대기 중의 수증기. 수증기란 무엇입니까? 수증기는 무엇에서 발견됩니까?

지금까지 우리 연구의 대상은 이상기체, 즉 이상기체였습니다. 분자간 상호 작용의 힘이 없고 분자의 크기가 무시되는 가스. 실제로 분자의 크기와 분자간 상호작용의 강도는 특히 저온 및 고압에서 매우 중요합니다.

소방 실무에 사용되며 산업 생산에 널리 사용되는 실제 가스의 대표적인 것 중 하나가 수증기입니다.

수증기는 주로 열교환기의 냉각수 및 증기 발전소의 작동 유체 등 다양한 산업에서 매우 널리 사용됩니다. 이것은 물의 편재성, 물의 저렴함, 인체 건강에 대한 무해성으로 설명됩니다.

실제로 사용되는 증기는 압력이 높고 온도가 상대적으로 낮기 때문에 액체 상태에 가깝기 때문에 이상 기체처럼 분자와 부피 사이의 응집력을 무시할 수 없습니다. 결과적으로 이상 기체의 상태 방정식을 사용하여 수증기 상태의 매개변수, 즉 증기의 경우를 결정하는 것은 불가능합니다. PV≠RT,수증기는 실제 기체이기 때문입니다.

이상 기체의 상태 방정식에 수정 사항을 도입하여 실제 기체의 상태 방정식을 명확하게 하려는 많은 과학자(Van der Waals, Berthelot, Clausius 등)의 시도는 성공하지 못했습니다. 실제 가스 분자 사이의 응집력을 고려하지 않았으며 이러한 가스에서 발생하는 다른 여러 물리적 현상을 고려하지 않았습니다.

1873년 Van der Waals가 제안한 방정식은 특별한 역할을 합니다. (P + a/ v 2) ( V - b) = RT. 정량적 계산에서 대략적인 반 데르 발스 방정식은 가스의 물리적 특성을 질적으로 잘 반영합니다. 이를 통해 개별 상 상태로의 전환과 함께 물질 상태의 변화에 ​​대한 일반적인 그림을 설명할 수 있기 때문입니다. 이 방정식에서 ㅏ그리고 V주어진 가스에 대해 고려되는 일정한 값은 다음과 같습니다. 첫 번째는 상호 작용력이고 두 번째는 분자의 크기입니다. 태도 a/v 2분자 사이의 응집력으로 인해 실제 가스가 위치하는 추가 압력을 나타냅니다. 크기 V실제 가스 분자 자체가 부피를 가지고 있기 때문에 이동하는 부피의 감소를 고려합니다.

현재 가장 잘 알려진 방정식은 1937~1946년에 개발된 방정식입니다. 미국 물리학자 J. Mayer와 그와는 별도로 소련 수학자 N. N. Bogolyubov와 소련 과학자 M. P. Vukalovich와 I. I. Novikov가 1939년에 제안한 방정식.

번거로운 특성으로 인해 이러한 방정식은 고려되지 않습니다.

수증기의 경우 모든 상태 매개변수는 사용 편의성을 위해 표로 작성되었으며 부록 7에 나와 있습니다.

그래서, 수증기 임계온도가 상대적으로 높고 포화 상태에 가까운 물에서 얻은 실제 가스입니다.

과정을 생각해 보자 액체가 증기로 변하는 과정, 달리 이 과정이라고 함 증발 . 액체는 증발과 비등을 통해 증기로 변할 수 있습니다.

증발 어떤 온도에서도 액체의 표면에서만 일어나는 현상을 기화라고 합니다.. 증발 강도는 액체의 성질과 온도에 따라 달라집니다. 액체 위에 무제한 공간이 있으면 액체 증발이 완료될 수 있습니다. 자연에서는 일년 중 언제든지 거대한 규모로 액체 증발 과정이 발생합니다.

증발 과정의 본질은 액체의 개별 분자가 표면에 위치하고 다른 분자에 비해 더 큰 운동 에너지를 갖고 이웃 분자의 힘 작용을 극복하여 표면 장력을 생성하고 액체에서 주변 공간으로 날아가는 것입니다. . 온도가 증가함에 따라 분자의 속도와 에너지가 증가하고 상호 작용력이 감소함에 따라 증발 강도가 증가합니다. 증발하는 동안 상대적으로 빠른 속도의 분자가 액체 밖으로 날아가서 액체에 남아있는 분자의 평균 속도가 감소하기 때문에 액체의 온도가 감소합니다.

액체에 열이 전달되면 온도와 증발 속도가 증가합니다. 액체의 성질과 액체가 위치한 압력에 따라 매우 특정한 온도에서 액체가 시작됩니다. 전체 질량에 걸쳐 기화. 이 경우 용기 벽과 액체 내부에 증기 기포가 형성됩니다. 이 현상을 비등 액체. 생성된 증기의 압력은 끓는점이 발생하는 매체의 압력과 동일합니다.

기화의 역과정을 기화라고 한다. 에게 응축 일. 증기를 액체로 바꾸는 이 과정은 압력이 일정하게 유지되면 일정한 온도에서도 발생합니다. 응축 중에 액체 표면과 접촉하여 혼란스럽게 움직이는 증기 분자는 물의 분자간 힘의 영향을 받아 그곳에 남아 있다가 다시 액체로 변환됩니다. 왜냐하면 증기 분자는 액체 분자에 비해 속도가 더 빠르기 때문에 응축 중에 액체의 온도가 증가합니다. 증기가 응축되어 형성된 액체를 액체라고 합니다. 응축수 .

기화 과정을 더 자세히 살펴 보겠습니다.

액체가 증기로 전환되는 과정에는 세 단계가 있습니다.

1. 액체를 끓는점까지 가열합니다.

2. 기화.

3. 증기 과열.

각 단계를 더 자세히 살펴보겠습니다.

일반적으로 이 온도에서 물의 비량이 최소 0.001m 3 /kg이라고 가정하고, 피스톤이 달린 실린더를 가져와 0°C의 온도에 1kg의 물을 넣어보겠습니다. 피스톤에 하중이 가해지고 피스톤과 함께 액체에 일정한 압력 P가 가해집니다. 이 상태는 지점 0에 해당합니다. 이 실린더에 열을 공급해 보겠습니다.

쌀. 28. 포화 압력 P s에서 증기-액체 혼합물의 비용적 변화 그래프.

1. 유체 가열 공정. 이 과정에서는 액체에 전달되는 열로 인해 일정한 압력에서 수행되며 0 ° C에서 끓는점 t s까지 가열됩니다. 왜냐하면 물은 상대적으로 작은 열팽창 계수를 가지므로 액체의 비체적은 약간 변하여 v 0에서 v¢로 증가합니다. 이 상태는 지점 1 및 프로세스 - 세그먼트 0-1에 해당합니다.

2. 기화 과정 . 추가 열 공급으로 물은 끓고 기체 상태로 변합니다. 수증기 이 프로세스는 세그먼트 1-2에 해당하며 특정 볼륨이 v¢에서 v¢¢로 증가합니다. 기화 과정은 일정한 압력뿐만 아니라 끓는점과 동일한 일정한 온도에서도 발생합니다. 이 경우 실린더 안의 물은 이미 증기와 액체의 두 가지 상태로 존재합니다. 물은 원통 바닥에 농축된 액체 형태와 작은 물방울 형태로 존재하며 전체 부피에 고르게 분포됩니다.

