| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Рабочие среды / / Водяной пар. Насыщенный пар. Перегретый пар. / / Свойства насыщенного водяного пара от 0 до 100 бар. Давление насыщенного. Температура кипения (конденсации). Плотность. Объемная масса. Удельная энтальпия воды и пара. Удельная теплота парообразования. Теплоемкость и вязкость пара. Поделиться:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dpva.ru
|
0,25 0,30 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 |
64,99 69,12 75,89 78,74 81,35 83,74 85,95 88,02 89,9691,79 93,51 95,15 96,71 98,20 99,63 111,37 120,23 127,43 133,54 138,87 143,62 147,92 151,84 155,46 158,84 161,99 164,96 167,75 170,41 172,94 175,36 177,66 179,88 |
6,204 5,229 3,993 3,576 3,240 2,964 2,732 2,535 2,365 2,217 2,087 1,972 1,869 1,777 1,694 1,159 0,8854 0,7184 0,6056 0,5240 0,4622 0,4138 0,3747 0,3426 0,3155 0,29250,2727 0,2554 0,2403 0,2268 0,2148 0,2040 0,1943 |
0,1612 0,1912 0,2504 0,2796 0,3086 0,3374 0,3661 0,3945 0,4229 0,4511 0,4792 0,5071 0,5350 0,5627 0,5904 0,8328 1,392 1,651 1,908 2,163 2,417 2,669 2,920 3,170 3,419 3,667 3,915 4,162 4,409 4,655 4,901 5,147 |
271,99 289,30 317,65 329,64 340,56 350,61 359,93 368,62 376,77384,45 391,72 393,63 405,21 411,49 417,51 467,13 504,70 535,34 561,43 584,27 604,67 623,16 640,12 655,78 670,42 684,12 697,06 709,29 720,94 732,02 742,64 752,81 762,61 |
2618,3 2625,4 2636,9 2641,7 2646,0 2649,9 2653,6 2656,9 2660,1 2663,0 2665,8 2668,4 2670,9 2673,2 2675,4 2693,4 2706,3 2716,4 2724,7 2731,6 2737,6 2742,9 2747,5 2451,7 2755,5 2758,8 2762,0 2764,8 2767,5 2769,9 2772,1 2774,2 2776,2 |
2346,4 2336,1 2319,2 2312,0 2305,4 2299,3 2293,6 2288,3 2283,3 2278,6 2274,0 2269,8 2265,6 2261,7 2257,9 2226,2 2201,6 2181,0 2163,2 2147,4 2133,0 2119,7 2107,4 2095,9 2085,0 2074,0 2064,9 2055,5 2046,5 2037,9 2029,5 2021,4 2013,6 |
nomitech.ru
Как читать таблицы водяного пара | TLV — Наша компания
Если вы едете по неизвестной местности, вам понадобится карта или навигатор, если вы летите на самолете, вам не обойтись без расписания полётов. Так и таблицы водяного пара необходимы всем пользователям в индустрии пара. В этой статье мы познакомимся с таблицами пара, рассмотрим их виды и немного поговорим о присутствующих в них элементах.
Таблицы насыщенного водяного пара
Таблицы насыщенного водяного пара — необходимый инструмент для любого инженера, работающего с паром. Обычно их используют для определения зависимости температуры насыщенного пара от парового давления или, наоборот, давления от температуры насыщенного пара. Кроме этих параметров, таблицы обычно включают и другие показатели, такие как удельная энтальпия (h) и удельный объём (v).
Данные таблиц насыщенного водяного пара всегда отображают информацию о конкретной точке насыщения известной как точка кипения. Это точка, в которой вода (жидкость) и пар (газ) могут сосуществовать при одинаковых температуре и давлении. Так как H2O может быть и в жидком, и в газообразном состоянии, нам будут необходимы две подборки данных: данные о насыщенной воде (жидкости), которые обычно обозначаются подстрочной буквой f, и данные о насыщенном паре (газе), которые обозначают подстрочной буквой g.
Пример таблицы насыщенного пара
Обозначения:
- P = Давление пара/воды
- T = Точка насыщения пара/воды (точка кипения)
- vf = Удельный объём насыщенной воды (жидкости)
- vg = Удельный объём насыщенного пара (газа)
- hf = Удельная энтальпия насыщенной воды (энергия, необходимая для подогрева воды от 0°C до точки кипения)
- hfg = Скрытое тепло испарения (энергия, необходимая для трансформации насыщенной воды в насыщенный пар)
- hg = Удельная энтальпия насыщенного пара (энергия, необходимая для получения пара из воды с температурой 0°C)
* Источник: 1999 таблицы пара Японского общества инженеров-механиков
При нагреве обычно используется скрытое тепло испарения (Hfg). Как видно из таблицы, это скрытое тепло испарения будет выше при более низком давлении. По мере увеличения парового давления скрытое тепло постепенно снижается и достигает 0 при суперкритическом давлении, например, 22.06 МПа.
Полезно знать
Ищете таблицы водяного пара от TLV в интернете?
Найдите их здесь:
Два формата: на основе давления и температуры
Так как давление и температура насыщенного пара напрямую связаны друг с другом, таблицы пара обычно доступны в двух форматах: на основе давления и температуры. В обоих содержится одинаковая информация, но классифицирована она по-разному.
