Парообразование и испарение воды

На Изображении 1 показано потребление газа в процессе доведения воды до состояния кипения и испарения.

Изображение 1: Чайник и счетчик газа

В начале измерения счетчик газа находится в положении ноль. В момент нагрева воды до температуры 100оС показание счетчика составляет «1 относительных единиц газа». Для полного испарения воды было затрачено около 6 относительных единиц газа. Это значит, что для испарения воды требуется примерно в 6 раз больше энергии, чем для доведения ее до состояния кипения. Или иначе говоря:

1 кг пара при температуре 100оС содержит примерно в 6 раз больше тепловой энергии, чем 1 кг воды при температуре 100оС. Если пар с температурой 100оС отдает тепловую энергию, то образуется конденсат с температурой 100оС. В процессе конденсирования из 1 кг пара с температурой 100оС высвобождается примерно в 6 раз больше тепловой энергии, чем содержится в воде того же количества и той же температуры.

Изображение 2 а отображает количество энергии, которое потребляется для нагрева и испарения 1 кг воды при атмосферных условиях. Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 или около 4,2 кДж/кг х К. Чтобы перегреть 1 кг воды с 0оС до 100оС требуется 100х4,2=420 кДж тепловой энергии (h’). Количество теплоты парообразования (r), которая требуется для нагрева 1 кг воды от 100оС до полного испарения составляет 2258 кДж/кг и может быть определено по таблице насыщенного пара (см. Таблицу насыщенного пара).

Изображение 2а: Испарение	Изображение 2b: Конденсация

Для того, чтобы довести 1 кг воды при 0оС и атмосферных условиях до состояния полного испарения, необходимо затратить тепловую энергию в количестве (h” = h’ + r) 420 + 2258 = 2678 кДж. В процессе передачи тепла от пара к продукту или в теплообменном аппарате пар конденсируется. Тепловая энергия, которая при этом высвобождается, это тепловая энергия конденсации. Если тепловая энергия при атмосферном давлении от пара отбирается, то высвобождается 2258 кДж/кг тепловой энергии конденсации, при этом остаточное теплосодержание конденсата составляет 420 кДж/кг при 100оС, см Изображение 2b

В замкнутом пространстве температура кипения увеличивается.

Тепловая энергия парообразования – это количество теплоты, которое выделяется в процессе конденсирования пара. Полученный при этом конденсат имеет такую же температуру, как и пар, из которого он образовался.

Процессы, в которых давление пара составляет 1 бар, встречаются достаточно редко, поскольку давление пара зависит от требуемой температуры процесса.

• Каждому значению давления пара соответствует свое значение температуры насыщения.
• Насыщенный пар давлением 10 бар имеет температуру насыщения 180оС, 5 бар – 152оС и 30 бар – 234оС и т.д.

Кроме температуры насыщения также и другие параметры пара зависят от давления, как например тепловая энергия насыщения и парообразования, энтальпия и удельный объем. Их значения приведены в таблице насыщенного пара.

Источник: "Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010"

Получить консультацию и приобрести оборудование для паро-конденсатных систем можно по телефону (495) 268-0-242.