기화 과정에는 응축이라는 역 과정이 수반됩니다. 응축 속도가 증발 속도와 같아지면 시스템에서 동적 평형이 발생합니다. 이 상태의 증기는 최대 밀도를 가지며 포화 상태라고 합니다. 그러므로 아래에는 부자 증기가 형성되는 액체와 평형을 이루고 있는 증기를 이해합니다.. 이 증기의 주요 특성은 압력의 함수인 온도를 가지며, 이는 끓는 현상이 발생하는 매체의 압력과 동일하다는 것입니다. 따라서 끓는점을 다르게 부른다. 포화 온도 tn으로 표시되며, tn에 해당하는 압력을 포화압력(p로 표시)이라고 합니다. N아니면 그냥 p. 마지막 액체 한 방울까지 증발할 때까지 증기가 생성됩니다. 이 순간은 상태에 해당합니다 마른 포화 상태(또는 간단히 마른) 쌍. 액체가 불완전하게 증발하여 생성된 증기를 증기라고 합니다. 습한 포화 증기 아니면 단순히 젖은. 이는 건증기와 액체 방울의 혼합물로, 전체 질량에 고르게 분포되어 그 안에 부유합니다. 습증기 중 건증기의 질량 분율을 건조도 또는 질량 증기 함량이라고 하며 다음과 같이 표시됩니다. 엑스. 습한 증기에서 액체의 질량 분율을 호출합니다. 습도의 정도 그리고 다음과 같이 표시됩니다. 유.그것은 분명하다 ~에= 1 - 엑스.건조도와 습도는 단위의 분수 또는 %로 표시됩니다. 예를 들어 다음과 같습니다. x = 0.95 및 와이 = 1 - x = 0.05는 혼합물에 건조 증기 95%와 끓는 액체 5%가 포함되어 있음을 의미합니다.

3. 증기 과열. 추가 열 공급으로 증기 온도는 증가합니다(따라서 비체적은 v¢¢에서 v¢¢¢로 증가합니다). 이 상태는 세그먼트 2-3에 해당합니다. . 증기의 온도가 동일한 압력의 포화 증기의 온도보다 높으면 이러한 증기를 호출합니다. 과열. 과열증기의 온도와 같은 압력의 포화증기의 온도의 차이를 포화증기의 온도라고 한다. 과열 정도 ㅏ.

과열 증기의 비체적은 포화 증기의 비체적보다 크기 때문에(p 이후) = const, t per > t n), 과열 증기의 밀도는 포화 증기의 밀도보다 작습니다. 따라서 과열 증기는 불포화 상태입니다. 과열증기는 물리적 특성상 가스에 가깝고, 과열도가 높을수록 과열도가 높습니다.

경험에 따르면 0~2점의 위치는 다른 더 높은 포화 압력에서 발견되었습니다. 서로 다른 압력에서 해당 지점을 연결함으로써 수증기 상태에 대한 다이어그램을 얻습니다.

쌀. 29. pv – 수증기 상태의 다이어그램.

다이어그램 분석에서 압력이 증가함에 따라 액체의 비체적은 감소한다는 것을 알 수 있습니다. 다이어그램에서 압력 증가에 따른 부피 감소는 선 SD에 해당합니다. AK 선에서 알 수 있듯이 포화 온도와 그에 따른 비용적도 증가합니다. 또한 물은 더 빨리 증발하는데, 이는 VC 라인에서 명확하게 볼 수 있습니다. 압력이 증가함에 따라 v¢와 v¢¢의 차이는 줄어들고 선 AK와 BK는 점차 서로 가까워집니다. 각 물질에 대해 매우 특정한 특정 압력에서 이 선은 임계점이라고 불리는 한 지점 K에 수렴합니다. 끓는점 AK의 액체 선과 건조 포화 증기 선 BK에 동시에 속하는 점 K는 증기와 액체 사이에 차이가 없는 물질의 특정 제한 임계 상태에 해당합니다. 상태 매개변수는 임계라고 하며 Tk, Pk, vk로 지정됩니다. 물의 경우 임계 매개변수의 값은 Tk = 647.266K, Pk = 22.1145 MPa, vk = 0.003147 m 3 /kg입니다.

물의 세 상이 모두 평형을 이룰 수 있는 상태를 물의 삼중점이라고 합니다. 물의 경우: T 0 = 273.16 K, P 0 = 0.611 kPa, v 0 = 0.001 m 3 /kg. 열역학에서는 삼중점에서의 비엔탈피, 엔트로피 및 내부 에너지가 0으로 가정됩니다. 나는 0 = 0, s 0 = 0, u 0 = 0.

수증기의 주요 매개 변수를 결정합시다

1. 액체 가열

1kg의 액체를 0°C에서 끓는점까지 가열하는 데 필요한 열량을 열이라고 합니다. 액체의 비열 . 유체의 열은 압력의 함수이며 임계 압력에서 최대값을 갖습니다.

그 가치는 다음과 같이 결정됩니다.

q = с р (t s -t 0) ,

여기서 c p는 참조 데이터에서 가져온 t 0 = 0 °C ~ t s의 온도 범위에서 물의 평균 질량 등압 열용량입니다.

저것들. q = с р ts

비열은 J/kg 단위로 측정됩니다.

수량 q는 다음과 같이 표현됩니다.

여기서 i¢는 끓는점에서 물의 엔탈피입니다.

i는 0°C에서 물의 엔탈피입니다.

열역학 제1법칙에 따르면

나는 = 유 0 + P s v 0 ,

여기서 u 0는 0°C에서의 내부 에너지입니다.

i¢ = q + u 0 + P s v 0

이상기체의 경우처럼 u 0 = 0이라고 조건부로 가정해 보겠습니다.

i¢ = q + P s v 0

이 공식을 사용하면 경험에서 찾은 P s, v 0 및 q 값을 사용하여 i¢ 값을 계산할 수 있습니다.

낮은 압력 Р s에서 물의 값 Р s v 0이 액체 열에 비해 작을 때 대략 가정할 수 있습니다.

액체의 열은 포화압력이 증가함에 따라 증가하고 임계점에서 최대값에 도달합니다. i=u+ Pv (1)을 고려하면 끓는점에서 물의 내부 에너지에 대해 다음 식을 쓸 수 있습니다.

u¢ = i¢ + P s v¢

액체 가열 중 엔트로피 변화

물의 엔트로피를 0으로 가정하면

이 공식을 사용하면 끓는점에서 액체의 엔탈피를 계산할 수 있습니다.

2. 증발

등압 과정에서 끓는점까지 가열된 액체 1kg을 건조 포화 증기로 옮기는 데 필요한 열량을 호출합니다. 기화 비열 (r) .

증발열은 다음과 같이 결정됩니다.

i¢¢ = r + i¢는 경험을 통해 알아낸 끓는점 i¢에서의 물의 증발열과 엔탈피를 기준으로 합니다. (1)을 고려하면 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

r = (u¢¢-u¢)+P s (v¢¢-v¢),

여기서 u¢와 u¢¢는 끓는점에서 물과 건조 포화 증기의 내부 에너지입니다. 이 방정식은 기화열이 두 부분으로 구성되어 있음을 보여줍니다. 한 부분(u¢¢-u¢)은 물에서 형성된 증기의 내부 에너지를 증가시키는 데 사용됩니다. 내부 기화열이라고 하며 문자 r로 표시됩니다. P s(v¢¢-v¢)의 나머지 부분은 물을 끓이는 등압 과정에서 증기가 수행하는 외부 일에 소비되며, 이를 외부 기화열(y)이라고 합니다.