Таблица насыщенного водяного пара, основанная на давлении
| Давл. (изб.) | Темп. | Удельный объём | Удельная энтальпия | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| кПа изб. | °C | м3/кг | кДж/кг | |||
| P | T | Vf | Vg | Hf | Hfg | Hg |
| 0 | 99.97 | 0.0010434 | 1.673 | 419.0 | 2257 | 2676 |
| 20 | 105.10 | 0.0010475 | 1.414 | 440.6 | 2243 | 2684 |
| 50 | 111.61 | 0.0010529 | 1.150 | 468.2 | 2225 | 2694 |
| 100 | 120.42 | 0.0010607 | 0.8803 | 505.6 | 2201 | 2707 |
Таблица насыщенного водяного пара, основанная на температуре
| Темп. | Давл. (изб.) | Удельный объём | Удельная энтальпия | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| °C | кПа изб. | м3/кг | кДж/кг | |||
| T | P | Vf | Vg | Hf | Hfg | Hg |
| 100 | 0.093 | 0.0010435 | 1.672 | 419.1 | 2256 | 2676 |
| 110 | 42.051 | 0.0010516 | 1.209 | 461.4 | 2230 | 2691 |
| 120 | 97.340 | 0.0010603 | 0.8913 | 503.8 | 2202 | 2706 |
| 130 | 168.93 | 0.0010697 | 0.6681 | 546.4 | 2174 | 2720 |
| 140 | 260.18 | 0.0010798 | 0.5085 | 589.2 | 2144 | 2733 |
| 150 | 374.78 | 0.0010905 | 0.39250 | 632.3 | 2114 | 2746 |
Разные единицы измерения: избыточное и абсолютное давление
Таблицы насыщенного пара также используют два различных вида давления: абсолютное и манометрическое (избыточное).
- Абсолютное давление — это нулевая точка по отношению к абсолютному вакууму.
- Манометрическое давление — это нулевая точка по отношению к атмосферному давлению (101.3 кПа).
Таблица насыщенного пара с абсолютным давлением
| Давл. (абс.) | Темп. | Удельный объём | Удельная энтальпия | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| кПа | °C | м3/кг | кДж/кг | |||
| P | T | Vf | Vg | Hf | Hfg | Hg |
| 0 | — | — | — | — | — | — |
| 20 | 60.06 | 0.0010103 | 7.648 | 251.4 | 2358 | 2609 |
| 50 | 81.32 | 0.0010299 | 3.240 | 340.5 | 2305 | 2645 |
| 100 | 99.61 | 0.0010432 | 1.694 | 417.4 | 2258 | 2675 |
Таблица насыщенного пара с избыточным давлением
| Давл. (изб.) | Темп. | Удельный объём | Удельная энтальпия | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| кПа изб. | °C | м3/кг | кДж/кг | |||
| P | T | Vf | Vg | Hf | Hfg | Hg |
| 0 | 99.97 | 0.0010434 | 1.673 | 419.0 | 2257 | 2676 |
| 20 | 105.10 | 0.0010475 | 1.414 | 440.6 | 2243 | 2684 |
| 50 | 111.61 | 0.0010529 | 1.150 | 468.2 | 2225 | 2694 |
| 100 | 120.42 | 0.0010607 | 0.8803 | 505.6 | 2201 | 2707 |
Избыточное давление было придумано для простоты измерения давления по отношению к тому, которое мы обычно испытываем.
В таблицах пара, составленных на основе манометрического давления, атмосферное давление определяется как 0, а в таблицах с абсолютным давлением — 101.3 кПа. А для того чтобы отличать избыточное давление от абсолютного в конце добавляют «изб.», например, кПа изб. или фт/кв. дюйм изб..
Перевести показатели избыточного давления в показатели абсолютного
Для единиц СИ
Давление пара [кПа изб.] = Давление пара [кПа изб.] + 101.3 кПа
Важное замечание: Проблемы могут возникнуть в том случае, если перепутать абсолютное и манометрическое давление, именно поэтому надо быть особенно внимательными с единицами давления, указанными в таблице.
Сводная таблица
Избыточное давление
- Нулевая точка отсчёта при атмосферном давлении*
- Нулевое давление = Атмосферное давление
Абсолютное давление:
- Нулевая точка отсчёта при атмосферном давлении
- Нулевое давление = Абсолютный вакуум
*Атмосферное давление — 101.3 кПа
Таблицы перенасыщенного пара
Информацию о перенасыщенном паре нельзя получить из обычных таблиц насыщенного пара, для этого существуют специальные таблицы перенасыщенного пара. Происходит это потому, что температура перенасыщенного пара в отличии от температуры насыщенного может существенно меняться при одном и том же давлении.
В действительности, количество возможных комбинаций температуры и давления настолько велико, что даже теоретически не представляется возможным собрать их в одной таблице. В результате для перегретого пара используется общая сводная таблица данных о температуре и давлении.
Пример таблицы перенасыщенного пара
В приведенной выше таблице есть данные об удельном объёме (Vg), удельной энтальпии (Hg) и удельном тепле (Sg) при типичных значениях давления и температуры.
www.tlv.com
6.1. Таблицы сухого насыщенного пара
Для нахождения
параметров сухого пара 
и прочих практически пользуются вместо
приведенных в предыдущем разделе формул
(в некоторых случаях приближенных)
специальными таблицами, в которых
приводятся готовые значения этих
параметров, вычисленные на основании
опытов и теоретических исследований.
