La vapeur d'eau et ses propriétés. L'eau, la vapeur d'eau et ses propriétés

La vapeur formée à la surface d’un liquide bouillant est appelée vapeur saturée. La vapeur saturée peut être sèche ou humide. La vapeur sèche saturée est une vapeur qui, étant au-dessus de la surface d'un liquide bouillant, ne contient pas de gouttelettes de liquide en suspension. La vapeur saturée humide, ou simplement la vapeur humide, est un mélange mécanique de vapeur saturée sèche et de liquide bouillant.

vapeur d'eau

Une caractéristique de la vapeur humide est son degré de siccité x. Le degré de siccité est la proportion de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide, c'est-à-dire le rapport de la masse de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide à la masse de vapeur humide. La valeur 1-x est appelée degré d'humidité ou humidité de la vapeur saturée humide, c'est-à-dire fraction massique de liquide bouillant dans air humide. Les paramètres qui déterminent complètement l’état de la vapeur saturée sèche ou du liquide bouillant sont la température ou la pression et le degré de siccité.

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La vapeur d'eau et ses propriétés

La vapeur d'eau est obtenue dans chaudières à vapeurà pression et température constantes. Tout d'abord, l'eau est chauffée à température d'ébullition (elle reste constante) ou température de saturation. . Avec un chauffage supplémentaire, l'eau bouillante se transforme en vapeur et sa température reste constante jusqu'à ce que l'eau s'évapore complètement. L'ébullition est le processus de vaporisation dans tout le volume de liquide. Évaporation — vaporisation à partir de la surface du liquide.

La transition d'une substance de l'état liquide à l'état gazeux est appelée vaporisation , et de état gazeux dans un liquide condensation . La quantité de chaleur qui doit être transmise à l'eau pour la transformer de liquide en vapeur au point d'ébullition est appelée chaleur de vaporisation .

Quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg l'eau à 1 0 C s'appelle capacité calorifique de l'eau . = 1 kcal/kg. grêle

Le point d'ébullition de l'eau dépend de la pression (il existe des tableaux spéciaux) :

Abdos R = 1 kgf/cm 2 = 1 guichet automatique, TC = 100°C

R abs = 1,7 kgf/cm 2, tc = 115°С

R abs = 5 kgf/cm 2, tc = 151°С

R abs =10 kgf/cm 2, tc = 179°С

R abs = 14 kgf/cm 2, tc = 195°C

Lorsque la température de l'eau dans les chaufferies en sortie est de 150°C et inversement t dans-

jour 70°C chaque kg d'eau transfère 80 kilocalories chaleur.

Dans les systèmes d'alimentation en vapeur 1 kg eau transformée en vapeur portable environ 600 kilocalories chaleur.

L'eau n'est pratiquement pas comprimée. Le plus petit volume est occupé par t=+4°C. À t au-dessus et en dessous de +4°C, le volume d'eau augmente. La température à laquelle commence la condensation de la vapeur d’eau en excès est appelée « point de rosée ».

Il y a de la vapeur saturée Et surchauffé Lors de l'évaporation, certaines molécules s'envolent de la surface du liquide et forment de la vapeur au-dessus de celui-ci. Si la température du liquide est maintenue constante, c'est-à-dire que de la chaleur lui est continuellement fournie, le nombre de molécules qui s'échappent augmentera et, en raison du mouvement chaotique des molécules de vapeur, simultanément à la formation de vapeur, le processus inverse se produit. - la condensation, dans laquelle certaines molécules de vapeur retournent dans le liquide .

Si l'évaporation se produit dans un récipient fermé, la quantité de vapeur augmentera jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint, c'est-à-dire que la quantité de liquide et de vapeur deviendra constante.

Vapeur qui est en équilibre dynamique avec son liquide et a la même température et la même pression qu'on l'appelle vapeur saturée.

Vapeur saturée humide, est appelée vapeur dans laquelle se trouvent des gouttelettes d'eau de chaudière ; la vapeur saturée sans gouttelettes d'eau s'appelle vapeur saturée sèche .

La proportion de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide est appelée degré de siccité de la vapeur (x). Dans ce cas, l'humidité de la vapeur sera égale à 1 - X. Pour vapeur saturée sèche X = 1. Si vous transmettez de la chaleur à de la vapeur saturée sèche à pression constante, vous obtenez de la vapeur surchauffée.

La température de la vapeur surchauffée est supérieure à la température de l’eau de la chaudière. La vapeur surchauffée est obtenue à partir de vapeur saturée sèche dans des surchauffeurs de vapeur installés dans les conduits de fumée de la chaudière.

L'utilisation de vapeur saturée humide n'est pas recommandée, car lors de son déplacement dans les conduites de vapeur, des chocs hydrauliques (chocs violents à l'intérieur des conduites) de condensat s'accumulant dans les raccords, dans les courbes et dans les endroits bas des conduites de vapeur, ainsi que dans les pompes à vapeur sont possible. Une forte diminution de la pression dans une chaudière à vapeur jusqu'à la pression atmosphérique, qui peut survenir à la suite d'une violation urgente de la résistance de la chaudière, est très dangereuse, car la température de l'eau avant un tel changement de pression était supérieure à 100 ° C, alors l'excès une grande quantité de chaleur est dépensée pour la formation de vapeur, qui se produit presque instantanément.