증발열은 포화압력이 증가함에 따라 감소하며 임계점에서는 0과 같습니다. 액체의 열과 기화열이 건조 포화 증기 l¢¢의 전체 열을 형성합니다.

건조 포화 증기 u¢¢의 내부 ​​에너지는 다음과 같습니다.

u¢¢=i¢¢-P s v¢¢

증발 과정에서 증기의 엔트로피 변화는 다음 식에 의해 결정됩니다.

이 표현을 통해 건포화증기의 엔트로피를 결정할 수 있습니다.

특정 부피 v¢와 v¢¢의 경계값 사이의 습한 포화 증기는 건조 포화 증기와 물로 구성됩니다. 습윤포화증기 1kg에 들어있는 건조포화증기의 양을 이라고 합니다. 건조함의 정도 , 또는 증기 함량 . 이 수량을 문자라고 합니다. 엑스. 크기 (1-x)~라고 불리는 증기 습도의 정도 .

건조도를 고려하면 습한 포화 증기의 비량 v x

v x = v¢¢x + v¢(1-x)

기화열 rx, 엔탈피 나는 x, 온전한 따뜻함 l x, 내부 에너지 너 엑스엔트로피 sx습한 포화 증기의 경우 다음 값을 갖습니다.

rx = rx; 나는 x = i¢ + rx; l x = q + rx; u x = i¢ + rx - p s v s ; s x = s¢ + rx/T s

3. 증기 과열 과정

건포화증기는 끓는점부터 일정한 압력으로 과열됩니다. TS설정된 온도까지 티; 이 경우 증기의 비체적은 다음과 같이 증가합니다. v¢~ 전에 V. 건조포화증기 1kg을 끓는점에서 주어진 온도까지 과열시키는데 소비되는 열량을 과열열이라 한다. 과열열은 다음과 같이 결정될 수 있습니다.

여기서 c p는 온도 범위 ts – t(참고 데이터에서 결정됨)에서 증기의 평균 질량 열용량입니다.

q p 값에 대해 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

q p = i – i¢ ,

여기서 나는 과열 증기의 엔탈피입니다.

실제 기체 상태와 액체 상태 사이의 물질의 중간 상태를 일반적으로 호출합니다. 증기 비슷한아니면 단순히 나룻배.액체가 증기로 변하는 현상은 상전이한 집계 상태에서 다른 집계 상태로. 상전이 동안 물질의 물리적 특성이 급격히 변하는 것이 관찰됩니다.

그러한 상전이의 예는 다음과 같습니다. 비등외관상 유동적 습한 포화 증기무습윤 상태로의 전환 건조한 포화 증기또는 역 끓는 과정 응축포화 증기.

건식 포화 증기의 주요 특성 중 하나는 추가 열 공급으로 인해 증기 온도가 상승한다는 것입니다. 즉, 과열 증기 상태로 전환되고 열 제거로 인해 습윤 상태로 전환된다는 것입니다. 포화 증기. 안에

물의 위상 상태

그림 1. T, s 좌표의 수증기 상태 다이어그램.

지역나– 기체 상태(실제 기체의 특성을 지닌 과열 증기)

지역II– 물과 포화 수증기의 평형 상태(2상 상태). 영역 II는 증발 영역이라고도 합니다.

지역III– 액체 상태(물). 지역 III은 EK 등온선에 의해 제한됩니다.

지역IV– 고체상과 액체상의 평형 상태

지역V- 고체 상태;

지역 III, II, I이 분리되어 있습니다. 경계선 AK(왼쪽 줄) 및 KD(오른쪽 줄). 경계선 AK와 KD의 공통점 K는 특별한 특성을 가지며 다음과 같이 불립니다. 임계점. 이 점에는 매개변수가 있습니다. 피cr, Vcr그리고 T cr, 끓는 물이 2상 영역을 우회하여 과열 증기로 변하는 것입니다. 결과적으로 물은 Tcr 이상의 온도에서는 존재할 수 없습니다.

임계점 K에는 다음과 같은 매개변수가 있습니다.

피cr= 22.136MPa; Vcr= 0.00326m 3 /kg; 티cr= 374.15℃.

가치 피, 티, v그리고 에스두 경계선 모두 수증기의 열역학적 특성에 대한 특수 표에 나와 있습니다.

물에서 수증기를 얻는 과정

그림 2와 3은 물을 끓게 가열하고, 증기를 형성하고, 증기를 과열시키는 과정을 보여줍니다. 피, v- 그리고 티, 초-다이어그램.

압력을 받는 액체 물의 초기 상태 피 0이고 온도가 0°C인 것이 다이어그램에 표시되어 있습니다. 피, v그리고 티, 초점 ㅏ. 열이 공급되면 피= const 온도가 증가하고 비부피가 증가합니다. 어느 시점에서 물의 온도는 끓는점에 도달합니다. 이 경우 상태는 점으로 표시됩니다. 비.추가 열 공급으로 인해 부피가 크게 증가하면서 기화가 시작됩니다. 이 경우 물과 증기의 혼합물이라는 2상 매체가 형성됩니다. 습한 포화 증기. 액체상의 증발에 열이 소비되기 때문에 혼합물의 온도는 변하지 않습니다. 이 단계의 기화 과정은 등압-등온이며 다이어그램에 섹션으로 표시됩니다. 기원전. 그러다 어느 시점이 되면 모든 물은 증기라고 불리는 증기로 변합니다. 건조 포화. 이 상태는 다이어그램에 점으로 표시됩니다. 씨.

그림 2. 물과 수증기에 대한 P, v 다이어그램.

그림 3. 물과 수증기에 대한 T, s의 다이어그램.

추가 열 공급으로 증기의 온도가 상승하고 증기 과열 과정이 발생합니다. CD. 점 디과열증기의 상태를 나타냅니다. 포인트 거리 디지점에서 와 함께과열 증기의 온도에 따라 달라집니다.

물과 증기의 다양한 상태와 관련된 양을 나타내는 색인:

• 지수가 "0"인 값은 물의 초기 상태를 나타냅니다.
• 지수 "'"가 있는 값은 끓는점(포화) 온도까지 가열된 물을 나타냅니다.
• 지수 "″"가 있는 값은 건조 포화 증기를 나타냅니다.
• 지수가 있는 수량 " 엑스»는 습윤 포화 증기를 의미합니다.
• 지수가 없는 값은 과열 증기를 나타냅니다.

더 높은 압력에서의 기화 과정 피 1 > 피 0점을 지적할 수 있다 ㅏ, 0 ° C의 온도와 새로운 압력에서 물의 초기 상태를 묘사하는 것은 물의 특정 부피가 압력과 거의 무관하기 때문에 실질적으로 동일한 수직 상태를 유지합니다.

점 비'(포화온도에서 물의 상태)는 다음과 같이 오른쪽으로 이동합니다. 피, v-다이어그램과 상승 T,s-도표. 이는 압력이 증가함에 따라 포화 온도가 증가하여 물의 비량이 증가하기 때문입니다.

점 씨'(건조 포화 증기 상태)는 왼쪽으로 이동합니다. 왜냐하면 압력이 증가함에 따라 온도 증가에도 불구하고 증기의 비량이 감소하기 때문입니다.

많은 점들을 연결하기 비그리고 씨서로 다른 압력에서 하한 및 상한 경계 곡선을 제공합니다. 아크그리고 kc.에서 피, v- 다이어그램은 압력이 증가함에 따라 특정 부피의 차이를 보여줍니다. V"그리고 V'감소하고 특정 압력에서 0과 같아집니다. 임계라고 불리는 이 시점에서 경계 곡선은 수렴합니다. 아크그리고 kc.포인트에 해당하는 상태 케이, 라고 불리는 비판적인.증기와 물의 특정 부피가 동일하고 특성이 서로 다르지 않다는 사실이 특징입니다. 곡선 삼각형에 위치한 영역 bkc(V 피, v-다이어그램)은 습한 포화 증기에 해당합니다.