Таких таблиц было предложено несколько. В настоящее время широкой известностью пользуются таблицы Теплофизических свойств воды и водяного пара, составленные С.Л. Ривкиным и А.А. Александровым или А.А. Александровым, Б.А. Григорьевым (рис. 6.1)
В издании А.А. Александрова и Б.А. Григорьева 2006 года приведены девять таблиц (табл. I – IX). В табл. I (рис. 6.2) приведены термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по температурам). В первом столбце таблицы указаны температуры пара, расположенные в порядке возрастания от 0о С до 374 о С; в остальных столбцах приведены соответствующие им значения параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара. В табл. II (рис. 6.3) приведены термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлениям). В первом столбце таблицы указаны абсолютные давления пара, расположенные также в порядке их возрастания, начиная от 1,00 ∙ 103 Па и до 2,21∙ 107 Па, а в остальных столбцах приведены соответствующие им значения параметров кипящей воды и сухого насыщенного пара.
В тех случаях,
когда требуется найти значение какого-либо
из приведенных в таблицах параметров
для промежуточных значений температур
и давлений, прибегают к интерполированию.
Из таблиц I
и II
видно, что с увеличением температуры
и, следовательно, давления удельный
объем жидкости 
увеличивается (весьма незначительно),
а удельный объем сухого пара
уменьшается. При критическом значении
температуры
=
374,15 о С оба эти объема становятся одинаковыми.
Если значения удельных объемов 
и
для
различных давлений нанести в системеvp—
координат и провести через полученные
таким путем точки кривые, то получим
диаграмму, подобную изображенной на
рис. 5.3.
Рис. 6.1. Таблица Теплофизических свойств воды и водяного пара
Рис. 6.2. Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения
(по температурам)
Рис. 6.3. Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения
(по давлениям)
Интересное свойство водяных паров обнаруживается при рассмотрении характера изменения величины энтальпии в зависимости от давления пара (колонка 6 в табл. II рис. 6.3).
Как видим, при
давлении 1,00∙103 Па 
=
2513,7 кДж/кг. С увеличением давления
энтальпия увеличивается, достигая для
давления 3,80∙106 Па максимального значения 
=
2801,8 кДж/кг, а затем постепенно уменьшается
до 2087,5 кДж/кг при давлении 2,21∙107 Па. Таким образом, оказывается, что для
получения сухого пара давлением,
предположим, в 10 МПа, требуется подвести
к нему меньше теплоты, чем для пара в 1
МПа (в первом случае 
=
2725 кДж/кг, а во втором
=
2777 кДж/кг). В то же время пар давлением
в 10 МПа способен совершать гораздо
большую механическую работу, чем пар
давлением в 1МПа. Это свойство водяных
паров является одной из причин,
заставляющих стремиться к внедрению в
промышленность и энергетику пара
высокого давления.
studfile.net
Свойства пара / Техническая информация / Темп-ресурс
Свойства пара
Что это такое и как им пользоваться
Численные значения параметров теплоты, а также взаимосвязь между температурой и давлением, приведенные в настоящем Руководстве, взять из Таблицы «Свойства насыщенного пара».
Определение применяемых терминов:
Насыщенный пар
Чистый пар, температура которого соответствует температуре кипения воды при данном давлении.
Абсолютное давление
Абсолютное давления пара в барах (избыточное плюс атмосферное).
Зависимость между температурой и давлением
Каждому значению давления чистого пара соответствует определенная температура. Например: температура чистого пара при давлении 10 бар всегда равна 180°С.
Удельный объём пара
Масса пара, приходящаяся на единицу его объёма, кг/м3.
Теплота кипящей жидкости
Количество тепла, которое требуется чтобы повысить температуру килограмма воды от 0°С до точки кипения при давлении и температуре, указанных в Таблице. Выражается в ккал/кг.
Скрытая температура парообразования
Количество тепла в ккал/кг, необходимое для превращения одного килограмма воды при температуре кипения в килограмм пара. При конденсации одного килограмма пара в килограмм воды высвобождает такое же самое количество теплоты. Как видно из Таблицы, для каждого сочетания давления и температуры величина этой теплоты будет разной.
Полная теплота насыщенного пара
Сумма теплоты кипящей жидкости и скрытой теплоты парообразования в ккал/кг. Она соответствует полной теплоте, содержащейся в паре с температурой выше 0°С.