La vapeur d'eau est l'état gazeux de l'eau.

La quantité de vapeur augmente fortement, ce qui entraîne une augmentation instantanée de la pression dans la chaudière et de graves dommages. Plus le volume d'eau dans la chaudière est important et plus sa température est élevée, plus les conséquences d'une telle destruction sont importantes. Le volume de vapeur est 1 700 fois supérieur à celui de l’eau.

Surchauffé vapeur- vapeur avoir plus haute température que saturé à la même pression - il n'a pas d'humidité. La vapeur surchauffée est produite dans un appareil spécial - un surchauffeur, où la vapeur sèche saturée est chauffée par les gaz de combustion. Dans les chaufferies de chauffage, la vapeur surchauffée n'est pas utilisée, il n'y a donc pas de surchauffeur.

Propriétés de base de la vapeur saturée :

1) Je ne me suis pas assis. vapeur = t balle l'eau à un P donné

2) faire bouillir. l'eau dépend de la vapeur P dans la chaudière

3) la vapeur saturée se condense.

Principales propriétés de la vapeur surchauffée :

1) la vapeur surchauffée ne se condense pas

2) t de vapeur surchauffée ne dépend pas de la pression de vapeur dans la chaudière.

(Schéma de génération de vapeur dans une chaudière à vapeur) (la carte de la page 28 n'est pas nécessaire)

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vapeur d'eau

Parmi les gaz réels, la vapeur d’eau occupe une place particulière. Il est devenu très répandu dans de nombreux domaines technologiques et est utilisé comme liquide de refroidissement dans centrales électriques. La vapeur d'eau est généralement utilisée à des pressions et des températures où elle doit être traitée comme un vrai gaz. La vapeur d'eau peut être obtenue de deux manières : par évaporation et par ébullition de l'eau.

L'évaporation est le processus de formation de vapeur à partir de l'eau, se produisant uniquement à partir de la surface libre. Ce processus se produit à n'importe quelle température. Lors de l'évaporation, les molécules possédant l'énergie cinétique la plus élevée se détachent de la surface de l'eau et s'envolent dans l'espace environnant. En conséquence, de la vapeur d’eau se forme au-dessus du liquide. L'intensité du processus d'évaporation augmente avec l'augmentation de la température.

L'ébullition est le processus de formation de vapeur d'eau dans tout le volume de liquide. Lorsqu'elles sont chauffées à une certaine température, des bulles de vapeur se forment à l'intérieur du liquide qui, se connectant les unes aux autres, s'envolent dans l'espace environnant. Pour qu'une bulle de vapeur se forme puis grandisse, il est nécessaire que le processus de vaporisation se produise à l'intérieur des bulles, et cela n'est possible que si énergie cinétique les molécules d'eau sont suffisamment grosses pour cela. Puisque l’énergie cinétique des molécules est déterminée par la température du liquide, l’ébullition à une pression externe donnée ne peut commencer qu’à une température très spécifique. Cette température est appelée point d’ébullition ou température de saturation et est notée tb. Le point d'ébullition à une pression donnée reste constant jusqu'à ce que tout le liquide se transforme en vapeur.

La vapeur formée à la surface d’un liquide bouillant est appelée vapeur saturée. La vapeur saturée peut être sèche ou humide. La vapeur sèche saturée est une vapeur qui, étant au-dessus de la surface d'un liquide bouillant, ne contient pas de gouttelettes de liquide en suspension. La vapeur saturée humide, ou simplement la vapeur humide, est un mélange mécanique de vapeur saturée sèche et de liquide bouillant. Une caractéristique de la vapeur humide est son degré de siccité x. Le degré de siccité est la proportion de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide, c'est-à-dire

32 Vapeur d'eau Concepts et définitions de base

le rapport de la masse de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide à la masse de vapeur humide. La valeur 1-x est appelée degré d'humidité ou humidité de la vapeur saturée humide, c'est-à-dire fraction massique de liquide bouillant dans l’air humide. Les paramètres qui déterminent complètement l’état de la vapeur saturée sèche ou du liquide bouillant sont la température ou la pression et le degré de siccité.

Si de la chaleur est fournie à de la vapeur saturée sèche en l'absence d'un liquide bouillant à la même pression que la pression de la vapeur saturée sèche, elle se transformera alors en vapeur surchauffée. Sa température va commencer à monter. La vapeur surchauffée est de la vapeur qui, à une pression donnée, a une température plus élevée que la vapeur sèche saturée. La température de la vapeur surchauffée est désignée par la lettre t, et la différence de température t – t n est appelée degré de surchauffe ou surchauffe de la vapeur. Avec une surchauffe croissante de la vapeur, son volume augmentera, la distance entre les molécules augmentera et, par conséquent, les forces d'attraction mutuelle diminueront, c'est-à-dire vapeur surchauffée à diplômes élevés la surchauffe se rapprochera dans ses propriétés d'un gaz parfait. Les paramètres qui déterminent l’état de la vapeur surchauffée seront la pression et la température (ou volume spécifique).