과열 증기의 상태는 상한 곡선 위에 있는 점으로 표시됩니다. kc.

~에 티, 초-다이어그램 영역 0 복근'액체 물을 포화 온도까지 가열하는 데 필요한 열량에 해당합니다.

공급된 열량, J/kg, 증발열과 동일 아르 자형,면적으로 표현 s'bcs,이에 대해 다음 관계가 성립됩니다.

아르 자형 = 티(봄 여름 시즌').

수증기가 과열되는 과정에서 공급되는 열량은 면적으로 표시됩니다. s″CD.

~에 티, 초다이어그램은 압력이 증가함에 따라 기화열이 감소하고 임계점에서 0이 됨을 보여줍니다.

대개 티, 초- 다이어그램은 이론 연구에 사용됩니다. 왜냐하면 열량이 곡선 도형의 영역으로 표현된다는 사실로 인해 실제 사용이 크게 방해되기 때문입니다.

열역학 강의 노트와 교과서 "에너지 기초"의 자료를 기반으로 합니다. 저자 G. F. Bystritsky. 2판, 개정판 그리고 추가 -M .: KNORUS, 2011. - 352p.

'스팀'이라는 단어를 들으면 아직 초등학교 시절이 생각난다. 그러다가 부모님들이 학교에서 집에 오시면 점심 준비를 시작하시고 가스레인지에 물 한 냄비를 올려놓으셨습니다. 그리고 10분 후에 냄비에 첫 번째 거품이 나타나기 시작했습니다. 이 과정은 항상 저를 매료시켰고, 영원히 볼 수 있을 것 같았습니다. 그러다가 거품이 나타난 지 얼마 후 증기 자체가 흐르기 시작했습니다. 어느 날 나는 어머니에게 “이 흰 구름은 어디서 오는 겁니까?”라고 물었습니다. (나는 그들을 그렇게 부르곤 했습니다). 이에 그녀는 "이 모든 것은 물의 가열로 인해 발생합니다."라고 대답했습니다. 대답은 증기 형성 과정에 대한 완전한 그림을 제공하지는 않았지만 학교 물리학 수업에서 증기에 대해 내가 원하는 모든 것을 배웠습니다. 그래서...

수증기란 무엇입니까?

과학적 관점에서 수증기는 단순히 물 자체의 세 가지 물리적 상태 중 하나. 물이 가열되면 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 그녀처럼 증기에도 색깔도 없고, 맛도 없고, 냄새도 없습니다. 그러나 증기 구름의 양에 따라 자체 압력이 있다는 것을 모든 사람이 아는 것은 아닙니다. 그리고 그것은 다음과 같이 표현됩니다. 파스칼(유명한 과학자를 기리기 위해).

수증기는 우리가 부엌에서 뭔가를 요리할 때뿐만 아니라 우리를 둘러싸고 있습니다. 그것은 거리의 공기와 대기 속에 끊임없이 포함되어 있습니다. 그리고 그 함량 비율을 "절대 습도".

수증기와 그 특징에 관한 사실

몇 가지 흥미로운 점은 다음과 같습니다.

• 온도가 높을수록, 물에 작용하는, 증발 과정이 더 빠르게 진행됩니다.
• 게다가, 면적 크기에 따라 증발 속도 증가이 물이 위치한 표면. 즉, 넓은 금속 컵에 작은 물 층을 가열하기 시작하면 증발이 매우 빠르게 발생합니다.
• 식물의 생명에는 액체 물뿐만 아니라 기체 물도 필요합니다.. 이 사실은 모든 식물의 잎에서 증발이 지속적으로 흘러 냉각된다는 사실로 설명할 수 있습니다. 더운 날 나무 잎사귀를 만져보면 그것이 시원하다는 것을 알게 될 것입니다.
• 인간에게도 동일하게 적용됩니다. 위의 식물과 마찬가지로 동일한 시스템이 우리에게도 적용됩니다. 더운 날에는 연기가 우리 피부를 식혀줍니다.. 놀랍게도 가벼운 부하에도 우리 몸은 시간당 약 2리터의 수분을 배출합니다. 스트레스 증가와 더운 여름날에 대해 무엇을 말할 수 있습니까?

이것이 우리가 증기의 본질과 우리 세계에서 증기의 역할을 설명할 수 있는 방법입니다. 흥미로운 것들을 많이 발견하셨기를 바랍니다!

수증기. 증기는 적절한 온도와 압력에서 액체로부터 얻어지는 기체입니다. 모든 가스는 액체 상태로 변환되므로 가스와 증기 사이의 선을 긋기가 어렵습니다. 기술적으로 증기는 상태가 액체로 변하는 데 멀지 않은 기체로 간주됩니다. 가스와 증기의 특성에는 상당한 차이가 있으므로 이러한 차이는 매우 적절합니다. 수증기는 기술에 사용되는 증기 중 가장 중요합니다. 증기기관(증기기관 및 증기터빈)의 작동유체와 가열 및 가열 목적으로 사용됩니다. 증기의 특성은 증기가 액체와 혼합되어 있는지, 아니면 분리되어 있는지에 따라 매우 다릅니다. 첫 번째 경우에는 증기를 포화라고하고 두 번째 경우에는 과열이라고합니다. 기술적으로 초기에는 거의 독점적으로 포화 증기가 사용되었지만 현재는 과열 증기가 증기 엔진에 가장 널리 사용되므로 그 특성이 신중하게 연구됩니다.

I. 포화 증기. 증발 과정은 p, v 좌표(kg/cm2 단위의 특정 압력 및 m3/kg 단위의 특정 부피)와 같은 그래픽 이미지로 더 잘 이해됩니다. 그림에서. 그림 1은 1kg의 물에 대한 증발 과정의 개략도를 보여줍니다. 점 a 2는 0° 및 압력 p 2에서 1kg의 물 상태를 나타내며, 이 점의 가로 좌표는 이 양의 부피, 세로 좌표 - 물이 위치한 압력을 나타냅니다.