Как пользоваться таблицей
Кроме определения зависимости между давлением и температурой пара, Вы, также, можете вычислить количество пара, которое превратится в конденсат в любом теплообменнике, если известно передаваемое им количество теплоты в ккал. И наоборот, Таблицу можно использовать для определения количества переданной теплообменником теплоты если известен расход образующегося конденсата.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Абсолют. Давление бар |
Температ пара °C |
Уд.объем пара м3/кг |
Плотность пара кг/м3 |
Теплота жидкости ккал/кг |
Скрытая теплота парообра- зования ккал/кг |
Полная теплота пара |
|
P |
t |
V |
7 |
q |
r |
X=q+r |
|
0,010 |
7,0 |
129,20 |
0,007739 |
7,0 |
593,5 |
600,5 |
|
0,020 |
17,5 |
67,01 |
0,01492 |
17,5 |
587,6 |
605,1 |
|
0,030 |
24,1 |
45,67 |
0,02190 |
24,1 |
583,9 |
608,0 |
|
0,040 |
29,0 |
34,80 |
0,02873 |
28,9 |
581,2 |
610,1 |
|
0,050 |
32,9 |
28,19 |
0,03547 |
32,9 |
578,9 |
611,8 |
|
0,060 |
36,2 |
23,47 |
0,04212 |
36,2 |
577,0 |
613,2 |
|
0,070 |
39,0 |
20,53 |
0,04871 |
39,0 |
575,5 |
614,5 |
|
0,080 |
41,5 |
18,10 |
0,05523 |
41,5 |
574,0 |
615,5 |
|
0,090 |
43,8 |
16,20 |
0,06171 |
43,7 |
572,8 |
616,5 |
|
0,10 |
45,8 |
14,67 |
0,06814 |
45,8 |
571,8 |
617,6 |
|
0,20 |
60,1 |
7,650 |
0,1307 |
60,1 |
563,3 |
623,4 |
|
0,30 |
69,1 |
5,229 |
0,1912 |
69,1 |
558,0 |
627.1 |
|
0,40 |
75,9 |
3,993 |
0,2504 |
75,8 |
554,0 |
629,8 |
|
0,50 |
81,3 |
3,240 |
0,3086 |
81,3 |
550,7 |
632,0 |
|
0,60 |
86,0 |
2,732 |
0,3661 |
85,9 |
547,9 |
633,8 |
|
0,70 |
90,0 |
2,365 |
0,4229 |
89,9 |
545,5 |
635,4 |
|
0,80 |
93,5 |
2,087 |
0,4792 |
93,5 |
543,2 |
636,7 |
|
0,90 |
96,7 |
1,869 |
0,5350 |
96,7 |
541,2 |
637,9 |
|
1,00 |
99,6 |
1,694 |
0,5904 |
99,7 |
539,3 |
639,0 |
|
1,5 |
111,4 |
1,159 |
0,8628 |
111,5 |
531,8 |
643,3 |
|
2,0 |
120,2 |
0,8854 |
1,129 |
120,5 |
525,9 |
646,4 |
|
2,5 |
127,4 |
0,7184 |
1,392 |
127,8 |
521,0 |
648,8 |
|
3,0 |
133,5 |
0,6056 |
1,651 |
134,1 |
516,7 |
650,8 |
|
3,5 |
138,9 |
0,5240 |
1,908 |
139,5 |
512,9 |
652,4 |
|
4,0 |
143,6 |
0,4622 |
2,163 |
144,4 |
509,5 |
653,9 |
|
4,5 |
147,9 |
0,4138 |
2,417 |
148,8 |
506,3 |
655,1 |
|
5,0 |
151,8 |
0,3747 |
2,669 |
152,8 |
503,4 |
656,2 |
|
6,0 |
158,8 |
0,3155 |
3,170 |
160,1 |
498,0 |
658,1 |
|
7,0 |
164,9 |
0,2727 |
3,667 |
166,4 |
493,3 |
659,7 |
|
8,0 |
170,4 |
0,2403 |
4,162 |
172,2 |
488,8 |
661,0 |
|
9,0 |
175,4 |
0,2148 |
4,655 |
177,3 |
484,8 |
662,1 |
|
10 |
179,9 |
0,1943 |
5,147 |
182,1 |
481,0 |
663,1 |
|
11 |
184,1 |
0,1774 |
5,637 |
186,5 |
477,4 |
663,9 |
|
12 |
188,0 |
0,1632 |
6,127 |
190,7 |
473,9 |
664,6 |
|
13 |
191,6 |
0,1511 |
6,617 |
194,5 |
470,8 |
665,3 |
|
14 |
195,0 |
0,1407 |
7,106 |
198,2 |
467,7 |
665,9 |
|
15 |
198,3 |
0,1317 |
7,596 |
201,7 |
464,7 |
666,4 |
|
16 |
201,4 |
0,1237 |
8,085 |
205,1 |
461,7 |
666,8 |
|
17 |
204,3 |
0,1166 |
8,575 |
208,2 |
459,0 |
667,2 |
|
18 |
207,1 |
0,1103 |
9,065 |
211,2 |
456,3 |
667,5 |
|
19 |
209,8 |
0,1047 |
9,555 |
214,2 |
453,6 |
667,8 |
|
20 |
212,4 |
0,09954 |
10,05 |
217,0 |
451,1 |
668,1 |
|
25 |
223,9 |
0,07991 |
12,51 |
229,7 |
439,3 |
669,0 |
|
30 |
233,8 |
0,06663 |
15,01 |
240,8 |
428,5 |
669,3 |
|
40 |
250,3 |
0,04975 |
20,10 |
259,7 |
409,1 |
668,8 |
|
50 |
263,9 |
0,03943 |
25,36 |
275,7 |
391,7 |
667,4 |
|
60 |
275,6 |
0,03244 |
30,83 |
289,8 |
375,4 |
665,2 |
|
70 |
285,8 |
0,02737 |
36,53 |
302,7 |
359,7 |
662,4 |
|
80 |
295,0 |
0,02353 |
42,51 |
314,6 |
344,6 |
659,2 |
|
90 |
303,3 |
0,02050 |
48,79 |
325,7 |
329,8 |
655,5 |
|
100 |
311,0 |
0,01804 |
55,43 |
336,3 |
315,2 |
651,5 |
|
110 |
318,1 |
0,01601 |
62,48 |
346,5 |
300,6 |
647,1 |
|
120 |
324,7 |
0,01428 |
70,01 |
356,3 |
286,0 |
642,3 |
|
130 |
330,8 |
0,01280 |
78,14 |
365,9 |
271,1 |
637,0 |
|
140 |
336,6 |
0,01150 |
86,99 |
375,4 |
255,7 |
631,1 |
|
150 |
342,1 |
0,01034 |
96,71 |
384,7 |
239,9 |
624,6 |
|
200 |
365,7 |
0,005877 |
170,2 |
436,2 |
141,4 |
577,6 |
1 ккал = 4,186 кдж
1 кдж = 0,24 ккал
1 бар = 0,102 МПа
ПАР ВТОРИЧНОГО ВСКИПАНИЯ
Что такое пар вторичного вскипания:
Когда горячий конденсат или вода из котла, находящиеся под определенным давлением, выпускают в пространство, где действует меньшее давление, часть жидкости вскипает и превращается в так называемый пар вторичного вскипания.