Le processus est l’inverse de la vaporisation, c’est-à-dire Le processus de transition de la vapeur en liquide est appelé processus de condensation.

Le processus de production de vapeur surchauffée peut être divisé en trois étapes :

1) chauffer l'eau jusqu'à la température d'ébullition ;

2) évaporation de l'eau bouillante et formation de vapeur sèche saturée ;

3) surchauffe de la vapeur sèche saturée.

Dans ce cas, l'état de la vapeur saturée sèche sera extrêmement instable, puisqu'une augmentation ou une diminution totalement insignifiante de la température provoquera une surchauffe de la vapeur ou sa condensation.

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vapeur d'eau

Parmi les gaz réels, la vapeur d’eau occupe une place particulière. Il est devenu très répandu dans de nombreux domaines technologiques et est utilisé comme liquide de refroidissement dans les centrales électriques. La vapeur d'eau est généralement utilisée à des pressions et des températures où elle doit être traitée comme un vrai gaz. La vapeur d'eau peut être obtenue de deux manières : par évaporation et par ébullition de l'eau.

L'évaporation est le processus de formation de vapeur à partir de l'eau, se produisant uniquement à partir de la surface libre. Ce processus se produit à n'importe quelle température. Lors de l'évaporation, les molécules possédant l'énergie cinétique la plus élevée se détachent de la surface de l'eau et s'envolent dans l'espace environnant. En conséquence, de la vapeur d’eau se forme au-dessus du liquide. L'intensité du processus d'évaporation augmente avec l'augmentation de la température.

L'ébullition est le processus de formation de vapeur d'eau dans tout le volume de liquide. Lorsqu'elles sont chauffées à une certaine température, des bulles de vapeur se forment à l'intérieur du liquide qui, se connectant les unes aux autres, s'envolent dans l'espace environnant. Pour qu’une bulle de vapeur se forme puis grandisse, il est nécessaire que le processus de vaporisation se produise à l’intérieur des bulles, et cela n’est possible que si l’énergie cinétique des molécules d’eau est suffisante pour cela. Puisque l’énergie cinétique des molécules est déterminée par la température du liquide, l’ébullition à une pression externe donnée ne peut commencer qu’à une température très spécifique. Cette température est appelée point d’ébullition ou température de saturation et est notée tb. Le point d'ébullition à une pression donnée reste constant jusqu'à ce que tout le liquide se transforme en vapeur.

La vapeur formée à la surface d’un liquide bouillant est appelée vapeur saturée. La vapeur saturée peut être sèche ou humide. La vapeur sèche saturée est une vapeur qui, étant au-dessus de la surface d'un liquide bouillant, ne contient pas de gouttelettes de liquide en suspension.

Qu'est-ce que la vapeur d'eau ?

La vapeur saturée humide, ou simplement la vapeur humide, est un mélange mécanique de vapeur saturée sèche et de liquide bouillant. Une caractéristique de la vapeur humide est son degré de siccité x. Le degré de siccité est la proportion de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide, c'est-à-dire le rapport de la masse de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide à la masse de vapeur humide. La valeur 1-x est appelée degré d'humidité ou humidité de la vapeur saturée humide, c'est-à-dire fraction massique de liquide bouillant dans l’air humide. Les paramètres qui déterminent complètement l’état de la vapeur saturée sèche ou du liquide bouillant sont la température ou la pression et le degré de siccité.

Si de la chaleur est fournie à de la vapeur saturée sèche en l'absence d'un liquide bouillant à la même pression que la pression de la vapeur saturée sèche, elle se transformera alors en vapeur surchauffée.

Sa température va commencer à monter. La vapeur surchauffée est de la vapeur qui, à une pression donnée, a une température plus élevée que la vapeur sèche saturée. La température de la vapeur surchauffée est désignée par la lettre t, et la différence de température t – t n est appelée degré de surchauffe ou surchauffe de la vapeur. Avec une surchauffe croissante de la vapeur, son volume augmentera, la distance entre les molécules augmentera et, par conséquent, les forces d'attraction mutuelle diminueront, c'est-à-dire

la vapeur surchauffée à des degrés de surchauffe élevés se rapprochera dans ses propriétés d'un gaz parfait. Les paramètres qui déterminent l’état de la vapeur surchauffée seront la pression et la température (ou volume spécifique).

Le processus est l’inverse de la vaporisation, c’est-à-dire Le processus de transition de la vapeur en liquide est appelé processus de condensation.

Le processus de production de vapeur surchauffée peut être divisé en trois étapes :

1) chauffer l'eau jusqu'à la température d'ébullition ;

2) évaporation de l'eau bouillante et formation de vapeur sèche saturée ;

3) surchauffe de la vapeur sèche saturée.

Dans ce cas, l'état de la vapeur saturée sèche sera extrêmement instable, puisqu'une augmentation ou une diminution totalement insignifiante de la température provoquera une surchauffe de la vapeur ou sa condensation.

