Разница между паром и газом

Типы пара

Если вода нагревается выше точки кипения, она становится паром или водой в газообразном состоянии. Однако все виды пара разные, и их свойства существенно варьируются в зависимости от давления и температуры.

В статье Основные сферы применения пара, мы рассмотрели различные процессы, в которых используется пар. А теперь поговорим о типах пара, применяемых в этих процессах.

Соотношение давления и температуры воды и пара

Для просмотра анимации кликните на слово

Насыщенный (сухой) пар возникает, когда вода нагревается до температуры кипения (контактное тепло), а затем испаряется с помощью дополнительного подогрева (скрытое тепло). Если этот пар далее нагревается выше точки насыщения, он становится перегретым паром (контактное тепло).

Насыщенный (сухой) пар

Черная линия вышеприведенного графика показывает, что насыщенный пар появляется при такой температуре и давлении, при которых пар (газ) и вода (жидкость) могут сосуществовать. Другими словами, он образуется тогда, когда скорость испарения воды равна скорости конденсации.

Преимущества использования насыщенного пара для подогрева

Свойства насыщенного пара делают из него отличный источник тепла особенно при температуре 100 °C и выше. Вот некоторые из этих свойств:

Свойства	Преимущества
Обеспечивает быстрое и равномерное нагревание за счет передачи скрытой теплоты	Улучшает качество продукта и повышает производительность
Давление может контролировать температуру	Температура устанавливается быстро и точно
Гарантирует высокий коэффициент теплопередачи	Требуемая площадь теплообмена меньше, что позволяет снизить первоначальные затраты на оборудование
Образовывается из воды	Безопасный, чистый и недорогой

Полезные советы

С учетом сказанного, при подогреве насыщенным паром необходимо помнить о следующих моментах:

эффективность подогрева может уменьшиться, если в данном процессе используется любой другой пар, кроме сухого. Вопреки общераспространенному мнению, фактически весь пар, производимый в котле – это не сухой насыщенный пар, а влажный, содержащий часть неиспарившихся молекул воды.
Потеря теплового излучения приводит к тому, что часть пара конденсируется. Получившийся влажный пар становится еще более влажным, к тому же образуется конденсат, который надо удалить, установив там, где это необходимо, конденсатоотводчики.
Образованный из пара тяжелый конденсат может быть выведен конденсатоотводчиками в специальные коллекторы. Однако этот влажный пар снизит эффективность нагрева, поэтому его следует удалить через устройства очистки или распределительные сборники.
В паре, в котором снижается давление за счет трения в трубопроводе и т.д., также может понизиться температура.

Ненасыщенный (влажный) пар

Это наиболее распространенная форма пара, которая используется на большинстве заводов. Когда при работе котла образуется пар, он, как правило, влажный из-за неиспарившихся молекул воды, которые в нем присутствуют.

Даже лучшие котлы могут выпускать пар, чья влажность будет составлять от 3% до 5%. Когда вода приближается к состоянию насыщения и начинает испаряться, часть ее, обычно в форме водяной пыли или капелек, попадает в поднимающийся пар и распределяется дальше.

Это одна из основных причин, по которой сепарация используется для удаления конденсата из распределенного пара.

Перегретый пар

Перегретый пар получается в результате дополнительного нагревания влажного или насыщенного пара до точки кипения выше, чем для последнего. Так, при идентичном давлении, что и у насыщенного пара, его температура будет выше, а плотность ниже. Перегретый пар в основном используется для сообщения движения, например, в турбинах, но не применяется в процессах теплопередачи.

Преимущества использования перегретого пара в приводных турбинах:

Обеспечивает сухость пара в паровом оборудовании, производительность которого может ухудшиться от присутствия конденсата
Улучшает тепловую эффективность и производительность при переходе от перегретого состоянии к снижению давления и даже вакууму в определенном удельном объеме.

Предпочтительно и подавать, и выпускать пар в перегретом состоянии, т.к. конденсат не будет образовываться во время нормальной работы парового оборудования, что снизит риск повреждений от эрозии или коррозии, вызванной влиянием углекислого газа.

Кроме того, теоретический тепловой КПД турбины рассчитывается с учетом показателей энтальпии во впускном и выпускном отверстиях; это увеличивает градус перегрева, давление поднимает энтальпию со стороны входного отверстия турбины, что эффективно улучшает тепловой КПД.

