1. Базовые понятия о паре

    

   1. Терминология

 

В сфере паровой техники (далее — «паровой технике») необходимо использовать таблицы насыщенного пара. Сначала в этой главе мы обсудим термины, используемые для таблиц насыщенного пара, и некоторые сопутствующие термины.

 

 

• Давление

   

  Давление — это сила, приложенная перпендикулярно поверхности.

  Паскаль — настолько малая величина, что вместо нее в паровой технике используются в основном МПа или кПа. (Далее в настоящем документе — «МПа») кгс/см<SUP>2</SUP>2 Кроме паскалей, для измерения давления часто используются единицы измерения Бар и кгс/см<SUP>2</SUP>. 1МПа равен 10,197 кгс/см<SUP>2</SUP>

   

  Существует два вида давления: абсолютное и избыточное. Нулевым эталоном абсолютного давления является абсолютный вакуум, а нулевым эталоном манометрического давления является атмосферное давление. Отношение абсолютного и избыточного давлений показано в приведенной ниже формуле.

   

  (Манометрическое давление)＝(Абсолютное давление)－(Атмосферное давление)

   

  Манометрическое давление равно 0 МПа, а абсолютное давление 0,10133 МПа. Разница между этими значениями составляет около 0,1 МПа. Чтобы различать их, обычно после символа добавляют «а» или «абс.» для абсолютного давления, и «изб.» для манометрического давления

• Удельный объем, удельный вес

   

  Удельным объемом называется объем на 1 кг пара. Удельный объем выражается в м<SUP>3</SUP>/кг Величина удельного объема пара определяется в основном давлением и температурой. При изменении значений давления и температуры изменяется удельный объем пара. Скорость изменения в паре намного выше, чем скорость изменения в водно-жидкостной среде.

  Удельная масса (или плотность) является обратной величиной удельного объема. Удельная масса выражается в кг/м<SUP>3</SUP>.

• Температура насыщения

   

  Температура продолжает расти при нагреве воды до определенной температуры. При этой температуре все дополнительное тепло используется для испарения воды и получения пара такой же температуры. Эта температура называется температурой насыщения. Температура насыщения зависит от абсолютного давления воды. Чем выше (ниже) давление, тем выше (ниже) температура насыщения.

• Удельная энтальпия

   

  Удельная энтальпия часто используется в термодинамике для описания количества энергии на единицу массы (1 кг) пара или воды. В паровой технике этот термин обычно означает количество внутреннего тепла. Данные единицы измерения описаны в таблице давления пара.

   

  ➀. Удельная энтальпия воды (h’)

  Данная величина означает необходимое количество теплоты для повышения температуры 1 кг воды от 0 ℃ до текущей температуры. Это синоним физической теплоты.

  Для температуры 0 ℃ устанавливается нулевая энтальпия. Таким образом, она описывает относительное количество тепла, которое легко почувствовать.

  При атмосферном давлении вода закипает при 100 ℃. Для нагрева 1 кг воды от 0 ℃ до 100 ℃ требуется 419 Дж тепла. На основе этого можно рассчитать удельную теплоемкость воды: 4,19 кДж/кг ℃.

   

  2. Удельная энтальпия испарения (r)

  Количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг кипящей воды в пар. Температура при смешивании воды и пара не изменяется, а вся энергия расходуется на переход воды в пар. Это синоним скрытой теплоты парообразования.

   

  3. Удельная энтальпия насыщенного пара (h”)

  Величина означает суммарную энергию, потребленную насыщенным паром и выражает сумму удельной энтальпии воды и удельной энтальпии испарения в виде приведенной ниже формулы.

   

  h”＝r＋h’

• Физическая теплота

   

  Теплота, изменяющая температуру вещества, называется физической теплотой. При поглощении физической теплоты вещество нагревается, а при выделении физической теплоты — остывает. Чаще всего в паровой технике под физической теплотой понимают количество теплоты, которой обладает вода (жидкость).

• Скрытая теплота

   

  Теплота, изменяющая фазовое состояние вещества, называется скрытой теплотой. При поглощении и выделении скрытой теплоты температура не изменяется. Скрытая теплота также известна как теплота плавления, испаряемая теплота (теплота испарения), теплота сжижения и теплота затвердевания. В паровой технике скрытая теплота часто относится к энтальпии испарения.

• Удельная теплоемкость

 

 

Повышение температуры для заданного количества тепла, приложенного к единице массы вещества, зависит от вещества. Тепловая мощность, необходимая для повышения температуры 1 кг вещества на 1 ℃, называется удельной теплоемкостью вещества. Удельная теплоемкость выражается в кДж/кг·°C Удельная теплоемкость имеет два значения: одно для веществ с постоянным объемом (удельная теплоемкость при постоянном объеме), а второе для постоянного давления (удельная теплоемкость при постоянном давлении). Как правило, разница между ними существенна только для газообразных веществ. Таким образом, удельная теплоемкость воды в жидком состоянии составляет всего 4,19 кДж/кг·°C, как уже упоминалось в п. «➀. Удельная энтальпия воды (h’)»