Почему он имеет важное значение :
Этот пар важен потому, что в нем содержится определенное количество теплоты, которая может быть использована для повышения экономичности работы предприятия, т.к. в противном случае она будет безвозвратно потеряна. Однако, чтобы получить пользу от пара вторичного вскипания, нужно знать как в каком количестве он образуется в конкретных условиях.
Как он образуется :
Если воду нагревать при атмосферном давлении, ее температура будет повышаться пока не достигнет 100°С – самой высокой температуры, при которой вода может существовать при данном давлении в виде жидкости. Дальнейшее добавление теплоты не повышает температуру воды, а превращает ее в пар.
Теплота, поглощенная водой в процессе повышения температуры до точки кипения, называется физической теплотой или тепло-содержанием. Теплота, необходимая для превращения воды в пар, при температуре точки кипения, называется скрытой теплотой парообразования. Единицей теплоты, в общем случае, является килокалория (ккал), которая равна количеству тепла, необходимому для повышения температуры одного килограмма воды на 1°С при атмосферном давлении.
Однако, если воду нагревать при давлении выше атмосферного, ее точка кипения будет выше 100°С, в силу чего увеличится также и количество требуемой физической теплоты. Чем выше давление, тем выше температура кипения воды и ее теплосодержание. Если давление понижается, то теплосодержание также уменьшается и температура кипения воды падает до температуры, соответствующей новому значению давления. Это значит, что определенное количество физической теплоты высвобождается. Эта избыточная теплота будет поглощаться в форме скрытой теплоты парообразования, вызывая вскипание части воды и превращение ее в пар. Примером может служить выпуск конденсата из конденсатоотводчика или выпуск воды из котла при продувке. Количество образующегося при этом пара можно вычислить.
Конденсат при температуре пара 179,9 °C и давлении 10 бар обладает теплотой в количестве 182, 1ккал/кг. См. Колонку 5 таблицы параметров пара. Если его выпускать в атмосферу, т.е. при абсолютном давлении 1 бар, теплосодержание конденсата сразу же упадет до 99,7 ккал/кг. Избыток теплоты в количестве 82,3 ккал/кг вызовет вторичное вскипание части конденсата. Величину части конденсата в %, которая превратится в пар вторичного вскипания, определяют следующим образом :
Разделите разницу между теплосодержанием конденсата при большем и при меньшем давлениях на величину скрытой теплоты парообразования при меньшем давлением значении давления и умножьте результат на 100.
Выразив это в виде формулы, получим :
% пар вторичного вскипания
q1 = теплота конденсата при большем значении давления до его выпуска
q2 = теплота конденсата при меньшем значении давления, т.е. в пространстве, куда производится выпуск
r = скрытая теплота парообразования пара при меньшем значении давления, при котором производится выпуск конденсата
% пара вторичного вскипания =
График 1.
График 2.
Объем пара вторичного вскипания при выпуске одного кубического метра конденсата в систему с атмосферным давлением.
Для упрощения расчетов, на графике показано количество пара вторичного вскипания, которое будет образовываться, если выпуск конденсата будет производится при разных давлениях на выходе
Влияние присутствия воздуха на температуру пара
Рис. 1 поясняет, к чему приводит присутствие воздуха в паропроводах, а в Таблице 1 и на Графике 1 показана зависимость снижения температуры пара от процентного содержания в нем воздуха при различных давлениях.
Влияние присутствия воздуха на теплопередачу
Воздух, обладая отличными изоляционными свойствами, может образовать, по мере конденсации пара, своеобразное «покрытие» на поверхностях теплопередачи и значительно понизить ее эффективность.
При определенных условиях, даже такое незначительное количество воздуха в паре как 0,5% по объему может уменьшить эффективность тепло — передачи на 50%. См. Рис.1
СО2 в газообразной форме, образовавшись в котле и перемещаясь вместе с паром, может растворится в конденсате, охлажденном ниже температуры пара, и образовать угольную кислоту. Эта кислота весьма агрессивна и, в конечном итоге «проест» трубопроводы и теплообменное оборудование. См. Рис.2. Если в систему попадает кислород, он может вызвать питтинговую коррозию чугунных и стальных поверхностей. См. Рис. 3.
Паровая камера со 100% содержанием пара. Общее давление 10 бар. Давления пара 10 бар температура пара 180°С
Рис.1. Камера, в которой находится смесь пара и воздуха, передает только ту часть теплоты, которая соответствует парциальному давлению пара, а не полному давлению в ее полости.