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Propriétés de la vapeur d'eau

En tant que véritable gaz, considérons la vapeur d'eau, largement utilisée dans de nombreux secteurs technologiques et, surtout, dans la technique thermique, où elle constitue le principal fluide de travail. Par conséquent, l’étude des propriétés thermodynamiques de l’eau et de la vapeur d’eau revêt une grande importance pratique.

Dans tous les domaines production industrielle Plusieurs substances différentes ont été largement utilisées : l'eau, l'ammoniac, le dioxyde de carbone, etc. plus grande distribution vapeur d'eau reçue, qui est le fluide de travail dans Turbines à vapeur, machines à vapeur, dans les centrales nucléaires, caloporteur dans divers échangeurs de chaleur, etc.

Le processus de transformation d’une substance d’un état liquide à un état gazeux est appelé vaporisation. Évaporation est appelée vaporisation, qui se produit toujours à n'importe quelle température à partir de la surface libre d'un liquide ou d'un solide. Le processus d'évaporation consiste dans le fait que des molécules individuelles surmontent à grande vitesse l'attraction des molécules voisines et s'envolent dans l'espace environnant. L'intensité de l'évaporation augmente avec l'augmentation de la température du liquide.

Le processus d'ébullition est que si de la chaleur est fournie au liquide, alors à une certaine température en fonction de propriétés physiques fluide de travail et pression, le processus de vaporisation commence à la fois sur la surface libre du liquide et à l'intérieur de celui-ci.

La transition d'une substance d'un état gazeux à un liquide ou un solide est appelée condensation. Le processus de condensation, comme le processus de vaporisation, se produit à température constante si la pression ne change pas. Le liquide obtenu par condensation de la vapeur est appelé condensat

Le processus par lequel un solide se transforme directement en vapeur est appelé sublimation. Le processus inverse de transition de la vapeur vers un état solide est appelé désublimation.

Processus de vaporisation. Concepts et définitions de base. Considérons le processus de génération de vapeur. Pour ce faire, placez 1 kg d'eau à une température de 0 °C dans un cylindre à piston mobile. Appliquons une force constante au piston depuis l'extérieur R. Alors, avec la surface du piston F, la pression sera constante et égale p = P/F. Représentons le processus de vaporisation, c'est-à-dire la transformation d'une substance d'un état liquide à un état gazeux, dans p,v schéma (Fig. 14).

Riz. 14. Le processus de vaporisation dans pv- diagramme

État initial de l'eau sous pression R. et ayant une température de 0 °C, sera représenté sur le schéma par les points a 1, a 2, a 3 . Lorsque de la chaleur est fournie à l'eau, sa température augmente progressivement jusqu'à ce qu'elle atteigne le point d'ébullition t s , correspondant à la pression donnée. Dans ce cas, le volume spécifique de liquide diminue d’abord, atteint une valeur minimale à t = 4°C, puis commence à augmenter. (Peu de liquides présentent une telle anomalie - une augmentation de la densité lorsqu'ils sont chauffés dans une certaine plage de température). Pour la plupart des liquides, le volume spécifique augmente de manière monotone lorsqu'il est chauffé.) L'état d'un liquide porté au point d'ébullition est représenté sur le diagramme par les points b 1, b 2, b 3 .

Avec un apport de chaleur supplémentaire, l'eau commence à bouillir avec une forte augmentation de volume. Le cylindre contient désormais un milieu biphasique : un mélange d’eau et de vapeur, appelé vapeur saturée humide. Saturé est appelée vapeur qui est en équilibre thermique et dynamique avec le liquide à partir duquel elle est formée. L'équilibre dynamique est que le nombre de molécules sortant de l'eau dans l'espace vapeur est égal au nombre de molécules qui se condensent à sa surface. Dans l'espace vapeur, à cet état d'équilibre, il existe le nombre maximum de molécules possible à une température donnée. À mesure que la température augmente, le nombre de molécules possédant suffisamment d’énergie pour s’échapper dans l’espace vapeur augmente. L'équilibre est rétabli grâce à une augmentation de la pression de vapeur, ce qui entraîne une augmentation de sa densité et, par conséquent, du nombre de molécules se condensant à la surface de l'eau par unité de temps. Il s’ensuit que la pression de la vapeur saturée est une fonction croissante de façon monotone de sa température, ou, ce qui revient au même, la température de la vapeur saturée est une fonction croissante de façon monotone de sa pression.

Lorsque le volume au-dessus de la surface d'un liquide à température de saturation augmente, une certaine quantité de liquide se transforme en vapeur ; lorsque le volume diminue, la vapeur « en excès » se transforme à nouveau en liquide, mais dans les deux cas la pression de vapeur reste constante.

Si la vaporisation d’un liquide se produit dans un espace illimité, alors tout peut se transformer en vapeur. Si la vaporisation d'un liquide se produit dans un récipient fermé, les molécules sortant du liquide remplissent l'espace libre au-dessus, tandis que certaines des molécules se déplaçant dans l'espace de vapeur au-dessus de la surface retournent dans le liquide. À un moment donné, une égalité peut se produire entre la formation de vapeur et la transition inverse des molécules de la vapeur au liquide, dans laquelle le nombre de molécules quittant le liquide est égal au nombre de molécules revenant au liquide. À ce moment, le nombre maximum possible de molécules se trouvera dans l’espace au-dessus du liquide. La vapeur dans cet état prend une densité maximale à une température donnée et est appelée saturé.

