bugorwiki.info
на главную

Пар

Эта статья о воде как газе. Информацию о платформе цифрового распространения видеоигр смотрите в Steam (программное обеспечение). Для других целей, смотрите Steam (значения).
Жидкая фаза извержения Замка Гейзера в Йеллоустонском парке
Диаграмма зависимости температуры от энтропии для пара
Диаграмма энтальпии против энтропии Молье для пара

Пар - это вода в газовой фазе, которая образуется, когда вода кипит или испаряется. Steam невидим; однако «пар» часто относится к влажному пару, видимому туману или аэрозолю водяных капель, образующихся при конденсации водяного пара. При более низком давлении, например в верхних слоях атмосферы или на вершине высоких гор, вода кипит при более низкой температуре, чем номинальная 100 ° C (212 ° F) при стандартном давлении. При дальнейшем нагревании он превращается в перегретый пар.

Энтальпия испарения - это энергия, необходимая для превращения воды в газообразную форму, когда она увеличивается в объеме в 1700 раз при стандартных температуре и давлении; это изменение в объеме может быть преобразовано в механическую работу паровыми двигателями, такими как поршневые двигатели и паровые турбины, которые являются подгруппой паровых двигателей. Паровые двигатели поршневого типа сыграли центральную роль в промышленной революции, и современные паровые турбины используются для производства более 80% мировой электроэнергии. Если жидкая вода вступает в контакт с очень горячей поверхностью или быстро сбрасывает давление ниже давления пара, это может привести к взрыву пара.

Типы пара и конверсии

Традиционно пар создается путем нагрева котла путем сжигания угля и других видов топлива, но также возможно создание пара с помощью солнечной энергии. Водяной пар, который включает капли воды, описывается как влажный пар . При дальнейшем нагревании влажного пара капли испаряются, и при достаточно высокой температуре (которая зависит от давления) вся вода испаряется, и система находится в парожидкостном равновесии.

Перегретый пар - это пар с температурой, превышающей его температуру кипения для давления, которая возникает только тогда, когда вся жидкая вода испарилась или была удалена из системы.

Таблицы пара содержат термодинамические данные для воды / пара и часто используются инженерами и учеными при проектировании и эксплуатации оборудования, в котором используются термодинамические циклы с участием пара. Кроме того, могут быть полезны термодинамические фазовые диаграммы для воды / пара, такие как температурно-энтропийная диаграмма или диаграмма Молье, показанная в этой статье. Паровые диаграммы также используются для анализа термодинамических циклов.

диаграмма энтальпии-энтропии (hs) для пара диаграмма давления-энтальпии (ph) для пара температурно-энтропийная (Ц) диаграмма для пара

Пользы

сельскохозяйственное

В сельском хозяйстве пар используется для стерилизации почвы, чтобы избежать использования вредных химических веществ и улучшить здоровье почвы.

внутренний

Способность пара передавать тепло также используется в домашних условиях: для приготовления овощей, паровой чистки тканей, ковров и напольных покрытий, а также для обогрева зданий. В каждом случае вода нагревается в котле, а пар переносит энергию к целевому объекту. Steam также используется для глажения одежды, чтобы добавить достаточную влажность к теплу, чтобы убрать морщины и положить преднамеренные складки на одежду.

Производство электроэнергии (и когенерация)

По состоянию на 2000 г. около 90% всей электроэнергии вырабатывалось с использованием пара в качестве рабочего тела, почти все с помощью паровых турбин.

При производстве электроэнергии пар, как правило, конденсируется в конце своего цикла расширения и возвращается в котел для повторного использования. Однако в когенерации пар подается в здания через систему централизованного теплоснабжения для обеспечения тепловой энергией после ее использования в цикле выработки электроэнергии. Самая большая в мире система генерации пара - это паровая система Нью-Йорка, которая перекачивает пар в 100 000 зданий на Манхэттене с семи когенерационных установок.

Хранилище энергии

Огненный паровоз
Несмотря на сходство с котлом, обратите внимание на отсутствие дымохода, а также расположение цилиндров на конце кабины, а не на конце дымохода.

В других промышленных применениях для хранения энергии используется пар, который вводится и извлекается путем теплопередачи, обычно через трубы. Пар является емким резервуаром для тепловой энергии из-за высокой температуры испарения воды.

Беспаровые паровозы были паровозами, которые работали от подачи пара, хранящегося на борту в большом резервуаре, напоминающем котел обычного локомотива. Этот бак был заполнен технологическим паром, как это доступно на многих крупных фабриках, таких как бумажные фабрики. В двигателе локомотива использовались поршни и шатуны, как для типичного паровоза. Эти локомотивы в основном использовались в местах, где существует риск пожара из топки котла, но также использовались на заводах, которые просто имели запас запаса пара.

Подъемный газ

Благодаря своей низкой молекулярной массе пар является эффективным подъемным газом, обеспечивающим подъем примерно на 60% по сравнению с гелием и вдвое больше, чем с горячим воздухом. Он не является легковоспламеняющимся, в отличие от водорода, а также дешев и распространен в отличие от гелия. Требуемое тепло, однако, приводит к проблемам с конденсацией и требует изолированной оболочки. Эти факторы пока ограничивают его использование в основном демонстрационными проектами.

Механическое усилие

Паровые двигатели и паровые турбины используют расширение пара для привода поршня или турбины для выполнения механической работы. Важным является возможность возврата конденсированного пара в виде воды-жидкости в котел под высоким давлением при относительно небольших затратах мощности накачки. Конденсация пара в воду часто происходит на конце низкого давления паровой турбины, поскольку это максимизирует энергетическую эффективность, но такие условия влажного пара должны быть ограничены, чтобы избежать чрезмерной эрозии лопаток турбины. Инженеры используют идеализированный термодинамический цикл, цикл Ренкина, для моделирования поведения паровых двигателей. Паровые турбины часто используются в производстве электроэнергии.

стерилизация

Автоклав, в котором используется пар под давлением, используется в микробиологических лабораториях и аналогичных средах для стерилизации.

Пар, особенно сухой (сильно перегретый) пар, может использоваться для антимикробной очистки даже до уровня стерилизации. Пар является нетоксичным противомикробным средством.

Пар в трубопроводе

Steam используется в трубопроводах для инженерных сетей. Он также используется в рубашках и трассировках трубопроводов для поддержания равномерной температуры в трубопроводах и сосудах.

Обработка дерева

Пар используется в процессе гибки древесины, уничтожения насекомых и повышения пластичности.

Обработка бетона

Пар используется для усиления сушки, особенно в сборных конструкциях. Следует соблюдать осторожность, поскольку бетон выделяет тепло во время гидратации, а дополнительное тепло от пара может быть вредным для процессов затвердевания бетона.

очищающий

Используется при очистке волокон и других материалов, иногда при подготовке к покраске. Пар также полезен при растапливании отвержденной смазки и остатков масла, поэтому он полезен при очистке кухонных полов и оборудования, а также двигателей и деталей внутреннего сгорания. Среди преимуществ использования пара по сравнению с распылителем горячей воды есть тот факт, что пар может работать при более высоких температурах и использует значительно меньше воды в минуту.


просмотров: 14