곡선 a 2 aa 1은 압력이 증가함에 따라 물 1kg의 부피 변화를 보여줍니다. 지점 a 2, a, a 1의 압력은 각각 p 2, p, p 1 kg 1cm 2와 같습니다. 실제로 이러한 변화는 극히 작으며 기술적 문제에서 물의 비량은 압력과 무관하다고 간주될 수 있습니다(즉, 선 a 2 aa 1은 세로축에 평행한 직선으로 간주될 수 있습니다). 취한 양의 물을 가열하고 압력을 일정하게 유지하면 물의 온도가 올라가고, 일정 온도가 되면 물이 증발하기 시작합니다. 물을 가열하면 이론적으로 비용적은 약간 증가합니다(적어도 4°, 즉 물의 밀도가 가장 높은 온도부터 시작). 따라서 서로 다른 압력(p 2, p, p 1)에서 증발이 시작되는 지점은 다른 곡선 b 2 bb 1에 놓이게 됩니다. 실제로 온도가 증가함에 따라 물의 부피가 증가하는 것은 미미하므로 낮은 압력과 온도에서 물의 비체적은 일정한 값으로 간주될 수 있습니다. 지점 b 2, b, b 1에서 물의 특정 부피는 각각 v" 2, v", v" 1로 표시됩니다. b 2 bb 1 곡선을 하한 곡선이라고 합니다. 증발이 시작되는 온도가 결정됩니다. 가열된 물의 압력에 의해 증발하는 전체 시간 동안 압력이 일정하게 유지되면 이 온도는 변하지 않습니다. 따라서 포화 증기의 온도는 압력 p의 함수입니다. 증발 과정을 묘사하는 선을 고려하면, 예를 들어 bcd를 보면 증발하는 물의 양이 증가함에 따라 증발 과정에서 증기와 액체의 혼합물의 부피가 증가하는 것을 알 수 있는데, 어느 시점 d에서는 물이 모두 사라지고 순수한 증기가 얻어지는데, 점 d는 서로 다르다. 압력은 특정 곡선 d 1 dd 2를 형성합니다. 상한 곡선, 또는 건조 포화 증기 곡선; 이 상태(물이 증발한 직후)를 증기라고 합니다. 건조한 포화 증기. 압력을 일정하게 유지하면서 d 지점 이후(e 지점을 향해) 계속 가열하면 증기의 온도가 증가하기 시작합니다. 이 상태에서 증기를 과열이라고 합니다. 따라서 세 가지 영역이 얻어집니다. d 1 dd 2 선 오른쪽 - 과열 증기 영역, b 1 bb 2 및 d 1 dd 2 선 사이 - 포화 증기 영역 및 선 b 왼쪽 1bb 2 - 액체 물의 영역. 어떤 중간 지점 c에는 증기와 물이 혼합되어 있습니다.

이 혼합물의 상태를 특성화하기 위해 혼합물에 포함된 증기의 양 x가 사용됩니다. 1kg (취한 물의 무게와 동일)의 혼합물로 이 값 x를 호출합니다. 혼합물의 증기 비율, 또는 혼합물의 증기 함량; 혼합물의 물의 양은 (1-x) kg입니다. v" m 3 / kg이 온도 t 및 압력 p kg/cm 2에서 건조 포화 증기의 특정 부피이고 동일한 조건에서 물의 부피 v"인 경우 혼합물의 부피 v는 다음으로 찾을 수 있습니다. 공식:

부피 v"와 v", 그리고 그 차이 v"-v"는 압력 p(또는 온도 t)의 함수입니다. 수증기에 대한 p의 t 의존성을 결정하는 함수의 형태는 매우 복잡합니다. 이 의존성에 대한 많은 경험적 표현이 있지만 모두 독립 변수 t의 특정 제한된 구간에만 적합합니다. 20~230°의 온도에 대한 Regnault의 공식은 다음과 같습니다.

현재 Dupre-Hertz 공식이 자주 사용됩니다.

여기서 k, m, n은 상수입니다.

Schüle는 이 공식을 다음과 같이 제공합니다.

그리고 온도의 경우:

a) 20~100°

(p - kg/cm 2 단위, T - 절대 증기 온도);

b) 100°에서 200° 사이

c) 200~350°

온도에 따른 증기압 p 곡선의 특성은 그림 1에서 볼 수 있습니다. 2.

실제로 그들은 p와 t 사이의 관계를 나타내는 테이블을 직접 사용합니다. 이 표는 정확한 실험을 바탕으로 작성되었습니다. 건조 포화 증기의 특정 부피를 찾기 위해 이론적으로 유도된 Clapeyron-Clausius 공식이 있습니다. Mollier의 실험식을 사용할 수도 있습니다.

1kg의 물을 0°에서 t°(증발 시작)까지 가열하는 데 필요한 열량 q는 다음과 같이 표현됩니다.

여기서 c는 물의 열용량이며 넓은 범위에 걸쳐 단일성과 거의 다르지 않습니다. 따라서 대략적인 공식을 사용합니다.

그러나 Regnault는 이미 고온에서 c의 눈에 띄는 증가를 확신하고 q에 대한 표현을 제공했습니다.

현대에는 s(Diterichi 공식)에 대해 다음 데이터가 제공됩니다.

0에서 t° 범위의 m을 갖는 평균 열용량에 대해 표현식은 다음과 같습니다.

독일 물리 기술 연구소의 실험 데이터는 이 공식에서 다소 벗어났으며, 그의 관찰에 따르면 다음과 같은 c 값이 제공됩니다.

특정 온도로 가열된 물을 증기로 바꾸려면 일정량의 열 r을 소비해야 합니다. 증발 잠열.

현재 이 열 소모량은 1) 물이 증기로 변할 때 부피가 증가하는 외부 일(외부 증발 잠열)에 들어가는 열 Ψ와 2) 내부 일에 가는 열 Ψ로 나누어진다. 물이 증발하는 동안 발생하는 분자 분리(내부 증발 잠열). 외부 증발 잠열

여기서 A = 1/427은 기계적 일의 열적 등가물입니다.

따라서

r에 대해 다음 공식이 제공됩니다(독일 물리 기술 연구소의 실험을 기반으로 함).

총 증발열 λ, 즉 0°에서 취한 물을 온도 t의 증기로 변환하는 데 필요한 열량은 분명히 q + r과 같습니다. Regnault는 λ에 대해 다음 공식을 제공했습니다.

이 공식은 최신 실험 데이터에 가까운 결과를 제공합니다. Shule은 다음을 제공합니다.

내부 에너지 0°의 물 u는 0으로 가정됩니다. 물을 가열할 때 증가분을 찾으려면 압력과 온도의 변화에 ​​따른 물의 비체적 변화의 성격, 즉 곡선 유형 a 2 aa 1 및 b 2 bb 1을 알아내는 것이 필요합니다(그림 1). 1). 가장 간단한 가정은 이 선들을 직선으로 취하고, 또한 서로 일치하는 것입니다. 즉, 물의 특정 부피 v"를 압력이나 온도에 의존하지 않는 일정한 값(v" = 0.001)으로 취하는 것입니다. m 3 /kg). 이 가정 하에서, 액체를 가열하는 데 사용된 모든 열, 즉 q는 내부 에너지를 증가시킵니다(이 가열 동안 외부 작업이 수행되지 않기 때문입니다). 그러나 이 가정은 상대적으로 낮은 압력에만 적합합니다(Zeiner의 테이블은 최대 20kg/cm 2의 압력까지 제공됩니다). 물론 임계 압력(225kg/cm2)과 온도(374°)에 도달하는 최신 테이블(Mollier et al.)은 물의 부피 변화를 무시할 수 없습니다(임계 압력과 임계 온도에서 물의 비체적은 다음과 같습니다). 0.0031 m 2 /kg, 즉 0°에서의 3배 이상). 그러나 Stodola와 Knoblauch는 q 값에 대해 위에 주어진 Diterici 공식이 정확하게 내부 에너지의 변화 값(q 값이 아님)을 제공한다는 것을 보여주었습니다. 그러나 80kg/cm2의 압력까지 이들 값 사이의 차이는 미미합니다. 따라서 물의 경우 내부 에너지는 액체의 열(u" = q)과 같다고 가정합니다. 증발 기간 동안 내부 에너지는 내부 증발 잠열 ϱ의 양, 즉 에너지만큼 증가합니다. 건조 포화 증기의 양은 다음과 같습니다. (그림 3).

증기 x 비율의 혼합물의 경우 다음 표현식을 얻습니다.

온도에 대한 증발열과 압력의 의존성은 그림 1에 그래픽으로 표시되어 있습니다. 삼.

Mollier는 방정식으로 정의되고 다음과 같은 열역학 함수 i를 기술 열역학에 도입했습니다. 열량. 증기 비율이 x인 혼합물의 경우 다음이 제공됩니다.