Ainsi, la vapeur en contact avec un liquide et en équilibre thermique avec lui est dite saturée.

L'eau, la vapeur d'eau et leurs propriétés

À mesure que la température du liquide change, l'équilibre est perturbé, provoquant un changement correspondant dans la densité et la pression de la vapeur saturée.

Un mélange biphasique, constitué de vapeur contenant des gouttelettes de liquide en suspension, est appelévapeur saturée humide. Ainsi, la vapeur d’eau saturée humide peut être considérée comme un mélange de vapeur sèche saturée avec de minuscules gouttelettes d’eau en suspension dans sa masse.

La fraction massique de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide est appelée degré de siccité de la vapeur et est désignée par la lettre X. Fraction massique d'eau bouillante dans la vapeur humide égale à 1- X, appelé degré d'humidité. Pour faire bouillir du liquide X= 0, et pour vapeur saturée sèche x= 1. L'état de la vapeur humide est caractérisé par deux paramètres : la pression (ou température de saturation t s, qui détermine cette pression) et le degré de siccité de la vapeur.

À mesure que de la chaleur est ajoutée, la quantité de phase liquide diminue et la phase vapeur augmente. La température du mélange reste inchangée et égale à t s, puisque toute la chaleur est dépensée pour l'évaporation de la phase liquide. Par conséquent, le processus de vaporisation à ce stade est isobare-isotherme. Enfin, la dernière goutte d'eau se transforme en vapeur, et le cylindre n'est rempli que de vapeur, dite sèche saturée.

La vapeur saturée, dans laquelle il n'y a pas de particules en suspension de la phase liquide, est appelée vapeur saturée sèche. Son volume spécifique et sa température sont fonction de la pression. Par conséquent, l'état de la vapeur sèche peut être défini par n'importe lequel des paramètres - pression, volume spécifique ou température.

Son état est représenté par les points c 1, c 2, c 3.

Les points représentent de la vapeur surchauffée. Lorsque de la chaleur est transmise à la vapeur sèche à la même pression, sa température augmente et la vapeur surchauffe. Le point d (d 1, d 2, d 3) représente l'état de la vapeur surchauffée et, en fonction de la température de la vapeur, peut se situer à différentes distances du point c.

Ainsi, surchauffé est appelée vapeur dont la température dépasse la température de la vapeur saturée de même pression.

Étant donné que le volume spécifique de vapeur surchauffée à la même pression est supérieur à celui de la vapeur saturée, une unité de volume de vapeur surchauffée contient moins de molécules, ce qui signifie qu'elle a une densité plus faible. L'état de la vapeur surchauffée, comme celui de tout gaz, est déterminé par deux paramètres indépendants.

Le processus de production de vapeur saturée sèche à pression constante est représenté dans le cas général par le graphique abc, et la vapeur surchauffée dans le cas général par le graphique abcd, tandis que ab est le processus de chauffage de l'eau jusqu'au point d'ébullition, bc est le processus de vaporisation, qui se produit simultanément à pression constante et à température constante, c'est-à-dire que le processus bc est à la fois isobare et isotherme et, enfin, cd est le processus de surchauffe de la vapeur à pression constante, mais à température croissante. Entre les points b et c se trouve de la vapeur humide avec différentes valeurs intermédiaires du degré de siccité.

Courbe I eau froide est représenté par une ligne parallèle à l’axe des ordonnées, en supposant que l’eau est incompressible et que, par conséquent, le volume spécifique d’eau est presque indépendant de la pression. La courbe II est appelée courbe limite inférieure, ou courbe liquide, et la courbe III est appelée courbe limite supérieure, ou courbe de vapeur saturée sèche. La courbe II sépare la région liquide de la région de vapeur saturée sur le diagramme, et la courbe III sépare la région de vapeur saturée de la région de vapeur surchauffée.

Les points a 1, a 2 et a 3, représentant l'état de 1 kg d'eau froide à une température de 0°C et des pressions différentes, sont situés presque sur la même verticale. Les points b 1, b 2 et b 3 se déplacent vers la droite avec une pression croissante, car en même temps les températures d'ébullition t H et, par conséquent, les volumes spécifiques d'eau bouillante augmentent également en conséquence. Les points c 1, c 2 et c 3 se déplacent vers la gauche, donc avec l'augmentation de la pression, le volume spécifique de vapeur diminue malgré l'augmentation de la température.

D'après le diagramme pv, il est clair qu'avec l'augmentation de la pression, les points b 1, b 2 et b 3 et c 1 avec 2 et c 3 se rapprochent, c'est-à-dire la différence entre les volumes spécifiques de vapeur saturée sèche et d'eau bouillante (segments bc) diminue progressivement. Finalement, à une certaine pression, cette différence devient égal à zéro, c'est-à-dire que les points b et c coïncident et que les lignes II et III convergent. Le point de rencontre des deux courbes est appelé point critique et est désigné par la lettre k. L’état correspondant au point k est appelé état critique.

