RP Energy Lexicon - водена пареа, температура на вриење, испарување, критична точка, влажност
Дефиниција: вода во гасовита состојба или (колоквијално) видливи парчиња кондензирана водена пареа во воздухот
Поконкретни поими: заситена пареа, прегреана пареа, влажна пареа, сува пареа, жива пареа, процесна пареа
Оригинална креација: 22 декември 2014 година; последна промена: 14.03.2020
Во науката и технологијата, водена пареа е супстанција вода (H2O) во гасовита состојба. Поголемиот дел од овој напис се однесува и на оваа дефиниција. Меѓутоа, колоквијално, водена пареа често се користи за упатување на видливи парни пареа што се јавуваат кога се формираат фини капки вода во воздухот преку кондензација на содржаната водена пареа. На пример, облаците содржат голем број такви мали капки вода и затоа се видливи само затоа што светлината се расфрла по капките. Патем, за разлика од големите капки дожд, многу мали капки вода може да траат долго во воздухот, бидејќи нивната брзина на пад е многу бавна.
Честопати, за пареа се зборува само кога е јасно од контекст дека се мисли на водена пареа - дури и ако има секако парови од многу други супстанции.
Водата пареа е многу важна во енергетската технологија:
- Голем дел од електричната енергија се добива во термоелектраните со помош на парни турбини, кои работат приближно според таканаречениот циклус Клаузиус-Ранкин.
- Сепак, пареата може да послужи и како енергетски носач и и онака се користи во многу индустриски процеси. Затоа, енергетско-најефикасната генерација на пареа (најмногу во парни котли) е од голема важност. Повремено, водена пареа се користи и како средство за ладење.
- Во други случаи, водената пареа се јавува при хемиски конверзии, на пример во процесите на согорување како производ во издувните гасови или во реформата на пареата како.
Таканаречената процесна пареа исто така често се бара надвор од енергетската технологија, т.е. Х. Водена пареа користена во процес. Честопати нејзината најважна функција е снабдување со топлина; во некои случаи водената пареа исто така учествува во хемиска реакција (на пример во рафинерии за нафта и гасификација на јаглен).
Во минатото, некои згради имаа греење на пареа, во кое водена пареа ја пренесуваа топлината од котел (парен котел) до радијаторите. Сепак, ваквите системи ретко се користат повеќе, бидејќи тие имаат голем број на недостатоци во споредба со денешните системи за централно греење (со течна вода). Овие вклучуваат помала енергетска ефикасност како резултат на големите загуби на водови при високи температури и исто така недостатоци поврзани со безбедноста.
Водената пареа, исто така, игра исклучително важна улога во земјината атмосфера. На пример, воздухот полн со многу водена пареа пренесува голема количина латентна топлина што подоцна може да се ослободи кога ќе се кондензира. (Ова е причината зошто воздухот е потопол откако премина планински венец каде што облаците ќе врнеат дожд додека облаците се зголемуваат; овој феномен е познат како фен за коса.) Покрај тоа, водената пареа (а не јаглерод диоксид, на пример) е најголемиот придонесувач за т.н. ефект на стаклена градина во атмосферата на земјата: Облаците водат од една страна кон делумен одраз на сончевата светлина назад во вселената, но од друга страна, исто така, до рефлексија на топлинско зрачење од земјата, со последниот ефект во просек да преовладува. Ефектот на јаглерод диоксид (СО2) индиректно се зголемува значително (повратна информација од водена пареа): Засилувањето на ефектот на стаклена градина од СО2 доведува до поголема содржина на водена пареа во атмосферата и со тоа до понатамошно интензивирање на ефектот на стаклена градина. Х. до значително зголемено глобално затоплување; видете го и написот за климатски опасности.
Бидејќи многу горива содржат значителни количини на водород (во хемиски врзана форма), водената пареа се произведува кога ќе изгорат. Ова се однесува особено на природниот гас и нафтените деривати. Една од последиците од ова може да биде задушување на оџаците ако се избере температура на издувните гасови да биде прилично ниска, а користените материјали не се отпорни на влага. Од друга страна, дополнителна топлина може да се добие во кондензациониот котел со кондензација на водената пареа и исцедување на кондензираната вода.