또는 캐스트 후에:

물(x = 0)의 경우 다음과 같이 나타납니다.

건조 포화 증기의 경우:

곱 APv"의 값은 q 값에 비해 매우 작습니다(그리고 q + r = λ 값에 비해 훨씬 더 작습니다). 따라서 다음을 받아들일 수 있습니다.

따라서 Mollier의 표에서는 q와 λ의 값이 주어지는 것이 아니라, p 또는 t°의 함수로서 i"와 i"의 값이 주어진다. 포화 증기의 엔트로피는 모든 물체에 대한 미분 표현 dQ로 구하며 다음과 같은 형식을 갖습니다.

포화 수증기의 경우

첫 번째 항은 물이 가열될 때 물의 엔트로피 증가를 나타내고, 두 번째 항은 증발하는 동안 혼합물의 엔트로피 증가를 나타냅니다. 믿음

우리는 얻는다 또는 다음을 통합합니다.

s"를 계산할 때 비체적 v"의 변화도 일반적으로 무시되며 표는 포화 증기와 관련된 모든 문제를 해결하는 데 사용되는 것으로 가정됩니다. 과거에는 Zeiner 테이블이 기술에 사용되었지만 이제는 더 이상 사용되지 않습니다. Schüle, Knoblauch 또는 Mollier의 테이블을 사용할 수 있습니다.

이 모든 테이블에서 압력과 온도는 임계 상태에 도달합니다. 표에는 포화 증기의 온도와 압력, 물과 증기의 특정 부피와 증기의 비중, 액체와 증기의 엔트로피, 물과 증기의 열 함량, 총 증발 잠열, 내부 에너지, 내부 및 증기의 데이터가 포함됩니다. 외부잠열. 일부 문제(예: 커패시터 관련)의 경우 작은 압력 또는 온도 간격으로 특수 테이블이 작성됩니다.

증기의 모든 변화 중에서 단열 변화가 특히 중요합니다. 그것은 수도. 한 점씩 공부했다. 압력 p 1과 증기의 비율 x 1에 의해 결정되는 단열의 시작점 1이 주어집니다 (그림 4). 지점 1을 통과하는 단열 경로에 있고 압력 p 2에 의해 결정되는 지점 2의 증기 상태를 결정해야 합니다. x2를 찾기 위해 점 1과 2의 엔트로피 동일 조건은 다음과 같이 표현됩니다.

이 방정식에서 수량 s" 1, r 1 /T 1, s" 2 및 r 2 /T 2는 주어진 압력 p 1 및 p 2에서 구하고 증기 비율 x 1이 주어지며 x 2만 제공됩니다. 알 수 없습니다. 지점 2에서의 비체적 v -2는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

수량 v"" 2 및 v" 2는 표에서 찾을 수 있습니다. 고려 중인 단열 변화의 외부 작업은 변화의 시작과 끝에서 내부 에너지의 차이로부터 구됩니다.

계산을 단순화하기 위해 단열 변화를 연구할 때 단열을 폴리트로프로 표현하는 경험적 Zeiner 방정식이 종종 사용됩니다.

지수 μ는 증기의 초기 비율 x 1을 통해 다음과 같이 표현됩니다.

이 공식은 x 1 = 0.7에서 x 1 = 1까지의 범위에서 적용 가능합니다. 0.5 이상의 초기 높은 증기 비율에서의 단열 팽창은 증기의 일부가 물로 전환되는 것을 동반합니다(x의 감소). 초기 증기 비율이 0.5 미만인 경우 단열 팽창은 반대로 물의 일부 증발을 동반합니다. 포화 증기의 다른 변화 사례에 대한 공식은 모든 기술 열역학 교과서에서 찾을 수 있습니다.

II. 과열 증기. 과열 증기에 대한 관심은 증기 기관에서 과열 증기를 사용할 때 상당한 이점을 보여준 Girn의 실험 결과로 지난 세기 60년대에 관심을 끌었습니다. 그러나 과열 증기는 V. Schmit가 특히 고과열 증기(300~350°) 생산을 위한 특수 과열기 설계를 개발한 이후 널리 보급되었습니다. 이러한 과열기는 처음에는 고정식 증기 엔진(1894-95)에 광범위하게 적용되었고, 그 다음에는 기관차 엔진에, 그리고 20세기에는 증기 터빈에 적용되었습니다. 현재 과열 증기를 사용하지 않으면 설치가 거의 불가능하며 과열도는 400-420°에 이릅니다. 이렇게 높은 과열도를 합리적으로 사용하기 위해 과열 증기의 특성 자체가 주의 깊게 연구되었습니다. 과열 증기의 원래 이론은 Zeiner에 의해 제시되었습니다. 그녀는 Regnault의 몇 가지 실험에 의존했습니다. 주요 조항: 1) 압력만의 함수인 추가 항에 의해 이상 기체에 대한 방정식과 다른 특수한 유형의 상태 방정식; 2) 일정한 값의 일정한 압력에서 열용량 c p에 대한 허용: c p = 0.48. 이 두 가지 가정은 더 넓은 범위에서 수행된 과열 증기의 특성에 대한 실험에서는 확인되지 않았습니다. 특히 중요한 것은 1900년경에 시작되어 오늘날까지 계속되고 있는 뮌헨 기술 물리학 연구소의 광범위한 실험이었습니다. 과열 증기에 대한 새로운 이론은 1900~1903년에 제시되었습니다. 영국의 Callender와 독일의 Mollier는 최종적이지는 않았습니다. 이 이론에서 얻은 일정한 압력에서의 열용량 표현은 최신 실험 데이터와 완전히 일치하지 않기 때문입니다. 따라서 과열 증기에 대한 상태방정식을 구성하려는 수많은 새로운 시도가 나타났으며, 이는 실험 결과와 더욱 일치합니다.

이러한 시도로 인해 Eichelberg 방정식이 유명해졌습니다. 이러한 시도는 Mollier의 새로운 이론(1925-1927)에서 최종 완성되었으며, 이는 그의 마지막 테이블의 편집으로 이어졌습니다. Mollier는 위에서 부분적으로 사용한 매우 일관된 표기법 시스템을 채택했습니다. 몰리에르 지정: P - 압력(kg/m 2 절대), p - 압력(kg/cm 2 절대), v - 비체적(m 3 /kg), γ = 1/v 비중(kg/m 3), t - 0°의 온도, T = t° + 273° - 절대 온도, A = 1/427 - 기계적 작업의 열 등가, R = 47.1 - 기체 상수(수증기의 경우), s - 엔트로피, i - 열 함량(Cal) /kg, u = i–APv - 내부 에너지(Cal/kg), ф = s – i/T, c p - 일정한 압력에서의 열용량, c ii p = 0.47 - p = 0에서 c p의 제한 값.

" 및 " 아이콘은 물 자체와 건조 포화 증기를 나타냅니다. 몰리에 방정식으로부터

열역학 I 및 II 법칙에서 나오는 공식을 사용하여 과열 증기를 특징짓는 가장 중요한 모든 양, 즉 s, i, u 및 c p를 얻습니다. Mollier는 다음과 같은 온도 보조 기능을 도입했습니다.

이 함수를 사용하면 다음 표현식이 얻어집니다.