Les paramètres de vapeur d'eau à l'état critique sont les suivants : pression pk = 225,65 ata ; température t = 374,15° C, volume spécifique v K = 0,00326 m 3 /kg.

Au point critique, l'eau bouillante et la vapeur ont les mêmes paramètres d'état, et un changement d'état d'agrégation ne s'accompagne pas d'un changement de volume. Autrement dit, dans un état critique, la frontière conventionnelle séparant ces deux phases de la substance disparaît. À des températures supérieures à la valeur critique (t > t K), la vapeur surchauffée (gaz) ne peut pas être convertie en liquide par une quelconque augmentation de pression.

La température critique est la température maximale possible pour la coexistence de deux phases : liquide et vapeur saturée. Aux températures supérieures à la température critique, une seule phase peut exister. Le nom de cette phase (liquide ou vapeur surchauffée) est dans une certaine mesure arbitraire et est généralement déterminé par sa température. Tous les gaz sont des vapeurs hautement surchauffées au-dessus de Tcr. Plus la température de surchauffe est élevée (à une pression donnée), plus la vapeur est proche dans ses propriétés d'un gaz parfait.

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La vapeur d'eau est produite dans des chaudières à vapeur à pression et température constantes. Tout d'abord, l'eau est chauffée à température d'ébullition (elle reste constante) ou température de saturation. . Avec un chauffage supplémentaire, l'eau bouillante se transforme en vapeur et sa température reste constante jusqu'à ce que l'eau s'évapore complètement. L'ébullition est le processus de vaporisation dans tout le volume de liquide. Évaporation - vaporisation depuis la surface du liquide.

La transition d'une substance de l'état liquide à l'état gazeux est appelée vaporisation , et d'un état gazeux à un état liquide condensation . La quantité de chaleur qui doit être transmise à l'eau pour la transformer de liquide en vapeur au point d'ébullition est appelée chaleur de vaporisation .

Quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg l'eau à 1 0 C s'appelle capacité calorifique de l'eau . = 1 kcal/kg. grêle

Le point d'ébullition de l'eau dépend de la pression (il existe des tableaux spéciaux) :

Abdos R = 1 kgf/cm 2 = 1 guichet automatique, TC = 100°C

R abs = 1,7 kgf/cm 2, tc = 115°С

R abs = 5 kgf/cm 2, tc = 151°С

R abs =10 kgf/cm 2, tc = 179°С

R abs = 14 kgf/cm 2, tc = 195°C

Lorsque la température de l'eau dans les chaufferies en sortie est de 150°C et inversement t dans-

jour 70°C chaque kg d'eau transfère 80 kilocalories chaleur.

Dans les systèmes d'alimentation en vapeur 1 kg eau transformée en vapeur portable environ 600 kilocalories chaleur.

L'eau n'est pratiquement pas comprimée. Le plus petit volume est occupé par t=+4°C. À t au-dessus et en dessous de +4°C, le volume d'eau augmente. La température à laquelle commence la condensation de la vapeur d’eau en excès est appelée « point de rosée ».

Il y a de la vapeur saturée Et surchauffé Lors de l'évaporation, certaines molécules s'envolent de la surface du liquide et forment de la vapeur au-dessus de celui-ci. Si la température du liquide est maintenue constante, c'est-à-dire que de la chaleur lui est continuellement fournie, le nombre de molécules qui s'échappent augmentera et, en raison du mouvement chaotique des molécules de vapeur, simultanément à la formation de vapeur, le processus inverse se produit. - la condensation, dans laquelle certaines molécules de vapeur retournent dans le liquide .

Si l'évaporation se produit dans un récipient fermé, la quantité de vapeur augmentera jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint, c'est-à-dire que la quantité de liquide et de vapeur deviendra constante.

Vapeur qui est en équilibre dynamique avec son liquide et a la même température et la même pression qu'on l'appelle vapeur saturée.

Vapeur saturée humide, est appelée vapeur dans laquelle se trouvent des gouttelettes d'eau de chaudière ; la vapeur saturée sans gouttelettes d'eau s'appelle vapeur saturée sèche .

La proportion de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide est appelée degré de siccité de la vapeur (x). Dans ce cas, l'humidité de la vapeur sera égale à 1 - X. Pour vapeur saturée sèche X = 1. Si vous transmettez de la chaleur à de la vapeur saturée sèche à pression constante, vous obtenez de la vapeur surchauffée. La température de la vapeur surchauffée est supérieure à la température de l’eau de la chaudière. La vapeur surchauffée est obtenue à partir de vapeur saturée sèche dans des surchauffeurs de vapeur installés dans les conduits de fumée de la chaudière.