Паровая камера с содержанием пара 90%
И воздуха 10%. Полное давление 10 бар. Давление
Пара 9 бар, температура пара 175,4°С
Таблица 1.
|
Снижение температуры паро-воздушной смеси в зависимости от содержания воздуха |
||||
|
Давление |
Температура насыщ. пара |
Температура паро-воздушной смеси от к-ва воздуха в объему,°С |
||
|
бар |
°C |
10% |
20% |
30% |
|
2 |
120,2 |
116.7 |
113.0 |
110.0 |
|
4 |
143.6 |
140.0 |
135.5 |
131.1 |
|
6 |
158.8 |
154.5 |
150.3 |
145.1 |
|
8 |
170.4 |
165.9 |
161.3 |
155.9 |
|
10 |
179.9 |
175.4 |
170.4 |
165.0 |
Свойства пара
Теплофизические свойства воды и водяного пара (программа расчета)
Методические указания по очистке и контролю возвратного конденсата (РД 34.37.515-93)
vsevtempe.spb.ru
Удельный объем (обратная плотность) и Энтальпия перегретого водяного пара в зависимости от давления и температуры 0-16 бар, 120-300°C.Таблица 1. Удельный объем (обратная плотность) перегретого водяного пара в зависимости от давления и температуры*
| |||||||||||
dpva.ru
Пар и пароконденсатное хозяйство предприятия
От теории ближе к практике
А. А. Филоненко, директор ЧТСУП «Стим-систем»
Несмотря на положительные результаты работы по повышению эффективности использования энергоресурсов, отражённые в значительном снижении удельного расхода энергии как в целом по республике, так и на отдельных предприятиях, проблема энергосбережения сохраняет свою остроту, при этом становится актуальнее и сложнее. По мере реализации малозатратных и краткосрочных проектов значительно увеличились удельные затраты на экономию энергии при сохранении дефицита инвестиционных ресурсов. Ужесточается законодательство в сфере энергосбережения: невыполнение показателей грозит не только лишением премии некоторых руководителей, но и оплатой предприятием потребления электроэнергии и газа сверх установленных величин по двойному тарифу.
Водяной пар — очень удобный и эффективный теплоноситель. Его достаточно просто произвести, легко транспортировать, контролировать параметры, управлять ими и, наконец, использовать содержащуюся в нём энергию. Благодаря таким характеристикам и огромному опыту применения в системах теплоснабжения и множестве самых разнообразных технологических процессов пар с давних пор широко используется на промышленных предприятиях.
Разнообразие применений и огромные объёмы потребления пара ставят эффективность его использования в ряд важнейших задач энергосбережения. Наведение порядка в пароконденсатном хозяйстве может обеспечить снижение потребления энергии, сопоставимое по результатам с выполнением крупных энергосберегающих мероприятий. При этом по материальным затратам повышение эффективности использования пара несопоставимо мало в сравнении с реализацией крупных проектов, которая длится месяцы, а то и годы. Кроме того, мероприятия, связанные с паром, могут выполняться поэтапно и тем самым обеспечить возможность энергетикам регулировать показатели на непродолжительных промежутках времени.
Как показывают результаты проведения энергоаудитов и опыт общения с персоналом, обслуживающим пароконденсатное хозяйство, имеет место явный недостаток практических знаний даже у опытных работников энергослужб промышленных предприятий. В связи с этим в журнале будет опубликован цикл статей, ориентированный на техническую поддержку специалистов, связанных с проектированием и эксплуатацией паросилового хозяйства.
Пар. Основные понятия
Что такое водяной пар, каким он бывает и какими основными свойствами обладает.
Водяной пар — это газ, получаемый в процессе испарения воды. Свойства пара отличаются от свойств идеального газа и не описываются газовыми законами. Формулы для расчёта параметров пара [1] сложны и громоздки для ежедневного применения, поэтому проще пользоваться таблицами свойств пара и воды, например, из [1]. Ниже приведен сокращённый вариант такой таблицы.
Таблица. Свойства насыщенного пара
| Абсолютное давление, бар |
Температура пара, °С |
Удельный объём пара, м3/кг |
Плотность, кг/м3 | Энтальпия кипя- щей жидкости, ккал/кг |