Физички основи
Според популарното верување, водата е течна на температури помеѓу 0 ° C и 100 ° C и гасовита над 100 ° C. Реалноста е многу покомплицирана, сепак. Како прво, споменатите ограничувања на температурата помеѓу состојбите на собирање се однесуваат само на нормалниот притисок (1013 mbar), што приближно одговара на атмосферскиот притисок што обично се јавува на локации кои не се премногу високи. Точката на вриење, т.е. границата помеѓу течната и гасната состојба на агрегација, се зголемува со зголемување на притисокот (види слика 1). Покрај тоа, водата може да испари под точката на вриење, сè додека добиениот притисок (парцијален притисок) на водената пареа не достигне таканаречен притисок на пареа, што пак е зависно од температурата.
Вриењето се одвива кога течната вода достигна точка на вриење при даден притисок и се снабдува понатамошна топлина. Се формираат меурчиња на пареа кои се креваат во водата. Притисокот на пареата во точката на вриење одговара на надворешниот притисок. Затоа, на слика 1, температурата на вриење за одреден притисок може да се одреди како температура за која притисокот ја достигнува соодветната вредност.
На слика 2 е прикажана и кривата на вриење, но во поголем температурен опсег, каде што се постигнуваат соодветно поголеми притисоци. Кривата завршува на таканаречената критична точка на приближно 374 ° C и 221 bar; Над ова, течната и гасовитата вода повеќе не можат да се разликуваат едни од други. Оваа разлика станува мала веднаш под критичната точка; Х. волуменот тешко се зголемува кога врие, а топлината на испарување е многу помала отколку при нормален притисок.
И покрај снабдувањето со топлина, температурата на водата не се зголемува за време на вриење; испорачаната топлина се користи исклучиво за испарување (→ латентна топлина, видете слика 3). Количината на специфична топлина на испарување (енталпија на испарување) е особено голема со вода; При нормален притисок е приближно 2257 kJ/kg, споредено со само 420 kJ/kg за загревање на водата од 0 ° C до 100 ° C.
При многу ниски притисоци (под приближно 6 mbar, што одговара на тројната точка на вода), веќе нема течна вода, туку само цврста (мраз) и водена пареа. Мразот потоа се сублимира директно на водена пареа кога ќе се загрее без претходно да се стопи. Сублимација може да се појави и при нормален притисок, слично на испарувањето.
Водата пареа не само што може да транспортира топлина, туку содржи и ексергија. Ова се користи при работа со парни турбини и парни мотори.
Влажна пареа, заситена пареа и прегреана пареа
Кога врие, првично се создава таканаречена заситена пареа, што е точно на кривата на вриење во однос на температурата и притисокот (се додека сте под критичната точка). Ако оваа пареа изгуби малку топлина, на пример преку контакт со поладен воздух, дел од водената пареа се кондензира во мали капки вода, така што се создаваат видливи облаци на пареа. Ова се нарекува влажна пареа. Пропорцијата на вистинската пареа (гасовита вода) често се одредува според нејзината масена фракција x (помеѓу 0 и 1).
Ако, пак, пареата се загрева по вриење, така што нејзината комбинација на притисок и температура е десно од кривата на вриење на горниот дијаграм, зборуваме за прегреана пареа. Ова повеќе не содржи капки течна вода, бидејќи кондензацијата може да се случи само кога кривата на вриење повторно се достигне со ладење или зголемување на притисокот.
Терминот сува пареа лесно може да биде погрешно разбран, бидејќи обично значи попрецизно сува заситена пареа, синоним за заситена пареа, а не прегреана пареа. Сувата пареа во оваа смисла не содржи капки вода, но за разлика од прегреаната пареа, овие се формираат веднаш, дури и ако се случи само минимално ладење.
Над критичната точка, се зборува за суперкритична пареа, што е хемиски и физички релативно агресивна, на пример, силно одмастување.
