в закрытом сосуде, то над жидкостью образуется пар, в котором имеются капельки влаги. Такой пар называется влажным насыщенным. При этом температура влажного пара и кипящей воды одинакова и равна температуре кипения.

Если постоянно подавать тепло, то вся вода в сосуде, включая мельчайшие капли, превратится в пар. Такой пар называется сухим насыщенным. Температура сухого пара также равна температуре кипения при данном давлении. Сухой насыщенный пар является неустойчивым состоянием и получается в парогенераторах как мгновенное состояние при переходе в перегретый пар.

Количество тепла необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения, называется скрытой теплотой парообразования(ккал/кг).

Скрытая теплота парообразования зависит от давления. Так при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. скрытая теплота парообразования 540ккал/кг. При повышении температуры скрытая теплота парообразования увеличивается.

Пар может быть насыщенным и перегретым. Величина, определяющая количество сухого насыщенного пара в 1 кг влажного пара в процентах называется степенью сухости пара ( Х ). Для сухого насыщенного пара Х=100%.

Влажность насыщенного пара в паровых котлах должна быть в пределах 1-3 %, т.е. Степень сухости 99-97%.

Отделение части воды от пара называется сепарацией, а устройство, предназначенное для этого, - сепаратором.

Пар, температура которого для определенного давления превышает температуру насыщенного пара, называется перегретым. Если насыщенный пар продолжать нагревать в отдельном объёме, не имеющем воды, то получится перегретый пар. При этом сначала испарится влага, содержащаяся в паре, а затем начнётся повышение температуры и увеличение удельного его объёма

Перегретый пар обладает следующими основными свойствами и преимуществами:

при одинаковом давлении с насыщенным паром имеет значительно большую температуру и теплосодержание;

имеет больший удельный объём в сравнении с насыщенным паром, то есть объём 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому в паровых машинах для получения необходимой мощности потребуется перегретого пара по массе меньше, что даёт экономию в расходе воды и топлива;

перегретый пар при охлаждении не конденсируется; конденсация наступает лишь тогда, когда температура перегретого пара упадёт до температуры насыщенного пара при данном давлении.