L'utilisation de vapeur saturée humide n'est pas recommandée, car lors de son déplacement dans les conduites de vapeur, des chocs hydrauliques (chocs violents à l'intérieur des conduites) de condensat s'accumulant dans les raccords, dans les courbes et dans les endroits bas des conduites de vapeur, ainsi que dans les pompes à vapeur sont possible. Une forte diminution de la pression dans une chaudière à vapeur jusqu'à la pression atmosphérique, qui peut survenir à la suite d'une violation urgente de la résistance de la chaudière, est très dangereuse, car la température de l'eau avant un tel changement de pression était supérieure à 100 ° C, alors l'excès une grande quantité de chaleur est dépensée pour la formation de vapeur, qui se produit presque instantanément. La quantité de vapeur augmente fortement, ce qui entraîne une augmentation instantanée de la pression dans la chaudière et de graves dommages. Plus le volume d'eau dans la chaudière est important et plus sa température est élevée, plus les conséquences d'une telle destruction sont importantes. Le volume de vapeur est 1 700 fois supérieur à celui de l’eau.

La vapeur surchauffée – vapeur qui a une température plus élevée que la vapeur saturée à la même pression – ne contient pas d'humidité. La vapeur surchauffée est produite dans un appareil spécial - un surchauffeur, où la vapeur sèche saturée est chauffée par les gaz de combustion. Dans les chaufferies de chauffage, la vapeur surchauffée n'est pas utilisée, il n'y a donc pas de surchauffeur.

Propriétés de base de la vapeur saturée :

1) Je ne me suis pas assis. vapeur = t balle l'eau à un P donné

2) faire bouillir. l'eau dépend de la vapeur P dans la chaudière

3) la vapeur saturée se condense.

Principales propriétés de la vapeur surchauffée :

1) la vapeur surchauffée ne se condense pas

2) t de vapeur surchauffée ne dépend pas de la pression de vapeur dans la chaudière.

(Schéma de génération de vapeur dans une chaudière à vapeur) (la carte de la page 28 n'est pas nécessaire)

L'eau, la vapeur d'eau et leurs propriétés

Eau- la substance la plus répandue sur Terre, c'est composé chimique l'hydrogène avec l'oxygène. L'eau est un excellent solvant, et donc tout eaux naturelles- ce sont des solutions contenant diverses substances - sels, gaz et autres impuretés.
L'eau et la vapeur sont les plus largement utilisées dans l'industrie comme fluide de travail et liquide de refroidissement. Ceci s'explique tout d'abord par la disponibilité due à la répartition de l'eau dans la nature, ainsi que par le fait que l'eau et la vapeur d'eau présentent des caractéristiques thermodynamiques relativement bonnes.
Donc, chaleur spécifique l'eau est plus élevée que de nombreux liquides et solides (lorsque la température atteint le point d'ébullition, c'est-à-dire dans la plage de température de 0 à 100 °C à pression atmosphérique c = 4,19 kJDkg-K)). Contrairement à d'autres corps liquides et solides, la conductivité thermique de l'eau augmente avec l'augmentation de la température jusqu'à 120...140 °C en fonction de la pression, et avec une nouvelle augmentation de la température, elle diminue. La densité de l'eau la plus élevée (1 000 g/cm3) est atteinte à 4 °C. Température de fusion (fonte de la glace) 0 °C.
Le changement de l’état d’agrégation de l’eau de liquide à gazeux est appelé vaporisation, et de gazeux à liquide est appelé condensation.
La transformation de l’eau liquide en vapeur – vaporisation – est possible lors de l’évaporation et de l’ébullition de l’eau.
L'évaporation de l'eau est le processus de vaporisation par séparation et volatilisation des molécules d'eau de sa surface ouverte, se produisant à une température inférieure au point d'ébullition à une pression donnée. Lors de l'évaporation, les molécules se détachent et s'envolent de la surface du liquide ; elles ont des vitesses de déplacement accrues par rapport à la valeur d'équilibre, ce qui entraîne vitesse moyenne le mouvement des molécules dans la masse de liquide diminue et, par conséquent, la température de toute la masse d'eau diminue.
Lorsque de la chaleur est fournie à une masse de liquide, c'est-à-dire Lorsque l'eau est chauffée, sa température et l'intensité de l'évaporation augmentent, et un moment arrive, correspondant à certaines valeurs de température et de pression, où l'évaporation commence dans le volume d'eau - l'eau bout.
L'ébullition de l'eau est un processus d'évaporation intense non seulement sur sa surface libre, mais également à l'intérieur des bulles de vapeur qui en résultent, à une certaine température de chauffage de l'eau, appelée point d'ébullition. À pression atmosphérique, le point d'ébullition est d'environ 100 °C ; avec l'augmentation de la pression, le point d'ébullition augmente.
La quantité de chaleur qui doit être transmise à 1 kg d'eau pour le transformer de l'état liquide à l'état vapeur au point d'ébullition est appelée chaleur latente de vaporisation g. Avec l'augmentation de la pression, la chaleur latente de vaporisation diminue (tableau 1.1 ).