Скрытая теплота парообразова- ния, ккал/кг |
Энтальпия насы- щенного пара, ккал/кг |
| P | t | V | Y | i | r | i« |
| 0,010 | 7,0 | 129,20 | 0,007739 | 7,0 | 593,5 | 600,5 |
| 0,020 | 17,5 | 67,01 | 0,01492 | 17,5 | 587,6 | 605,1 |
| 0,030 | 24,1 | 45,67 | 0,02190 | 24,1 | 583,9 | 608,0 |
| 0,040 | 29,0 | 34,80 | 0,02873 | 28,9 | 581,2 | 610,1 |
| 0,050 | 32,9 | 28,19 | 0,03547 | 32,9 | 578,9 | 611,8 |
| 0,060 | 36,2 | 23,47 | 0,04212 | 36,2 | 577,0 | 613,2 |
| 0,070 | 39,0 | 20,53 | 0,04871 | 39,0 | 575,5 | 614,5 |
| 0,080 | 41,5 | 18,10 | 0,05523 | 41,5 | 574,0 | 615,5 |
| 0,090 | 43,8 | 16,20 | 0,06171 | 43,7 | 572,8 | 616,5 |
| 0,10 | 45,8 | 14,67 | 0,06814 | 45,8 | 571,8 | 617,6 |
| 0,20 | 60,1 | 7,650 | 0,1307 | 60,1 | 563,3 | 623,4 |
| 0,301 | 69,1 | 5,229 | 0,1912 | 69,1 | 558,0 | 627, |
| 0,40 | 75,9 | 3,993 | 0,2504 | 75,8 | 554,0 | 629,8 |
| 0,50 | 81,3 | 3,240 | 0,3086 | 81,3 | 550,7 | 632,0 |
| 0,60 | 86,0 | 2,732 | 0,3661 | 85,9 | 547,9 | 633,8 |
| 0,70 | 90,0 | 2,365 | 0,4229 | 89,9 | 545,5 | 635,4 |
| 0,80 | 93,5 | 2,087 | 0,4792 | 93,5 | 543,2 | 636,7 |
| 0,90 | 96,7 | 1,869 | 0,5350 | 96,7 | 541,2 | 637,9 |
| 1,00 | 99,6 | 1,694 | 0,5904 | 99,7 | 539,3 | 639,0 |
| 1,5 | 111,4 | 1,159 | 0,8628 | 111,5 | 531,8 | 643,3 |
| 2,0 | 120,2 | 0,8854 | 1,129 | 120,5 | 525,9 | 646,4 |
| 2,5 | 127,4 | 0,7184 | 1,392 | 127,8 | 521,0 | 648,8 |
| 3,0 | 133,5 | 0,6056 | 1,651 | 134,1 | 516,7 | 650,8 |
| 3,5 | 138,9 | 0,5240 | 1,908 | 139,5 | 512,9 | 652,4 |
| 4,0 | 143,6 | 0,4622 | 2,163 | 144,4 | 509,5 | 653,9 |
| 4,5 | 147,9 | 0,4138 | 2,417 | 148,8 | 506,3 | 655,1 |
| 5,0 | 151,8 | 0,3747 | 2,669 | 152,8 | 503,4 | 656,2 |
| 6,0 | 158,8 | 0,3155 | 3,170 | 160,1 | 498,0 | 658,1 |
| 7,0 | 164,9 | 0,2727 | 3,667 | 166,4 | 493,3 | 659,7 |
| 8,0 | 170,4 | 0,2403 | 4,162 | 172,2 | 488,8 | 661,0 |
| 9,0 | 175,4 | 0,2148 | 4,655 | 177,3 | 484,8 | 662,1 |
| 10 | 179,9 | 0,1943 | 5,147 | 182,1 | 481,0 | 663,1 |
| 11 | 184,1 | 0,1774 | 5,637 | 186,5 | 477,4 | 663,9 |
| 12 | 188,0 | 0,1632 | 6,127 | 190,7 | 473,9 | 664,6 |
| 13 | 191,6 | 0,1511 | 6,617 | 194,5 | 470,8 | 665,3 |
| 14 | 195,0 | 0,1407 | 7,106 | 198,2 | 467,7 | 665,9 |
| 15 | 198,3 | 0,1317 | 7,596 | 201,7 | 464,7 | 666,4 |
| 16 | 201,4 | 0,1237 | 8,085 | 205,1 | 461,7 | 666,8 |
| 17 | 204,3 | 0,1166 | 8,575 | 208,2 | 459,0 | 667,2 |
| 18 | 207,1 | 0,1103 | 9,065 | 211,2 | 456,3 | 667,5 |
| 19 | 209,8 | 0,1047 | 9,555 | 214,2 | 453,6 | 667,8 |
| 20 | 212,4 | 0,09954 | 10,05 | 217,0 | 451,1 | 668,1 |
| 25 | 223,9 | 0,07991 | 12,51 | 229,7 | 439,3 | 669,0 |
| 30 | 233,8 | 0,06663 | 15,01 | 240,8 | 428,5 | 669,3 |
| 40 | 250,3 | 0,04975 | 20,10 | 259,7 | 409,1 | 668,8 |
| 50 | 263,9 | 0,03943 | 25,36 | 275,7 | 391,7 | 667,4 |
| 60 | 275,6 | 0,03244 | 30,83 | 289,8 | 375,4 | 665,2 |
| 70 | 285,8 | 0,02737 | 36,53 | 302,7 | 359,7 | 662,4 |
| 80 | 295,0 | 0,02353 | 42,51 | 314,6 | 344,6 | 659,2 |
| 90 | 303,3 | 0,02050 | 48,79 | 325,7 | 329,8 | 655,5 |
| 100 | 311,0 | 0,01804 | 55,43 | 336,3 | 315,2 | 651,5 |
| 110 | 318,1 | 0,01601 | 62,48 | 346,5 | 300,6 | 647,1 |
| 120 | 324,7 | 0,01428 | 70,01 | 356,3 | 286,0 | 642,3 |
| 130 | 330,8 | 0,01280 | 78,14 | 365,9 | 271,1 | 637,0 |
| 140 | 336,6 | 0,01150 | 86,99 | 375,4 | 255,7 | 631,1 |
| 150 | 342,1 | 0,01034 | 96,71 | 384,7 | 239,9 | 624,6 |
| 200 | 365,7 | 0,005877 | 170,2 | 436,2 | 141,4 | 577,6 |
Абсолютное (истинное или полное) давление — это давление, измеренное относительно полного вакуума. Манометрическое давление — давление, измеренное относительно атмосферного давления. Следовательно, значение абсолютного давления больше манометрического на 0,1 МПа.
1 ккал = 4,186 кДж; 1 кДж = 0,24 ккал; 1 бар = 0,102 МПа
Насыщенный пар
Насыщенным называют пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью. Как следует из таблицы, при повышении давления растёт температура фазового перехода жидкости в пар. Пар, параметры которого находятся на этой кривой насыщения, и называется насыщенным паром.