Држави на пареа во централата за парни турбини
Некои парни турбини треба да се ракуваат на таков начин што водената пареа останува во опсегот на прегреаната пареа на сите точки, т.е. Х. дека не се појавуваат капки вода. Ова може да ја оштети турбината на долг рок. Но, постојат и кондензациони турбини кои можат да ја толерираат кондензацијата на значителен дел од водената пареа. Во електраната на парни турбини, обично се користат неколку фази на турбини, првата се работи со силно прегреана пареа (прегреана пареа), додека последната е кондензациона турбина. Меѓу фазите на турбината често се користи таканаречен загревач, што ја носи пареата назад во областа на прегреаната пареа. Ова не само што ги штити турбините, туку овозможува и електраната да биде поефикасна.
Првата фаза на турбина во модерните централи на парни турбини работи добро во суперкритичкиот опсег, на пример на 600 ° C и 285 бари. Уште повисоки вредности од 700 ° C и 350 bar се насочени кон идните централи со цел да се зголеми ефикасноста уште повеќе. Границите се во суштина поставени од еластичноста на достапните материјали.
Генерирање на пареа
Пареата често се произведува во котли на пареа како дел од генератори на пареа. Основната компонента на парниот котел е разменувач на топлина, во кој течна вода се снабдува со топлина (на пример од процес на согорување или од нуклеарен реактор) така што врие. Ова создава заситена пареа, чија температура се одредува со преовладувачкиот притисок.
За некои апликации (особено за парни турбини) се користи и таканаречен супер-грејач, т.е. Х. втор разменувач на топлина со кој температурата на пареата се зголемува понатаму, додека притисокот останува приближно ист за да се добие прегреана пареа.
Во некои нуклеарни реактори, познати како реактори на врела вода, водена пареа може да се генерира директно. Со реактори на вода под притисок, од друга страна, испарувањето се спречува со висок работен притисок и се користи посебен генератор на пареа. Тешко е можно да се прегрее пареата, бидејќи за тоа е потребен извор на топлина со повисока температура. Ова е важна причина за обично помалата ефикасност на нуклеарните централи.
Ако се користат гасови од согорување, нивната температура останува над температурата на пареата (пред надгревачот), така што ќе се појават големи загуби на издувни гасови ако гасовите директно се испуштаат бескорисно како издувни гасови. Поради оваа причина, честопати се користи таканаречен економизатор, кој извлекува дополнителна топлина од издувниот гас, кој најмногу служи за загревање на водата за напојување (т.е. течната вода што се напојува во парниот котел). Друга можност за обновување на топлината е да се загрее воздухот на согорување.
Во некои случаи, електраната не само што обезбедува електрична енергија, туку и пареа како процесна пареа за соседните индустриски постројки. Ако оваа пареа се повлече како средна пареа, бидејќи температурата на пареата не е потребна премногу висока, ова е енергетски поефикасно отколку да работи посебен котел за пареа за индустриски операции. На крајот на краиштата, дел од ексергијата на првично генерираната потопла пареа се користи за производство на електрична енергија.
Водена пареа во воздухот
Како што е објаснето погоре, водата испарува дури и при ниски температури се додека не се достигне таканаречениот притисок на пареа (променлива што зависи само од температурата, може да се прочита на слика 1). Значи, ако течната вода е во контакт со воздухот, содржината на водена пареа во воздухот се зголемува за време на испарувањето се додека парцијалниот притисок на водената пареа (а не и вкупниот притисок на воздухот) одговара на гореспоменатиот притисок на пареата. Кога ќе се достигне оваа точка, водата може да продолжи да испарува од микроскопска гледна точка, но исто количество кондензира истовремено, така што содржината на водена пареа во воздухот повеќе не може да се зголемува.
Влажноста е мерка за содржината на водена пареа во воздухот, што се користи во две варијанти. Апсолутната влажност на воздухот е дадена, на пример, во g/m 3 (грамови на метар кубен), додека релативната влажност на воздухот покажува кој дел од притисокот на пареата на водата или кој дел од максималната содржина на вода во пареата на воздухот е достигнат. Влажноста во зградите игра важна улога во благосостојбата на човекот. Премногу висока влажност може да доведе до раст на мувла.
Често се вели дека воздухот може да апсорбира само одредена количина на водена пареа на одредена температура. Ова е погрешно со оглед на тоа што оваа максимална содржина не е одредена од молекулите на воздухот (т.е. нивната „толеранција“ за вода), туку е својство на самата вода. Ако се користеше друг гас освен воздухот (на пример, аргон, со сосема различни хемиски и физички својства од воздухот), немаше да има друга максимална содржина на водена пареа.