Condensation- le processus inverse de conversion de la vapeur en liquide. Ce liquide est appelé condensat. Ce processus s'accompagne d'un dégagement de chaleur. La quantité de chaleur dégagée lors de la condensation de 1 kg de vapeur est appelée chaleur de condensation de vapeur ; elle est numériquement égale à la chaleur latente de vaporisation.

vapeur d'eau- l'eau à l'état d'agrégat gazeux. La vapeur d'eau qui a une densité maximale à une pression donnée est dite saturée. La vapeur est saturée si elle est en équilibre thermodynamique avec la phase liquide, c'est-à-dire ayant la même température et la même pression que l’eau bouillante. La vapeur d'eau saturée peut être humide ou sèche. Dans le volume de vapeur saturée humide, il y a de l'eau sous forme de minuscules gouttelettes, qui se forment lorsque les coquilles des bulles de vapeur se rompent. La vapeur saturée sèche ne contient pas de gouttelettes d’eau ; elle se caractérise par sa température de saturation. Les propriétés de la vapeur saturée (densité, capacité thermique spécifique, etc.) sont déterminées uniquement par la pression. La vapeur dont la température pour une certaine pression dépasse la température de la vapeur saturée est dite surchauffée. La différence de température entre la vapeur saturée surchauffée et sèche à la même pression est appelée surchauffe de la vapeur.
Le rapport entre la masse de vapeur saturée sèche et la masse de vapeur saturée humide est appelé teneur en vapeur, ou degré de siccité de la vapeur x. Cette caractéristique importante de la vapeur d'eau saturée humide détermine la proportion de vapeur dans le mélange vapeur-eau, où y est la proportion de liquide :
X = 1 - y.
La séparation des gouttelettes d'eau de la vapeur est appelée séparation, et les dispositifs conçus à cet effet sont appelés séparateurs.
L'enthalpie de la vapeur saturée humide hx, kJ/kg, est exprimée en termes de degré de siccité comme suit :
hx= h" + rx,
où h" est l'enthalpie de l'eau au point d'ébullition, en kJ/kg.
Tableau 1.1
Propriétés de l'eau et de la vapeur saturée sèche en fonction de la pression

Enthalpie de la vapeur surchauffée/gpp, kJ/kg :

L'eau et la vapeur d'eau comme fluide de travail et liquide de refroidissement sont largement utilisées dans le domaine du chauffage. Cela s'explique par le fait que l'eau et la vapeur d'eau ont des propriétés thermodynamiques relativement bonnes et n'ont pas d'effet néfaste sur les métaux et les organismes vivants. La vapeur est formée à partir de l’eau par évaporation et ébullition.

L'évaporation est la formation de vapeur qui se produit uniquement à la surface d'un liquide. Ce processus se produit à n'importe quelle température. Lors de l'évaporation, des molécules qui ont des vitesses relativement élevées s'envolent d'un liquide, ce qui entraîne une diminution de la vitesse moyenne de déplacement des molécules restantes et une diminution de la température du liquide.

L'ébullition est la formation rapide de vapeur dans toute la masse de liquide, qui se produit lorsque le liquide transfère une certaine quantité de chaleur à travers les parois du récipient.

Le point d’ébullition de l’eau dépend de la pression sous laquelle se trouve l’eau : plus la pression est élevée, plus la température à laquelle l’eau commence à bouillir est élevée.

Par exemple, la pression atmosphérique est de 760 mm. art. Art. correspond à t = 100 0 C, plus la pression est élevée, plus le point d'ébullition est élevé, plus la pression est basse, plus le point d'ébullition de l'eau est bas.

Si un liquide bout dans un récipient fermé, de la vapeur se forme au-dessus du liquide, qui contient des gouttelettes d'humidité. Une telle vapeur est appelée humide saturée. Dans ce cas, la température de la vapeur humide et de l’eau bouillante est la même et égale au point d’ébullition.

Si la chaleur est fournie en permanence, toute l'eau, y compris les plus petites gouttes, se transformera en vapeur. Une telle vapeur est appelée sèche saturée.

La quantité de chaleur nécessaire pour convertir 1 kg de liquide chauffé jusqu'au point d'ébullition t k en vapeur est appelée chaleur latente de vaporisation (kcal/kg).

La chaleur latente de vaporisation dépend de la pression à laquelle se produit le processus de vaporisation. Ainsi, à une pression atmosphérique de 760 mm Hg. Art. chaleur latente de vaporisation r = 540 kcal/kg. Plus haute valeur une pression de vapeur saturée correspond à une chaleur latente de vaporisation plus faible, et une pression plus faible correspond à une chaleur latente de vaporisation plus élevée.

La vapeur peut être saturée et surchauffée. La valeur qui détermine la quantité de vapeur saturée sèche dans 1 kg de vapeur humide en pourcentage est appelée degré de siccité de la vapeur et est désignée par la lettre X (x). Pour la vapeur saturée sèche X = 1.

L'humidité de la vapeur saturée dans les chaudières à vapeur doit être comprise entre 1 et 3 %, c'est-à-dire son degré de sécheresse X = 100 - (1-3) = 99 - 97 %.

La séparation des particules d'eau de la vapeur est appelée séparation, et un dispositif conçu à cet effet est appelé séparateur.

La transition de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux est appelée vaporisation, et de l’état gazeux à l’état liquide est appelée condensation. La vapeur dont la température pour une certaine pression dépasse la température de la vapeur saturée est dite surchauffée. La différence de température entre la vapeur saturée surchauffée et sèche à la même pression est appelée surchauffe de la vapeur.