과열 증기의 비체적과 기타 양을 구하는 공식은 상당히 복잡하고 계산이 불편합니다. 따라서 최신 Mollier 테이블에는 과열 증기를 압력과 온도의 함수로 특성화하는 가장 중요한 양의 계산된 값이 포함되어 있습니다. Mollier 테이블의 도움으로 과열 증기와 관련된 모든 문제는 매우 간단하고 충분한 정확도로 해결됩니다. 특정 한계(최대 20-25kg/cm 3) 내에서 과열 증기의 단열 변화에 대해 폴리트로픽 방정식은 해당 값을 유지합니다. pv 1.3 = Const. 마지막으로 과열 증기에 관한 많은 질문이 있을 수 있습니다. 그래픽 기술, 특히 IS Mollier 다이어그램을 사용하여 해결되었습니다. 이 다이어그램에는 일정한 압력, 일정한 온도 및 일정한 부피의 곡선이 포함되어 있습니다. 저것. 다이어그램에서 압력과 온도의 함수로 v, s, i 값을 직접 얻을 수 있습니다. Adiabats는 이 다이어그램에서 세로축에 평행한 직선으로 표시됩니다. 단열 팽창의 시작과 끝에 해당하는 열 함량 값의 차이를 찾는 것은 특히 쉽습니다. 이러한 차이는 증기 유출 속도를 찾는 데 필요합니다.

주제 2. 열공학의 기초.

열공학열을 얻고, 변환하고, 전달하고, 사용하는 방법을 연구하는 과학입니다. 연료라는 유기물질을 연소시켜 열에너지를 얻는다.

열 공학의 기본은 다음과 같습니다.

1. 열역학은 열 에너지를 다른 유형의 에너지(예: 열 에너지를 기계적, 화학적 등으로)로 변환하는 것을 연구하는 과학입니다.

2. 열 전달 - 가열 표면을 통한 두 냉각제 사이의 열 교환을 연구합니다.

작동유체는 열을 전달할 수 있는 냉각수(수증기 또는 뜨거운 물)입니다.

보일러실에서 냉각수(작동유체)는 150°C의 뜨거운 물과 수증기 또는 증기입니다. 와 함께최대 250°C의 온도. 온수는 주거용 건물과 공공 건물 난방에 사용되는데, 이는 위생 및 위생 조건과 외부 온도에 따라 온도를 쉽게 변경할 수 있는 능력 때문입니다. 물은 증기에 비해 밀도가 높아 적은 양의 냉각수로 장거리에 걸쳐 상당한 양의 열을 전달할 수 있습니다. 건물의 난방 시스템에는 난방 장치의 먼지 연소 및 난방 시스템의 화상을 방지하기 위해 95°C 이하의 온도로 물이 공급됩니다. 증기는 산업 건물 난방과 생산 및 기술 시스템에 사용됩니다.

작동유체 매개변수

열에너지를 받거나 내보내는 냉각수는 상태를 변경합니다.

예를 들어:증기 보일러의 물은 가열되어 일정한 온도와 압력을 갖는 증기로 변합니다. 증기는 증기온수기로 들어가서 스스로 냉각되어 응축수로 변합니다. 가열된 물의 온도가 증가하고 증기와 응축수의 온도가 감소합니다.

작동 유체의 주요 매개변수는 온도, 압력, 비체적, 밀도입니다.

t, P-는 압력계, 온도계 등의 도구에 의해 결정됩니다.

비체적과 밀도는 계산된 값입니다.

1. 비체적- 물질의 질량 단위가 차지하는 부피

0°C 및 대기압 760mmHg. (정상적인 조건에서)

여기서: V-체적(m 3); m은 물질의 질량(kg)입니다. 표준상태: P=760mm h.st. t=20oC

2. 밀도-물질의 질량과 부피의 비율. 각 물질에는 고유한 밀도가 있습니다.

실제로 상대 밀도가 사용됩니다. 즉, 정상 조건(t° = 0°C: 760mmHg)에서 표준 물질(공기)의 밀도에 대한 주어진 가스의 밀도의 비율입니다.

공기 밀도와 메탄 밀도를 비교함으로써 어느 장소에서 메탄 존재 여부를 샘플링할지 결정할 수 있습니다.

우리는 얻습니다,

가스는 공기보다 가볍기 때문에 모든 부피의 상부를 채우고 샘플은 보일러 노, 우물, 챔버, 방의 상부에서 채취됩니다. 가스 분석기는 건물 상부에 설치됩니다.

(중유가 가벼워서 윗부분을 차지함)

일산화탄소의 밀도는 공기의 밀도와 거의 같으므로 바닥에서 1.5m 떨어진 곳에서 일산화탄소 샘플을 채취합니다.

3. 압력- 단위 표면적당 작용하는 힘입니다.

1과 동일한 압력 힘 N, 1m 2의 표면에 균일하게 분포된 압력 단위는 1Pa와 같습니다. (N/㎡) SI 시스템(이제 학교에서는 책의 모든 것이 Pa에 있고 악기도 Pa에 있습니다).

Pa 값은 작은 값입니다. 예를 들어 1kg의 물을 1m 이상 부으면 1mm.in.st가 됩니다. 따라서 승수와 접두사가 도입됩니다(MPa, KPa...).

더 큰 측정 단위가 기술에 사용됩니다.

1kPa=103Pa; 1MPa=10bPa; 1GPa = 109Pa.

비시스템 압력 단위 kgf/m2; kgf/cm 2 ; mm.h.st.; mm.h.st.

1 kgf/m 2 = 1 mm.in st =9.8Pa

1 kgf/cm 2 = 9.8. 10 4 Pa ​​~ 10 5 Pa = 10 4 kgf/m 2

압력은 종종 물리적, 기술적 대기에서 측정됩니다.

물리적인 분위기- 해수면의 평균 대기압.

1기압 = 1.01325. 10 5 Pa = 760mmHg. = 10.33m 물. st = 1.0330mm h. 미술. = 1.033kgf/cm2.

기술적인 분위기- 1kgf의 힘으로 인한 압력은 1cm 2의 면적으로 수직 표면에 균일하게 분포됩니다.

1at = 735mmHg. 미술. = 10m.v. 미술. = 10,000mmh. 미술. = =0.1MPa= 1kgf/cm 2

1 mm V. 미술. - 높이가 1인 물기둥의 정수압과 동일한 힘 mm평평한 바닥에 1 mm V. st = 9.8 Pa.

1 mm. rt. st - 높이가 1인 수은 기둥의 정수압과 동일한 힘 mm평평한 바닥에. 1 mm rt. 미술. = 13.6mm. V. 미술.

펌프의 기술적 특성에서는 압력 대신 압력이라는 용어가 사용됩니다. 압력 측정 단위는 mW.O입니다. 미술. 예를 들어:펌프에 의해 생성된 압력은 50입니다. 중물 미술. 이는 물을 50도까지 올릴 수 있다는 것을 의미합니다. 중.

압력의 종류: 과잉, 진공(진공, 통풍), 절대, 대기 .

바늘이 0보다 큰 방향으로 벗어나면 과잉 압력이고, 0보다 아래로 벗어나면 진공입니다.

절대압력:

P 절대 = P ex + P atm

P 절대 = P vac + P atm

P 절대 = P atm - 용해된 P

여기서: P atm = 1kgf/cm 2

대기압-해수면에서의 평균 대기압 t° = 0°C 및 정상 대기 아르 자형=760 mm. rt. 미술.

지나친 압력- 대기압 이상의 압력(밀폐된 부피). 보일러실에는 과도한 압력을 받는 물, 보일러 및 파이프라인에 증기가 있습니다. Rizb. 압력계로 측정됩니다.

진공 (진공)- 닫힌 공간의 압력은 대기압(진공)보다 낮습니다. 보일러의 용광로와 굴뚝은 진공 상태입니다. 진공은 드래프트 게이지로 측정됩니다.