Водена пареа како стакленички гасови
Водената пареа ја апсорбира инфрацрвената светлина (термичко зрачење) во одредени спектрални опсези и затоа делува како ефект на стаклена градина во атмосферата. Поради високата содржина на водена пареа во атмосферата, овој ефект е дури и многу посилен од оној на јаглерод диоксидот (СО2). Од ова не произлегува дека (како што тврдат многу „климатски скептици“) дека емисијата на СО2 во реалноста е неважна. Факт е дека содржината на CO2 во атмосферата, која сега значително се зголеми како резултат на зголемувањето на температурата, исто така, предизвикува зголемена содржина на водена пареа во воздухот, што потоа ја зголемува температурата уште повеќе. Овој ефект не доведува до континуирано зголемување на температурата дури и без понатамошни емисии на СО2, но го зголемува ефективниот ефект на стаклена градина на СО2 значително над степенот што само СО2 би го предизвикал. Значи, од една страна е точно дека најголемиот дел од ефектот на стаклена градина доаѓа од водена пареа; од друга страна, сепак, токму овој ефект е значително зголемен како резултат на емисиите на СО2. Затоа, навистина зависи од емисиите на СО2.
Од друга страна, емисиите на водена пареа предизвикани од луѓе - на пример, од кулите за ладење на големите електрани - изненадувачки не доведуваат до глобално загадување на климата, туку само до локални ефекти преку формирање облаци. Ова е затоа што ваквите емисии се компензираат со зголемени врнежи од дожд. На крајот на краиштата, содржината на водена пареа во атмосферата е ограничена од нејзината температура.
Водата пареа, што се испушта од авиони на голема надморска височина и формира контраилзии, има уште посилен ефект на стаклена градина. Иако овој ефект има само краткорочен ефект, тој е релативно силен и затоа е суштинска компонента на ефектот на стаклена градина во моментов генериран од воздушниот сообраќај. Сериозни снабдувачи на 2 емисии преку мерки на друго место "> надомест на CO2 го земаат предвид тоа со компензација за соодветно поголеми емисии на CO2.
Прашања и коментари од читатели
Овде можете да предложите прашања и коментари за објавување и одговарање. Авторот на РП-Енерџи-Лексикон ќе одлучи за прифаќањето според одредени критериуми. Во суштина, поентата е дека материјата е од широк интерес.
Ако добиете помош тука, можеби ќе сакате да ја вратите услугата со донација со која го поддржувате понатамошниот развој на енергетскиот речник.
Заштита на податоци: Ве молиме, не внесувајте лични податоци тука. Во секој случај не би ги објавиле и наскоро би ги избришале. Погледнете ја и нашата политика за приватност.
Ако сакате личен фидбек или совет од авторот, пишете му преку е-пошта.
Со доставување давате согласност да ги објавите вашите записи овде во согласност со нашите правила.
Ако ви се допаѓа оваа веб-страница, ве молиме да ги известите и вашите пријатели и колеги - д. Б. преку социјалните медиуми со кликнување тука:
Овие копчиња за споделување се поставени на начин пријателски заштитен со податоци!
Код за врски на други веб-страници
Ако сакате да поставите врска до овој напис на друго место (на пример, на вашата веб-страница, социјални медиуми, форуми за дискусија или на Википедија), кодот може да го најдете тука. Таквите врски можат на пр. Б. бидат многу корисни за објаснување на зборовите.
HTML-врска до овој напис:
Со слика за преглед (видете го полето директно над ова):
Ако сметате дека е соодветно да ставите линк на Википедија, на пр. Б. под "== Веб-врски ==":
Зајакнете го вашиот ментален имунолошки систем!
Во време на лажни вести и пропаганда како масовни појави, од клучно значење е да се откријат манипулациите и невините грешки во размислувањето што е можно посигурно.
Сеопфатен и темелен водич е даден на оваа веб-страница за да помогне во ова:
Патем, имаме и страници со расчистување на грешки и пропаганда во енергетскиот и еколошкиот сектор.