Рассмотрим, какими свойствами он обладает и что означают параметры, приведённые в таблице. Давление и температура уже упоминались. Удельный объём пара — это объём в метрах кубических, который занимает 1 кг насыщенного пара при определённом давлении. Знание удельного объёма пара необходимо при расчёте скоростей движения пара по трубопроводам, объёмов, которые будет занимать вторичный пар в ресиверах и расширительных баках, и т. д. (подробно об этом в следующих статьях).
Энтальпия кипящей воды — это полная теплота, которой обладает кипящая вода. Для нагрева 1 кг воды на 1 °С требуется 1 ккал тепловой энергии. Энтальпия кипящей воды отражает, сколько теплоты содержится в одном её килограмме. Чтобы превратить воду в пар, надо затратить дополнительную энергию, например, для 1 кг кипящей воды при атмосферном давлении потребуется 539,3 ккал теплоты. Вся теплота, которая была расходована на нагрев воды и превращение её в пар, называется энтальпией насыщенного пара. Она как бы аккумулируется в полученном паре и будет отдаваться при его конденсации и охлаждении конденсата.
При конденсации пар выделяет ту теплоту, которая была затрачена на испарение кипящей воды. Количество этой теплоты представляет собой разность энтальпий насыщенного пара и кипящей воды и называется скрытой теплотой парообразования. Обратите внимание, что если с ростом давления температура насыщенного пара растёт, то скрытая теплота парообразования (то есть эффективная теплота пара) снижается.
Перегретый пар
Если полученный насыщенный пар нагревать дальше (например, в пароперегревателе котла), то мы получим перегретый пар. Энтальпия перегретого пара будет выше энтальпии насыщенного. При перегреве пара будет также увеличиваться его удельный объём. Это свойство перегретого пара используется в паровых машинах, чтобы снизить расход воды и топлива.
Какими свойствами обладает перегретый пар? При охлаждении он не конденсируется. Конденсация начинается только после того, как перегретый пар достигнет температуры насыщения (см. таблицу). При этом теплообмен между перегретым паром и стенкой теплообменника или трубопровода происходит хуже, чем в случае с насыщенным паром. Это свойство перегретого пара говорит о том, что его использование при транспортировке, особенно на дальние расстояния, эффективнее, так как в трубопроводе не будет образовываться конденсат пара, который может вызывать гидроудары, коррозию труб и запорной арматуры (подробно о проблемах, которые может вызвать конденсат, в следующих статьях). Естественно, что для работы в теплообменнике (где требуется максимально эффективно отобрать теплоту, содержащуюся в паре) предпочтительнее насыщенный пар, который лучше отдаёт теплоту. Исключение составляют случаи, когда требуются высокие температуры теплообменника, при которых использование насыщенного пара требует очень высоких давлений и, следовательно, более сложной и дорогой конструкции теплообменного аппарата.
Следует также рассмотреть такое понятие, как критическая температура. Допустим, имеется пар с давлением 3 кг/см2 абс и температурой 137 °С. При таких параметрах пар является перегретым. Как видно из таблицы, если при той же температуре повысить давление до 4 кг/см2 абс, то пар сконденсируется. Если же перегреть пар до температуры 374 °С, то пар не будет конденсироваться ни при каком давлении. Такая температура и называется критической.
Часто упоминается понятие «влажный» пар. Иногда в него вкладывают разный смысл. Доводилось слышать, как влажным называли насыщенный пар. Это неверно. Правильно говорить о сухом насыщенном паре и влажном паре, то есть о паре с какой-либо степенью влажности. Влажность пара определяется как отношение содержащейся в насыщенном паре капельной жидкости к общему количеству смеси фаз:
где Gf — масса жидкой фазы, Gs — масса сухого пара.
Аналогично определяется сухость пара:
Очевидно, что влажность и сухость пара могут принимать значения от 0 до 1. В расширенном понимании сухость пара, или паросодержание жидкостно-паровой смеси, можно определить через энтальпии среды i, насыщенной жидкости i’ и сухого насыщенного пара i” как:
Эта величина может быть как отрицательной (для недогретой до кипения воды), так и больше единицы (для перегретого пара).
Рис. 1. Зависимость энтальпии пара от степени сухости (х) (энтропия — это сокращение доступной энергии вещества в результате передачи энергии. В рамках данной статьи смысл понятия энтропии не так важен.)
Как следует из рис. 1, теплосодержание (энтальпия) влажного пара будет тем меньше, чем меньше его сухость. Соответственно, чтобы максимально эффективно использовать пар в теплообменниках, следует использовать пар с минимальной влажностью. Её можно снизить, используя циклонные сепараторы или дросселирование (подробно об этом в следующих статьях).
Ещё одна особенность пара, используемого на промышленных предприятиях. В нём может содержаться воздух или другие неконденсируемые газы. Их присутствие снижает температуру пара и, что ещё более вредно, ухудшает теплоотдачу от пара стенкам теплообменника (рис. 2). Воздух, обладая хорошими теплоизоляционными свойствами, в определённых условиях может образовывать плёнки на поверхности стенки теплообменника, значительно ухудшающие теплоотдачу.
Рис. 2. Зависимость температуры насыщенного пара от давления и содержания воздуха
Углекислый газ (CO2), содержащийся в паре, может раствориться в конденсате, образуя угольную кислоту, которая приведёт к коррозии стенок трубопроводов, теплообменников и запорной арматуры. Следовательно, воздух и неконденсируемые газы нужно своевременно удалять из пара.
Литература
М.П. Вукалович. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы «МАШГИЗ». — М., 1955.
Справки и консультации:
ЧТСУП «Стим-систем»
www.web-energo.by