절대압력- 대기압을 고려한 과도한 압력 또는 진공.

의도된 목적에 따라 압력은 다음과 같습니다.

1). 채널 - t=20oC에서 최고 압력

2). 작동 – 정상적인 작동 조건에서 보일러의 장기간 작동을 보장하는 보일러의 최대 초과 압력(생산 지침에 표시됨).

삼). 허용됨 - 기술 검사 또는 제어 강도 계산 결과를 기반으로 설정된 최대 허용 압력입니다.

4). 설계 - 보일러 요소의 강도가 계산되는 최대 초과 압력.

5). Rtest - 보일러 요소의 강도 및 밀도에 대한 수압 테스트를 수행하는 초과 압력(기술 검사 유형 중 하나).

4. 온도- 이것은 도 단위로 측정되는 신체의 가열 정도입니다. 더 가열된 본체에서 덜 가열된 본체로의 자발적인 열 전달 방향을 결정합니다.

열 전달은 온도가 같아질 때까지, 즉 온도 평형이 일어날 때까지 발생합니다.

두 가지 척도가 사용됩니다: 국제 - 켈빈 및 실제 섭씨 t ° C.

이 척도에서 0은 얼음의 녹는 점이고 100도는 atm에서 물의 끓는점입니다. 압력 (760 mm rt. 미술.).

절대 영도(분자 이동이 없는 이론적으로 가능한 가장 낮은 온도)가 켈빈 열역학적 온도 눈금의 기준점으로 사용됩니다. 지정 티.

1켈빈은 섭씨 1°와 같습니다.

얼음이 녹는 온도는 273K이다. 물의 끓는점은 373K이다

T=t + 273; t = T-273

끓는점은 압력에 따라 달라집니다.

예를 들어,~에 R ab c = 1,7 kgf/cm2.물이 끓는다 티 = 115°C.

5. 따뜻함 -더 뜨거운 물체에서 덜 가열된 물체로 전달될 수 있는 에너지.

열과 에너지의 SI 단위는 줄(J)입니다. 열 측정의 비체계적 단위는 칼로리( 칼).

1 칼.- H 2 O 1g을 1 ° C로 가열하는 데 필요한 열량

피 = 760 mm. HG

1 칼.=4.19J

6. 열용량 – 신체의 열 흡수 능력 . 같은 질량을 가진 서로 다른 두 물질을 같은 온도로 가열하려면 소비되는 열량이 서로 달라야 합니다.

물의 비열 용량은 물질의 온도를 1°C 높이기 위해 물질 단위가 공급해야 하는 열의 양입니다. kcal/kg도

열 전달 방법.

열 전달에는 세 가지 방법이 있습니다.

1. 열전도도;

2. 방사선(방사선)

3. 대류.

열 전도성-

분자, 원자 및 자유 전자의 열 이동으로 인한 열 전달.

각 물질은 고유한 열전도율을 가지며, 이는 물질의 화학적 조성, 구조 및 수분 함량에 따라 달라집니다.

열전도도의 정량적 특성은 열전도계수로, 단위 시간당 단위 가열 표면을 통해 전달되는 열의 양에 차이가 있습니다. 티약 C이고 벽 두께는 1m입니다.

열전도율 계수 ( ):

구리 = 330 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

주철 = 5 4 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

강철=39 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

금속은 열전도율이 좋고 구리가 가장 좋다는 것을 알 수 있습니다.

석면 =0.15 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

그을음 =0.05-0, 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

규모 =0.07-2 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

공기=0.02 칼로리 . mm 2. 시간 . 빗발

다공성체(석면, 그을음, 스케일)는 열을 잘 전달하지 못합니다.

그을음연도 가스의 열을 보일러 벽으로 전달하기 어렵게 만들어(강철보다 열을 100배 더 나쁘게 전도함) 과도한 연료 소비와 증기 또는 온수 생산 감소로 이어집니다. 그을음이 있으면 연도가스의 온도가 상승합니다. 이 모든 것이 보일러의 효율을 저하시킵니다. 보일러가 작동 중일 때 매시간장비 (로고 미터)를 사용하여 탄소 가스의 t를 모니터링하고 그 값은 정권 지도보일러 탄소 가스의 온도가 상승하면 가열 표면이 날아갑니다.

규모파이프 내부에 형성되어 (강철보다 30-50 배 더 나쁜 열을 전도함) 보일러 벽에서 물로의 열 전달을 감소시켜 결과적으로 벽이 과열되고 변형되고 파열됩니다 (보일러 파이프 파열). 스케일은 강철보다 열을 30~50배 더 ​​나쁘게 전도합니다.

대류 -

입자끼리 혼합하거나 이동하여 열을 전달합니다(액체와 기체에만 일반적임). 자연 대류와 강제 대류가 있습니다.

자연 대류- 불균일하게 가열된 층의 밀도 차이로 인해 액체 또는 기체의 자유로운 이동이 가능합니다.

강제 대류- 펌프, 연기 배출 장치 및 팬에 의해 생성된 압력 또는 진공으로 인해 액체 또는 가스가 강제로 이동합니다.

대류 열 전달을 증가시키는 방법:

§ 유속 증가;

§ 난류(와류);

§ 가열 표면 증가(핀 설치로 인해)

§ 가열 매체와 가열 매체 사이의 온도차를 증가시킵니다.

§ 매체의 역류 이동(역류).

방사선 (방사선) -

전자기 진동을 전달하는 복사 에너지로 인해 서로 멀리 떨어져 있는 물체 사이의 열 교환: 열 에너지는 복사 에너지로 변환되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 복사 에너지에서 열 에너지로.

복사는 열을 전달하는 가장 효과적인 방법입니다. 특히 연구 대상 신체의 온도가 높고 광선이 가열된 표면에 수직으로 향하는 경우 더욱 그렇습니다.

보일러 용광로의 복사에 의한 열 전달을 개선하기 위해 특수 슬롯은 내화성 재료로 만들어지며 동시에 열 방출기 및 연소 안정제 역할을 합니다.

보일러의 가열 표면은 한쪽은 가스로, 다른 쪽은 물로 세척되는 표면입니다.

위에서 논의한 3가지 유형의 열교환순수한 형태로는 거의 발견되지 않습니다. 거의 한 가지 유형의 열교환에는 다른 유형이 수반됩니다. 보일러에는 세 가지 유형의 열교환이 ​​모두 존재하며 이를 복합 열교환이라고 합니다.

보일러 용광로에서:

A) 버너에서 보일러 파이프의 외부 표면까지 - 방사선.

B) 생성된 연도 가스에서 벽까지 - 대류에 의해

B) 파이프 벽의 외부 표면에서 내부 표면까지 - 열전도율.

D) 표면을 따라 순환하여 파이프 벽의 내부 표면에서 물까지 대류.

분할벽을 통해 한 매체에서 다른 매체로 열이 전달되는 것을 열전달이라고 합니다.

물, 수증기 및 그 특성

물은 수소와 산소의 가장 간단한 화합물이며 정상적인 조건에서 안정하며 물의 최고 밀도는 t = 4oC에서 1000kg/m 3 입니다.

물은 다른 액체와 마찬가지로 수력학의 법칙을 따릅니다. 거의 압축되지 않으므로 동일한 힘으로 모든 방향으로 가해지는 압력을 전달하는 능력이 있습니다. 모양이 다른 여러 개의 선박이 서로 연결되면 수위는 어디에서나 동일합니다(선박 통신의 법칙).