Недостатки использования перегретого пара для подогрева:

Свойства	Недостатки
Низкий коэффициент передачи тепла	Снижается производительность
Требуется большая площадь поверхности теплопередачи
Нестабильная температура пара даже при постоянном давлении	Перегретому пару надо поддерживать высокую скорость, в противном случае температура будет падать по мере потери тепла из оборудования.
Контактное тепло используется для передачи тепловой энергии	Падение температуры может отрицательно сказаться на качестве продукта
Температура может быть необычайно велика	Могут понадобиться более стойкие строительные материалы, требующие более высоких первоначальных затрат на оборудование

По этой и другим причинам, насыщенный пар предпочтительнее перегретого пара, если он выступает в качестве рабочей среды теплообменников или иного оборудования для теплопередачи. С другой стороны, если рассматривать его как источник тепла для прямого нагрева, как высокотемпературный газ, обнаружится преимущество над горячим воздухом, благодаря возможности подогрева даже в условиях отсутствия кислорода. Также проводятся исследования по использованию пара в пищевой промышленности для приготовления еды и для сушки.

Сверхкритическая вода

Сверхкритическая вода – это вода в состоянии, превышающем ее критическую точку: 22,1 МПа, 374 °C.

В критической точке, скрытое тепло пара равняется нулю, а его удельный объем точно такой же, как для жидкого или газообразного состояния.

Другими словами, вода с давлением и температурой большими, чем в критической точке, находится в своеобразном состоянии, которое нельзя назвать ни жидким, ни газообразным.

Сверхкритическая вода используется для работы турбин на электростанциях, которые требуют более высокой эффективности. Исследования сверхкритической воды проводятся с упором на ее использование в качестве текущей среды, обладающей свойствами как жидкости, так и газа, а также на ее пригодность в качестве растворителя для химических реакций.

Ненасыщенная вода

Эта вода находится в самом узнаваемом ее состоянии. Приблизительно 70% человеческого веса – это вода. Когда она находится в жидком состоянии, водородные связи держат молекулы ее вместе. В результате ненасыщенная вода имеет относительно компактную, плотную и стабильную структуру.

Насыщенный пар

Молекулы насыщенного пара невидимы. Когда насыщенный пар выпускается в атмосферу из трубопровода, часть его конденсируется, передавая свое тепло окружающему воздуху и образовывая облака белого пара (крошечные капли воды). Если в паре есть такие капельки, то он называется влажным.

В паровых системах пар, выходящий из конденсатоотводчиков часто ошибочно принимается за насыщенный (острый) пар, в действительности же это – выпар. Разница между ними состоит в том, что насыщенный пар мнгновенно становится невидимым уже на уровне выпускного отверстия трубы, тогда как выпар содержит мелкие капли воды в момент образования.

Объяснить: в чем сходство и различие между насыщенным паром и идеальным газом?

Разница между паром и газом

На первом курсе учатся 100 человек. из них 5 не любят заниматься спортом. теннисом и футболом занимаются по 52 учащихся, волейболом и футболом – 22, теннисом и волейболом – 13, футболом и теннисом – 29. сколько учащихся занимаются только волейболом?

Page 3

Page 4

Page 5

Page 6

Page 7

Page 8

Page 9

Page 10

Page 11

Page 12

Page 13

Page 14

Page 15

Page 16

Page 17

Page 18

Page 19

0

1

2

3

4

5

6

Чем отличается насыщенный пар от ненасыщенного

Разница между паром и газом

Прежде, чем отвечать на вопрос, поставленный в названии статьи, разберемся, что такое пар.

Образы, возникающие у большинства людей при этом слове: кипящий чайник или кастрюля, парилка, горячий напиток и еще множество подобных картинок.

Так или иначе, в наших представлениях присутствует жидкость и газообразная субстанция, поднимающаяся над ее поверхностью. Если вас попросят привести пример пара, вы сразу вспомните водяной пар, пары спирта, эфира, бензина, ацетона.

Существует еще одно слово для обозначения газообразных состояний – газ. Здесь мы обычно вспоминаем кислород, водород, азот и другие газы, не ассоциируя их с соответствующими жидкостями. При этом хорошо известно, что они существуют и в жидком состоянии.

На первый взгляд различия заключаются в том, что пар соответствует естественным жидкостям, а газы надо сжижать специально. Однако это не совсем верно. Более того, образы, возникающие при слове пар – паром не являются.

Чтобы дать более точный ответ, разберемся, как возникает пар.

Чем отличается пар от газа?

Агрегатное состояние вещества задается температурой, точнее соотношением между энергией, с которой взаимодействуют его молекулы и энергией их теплового хаотического движения. Приближенно, можно считать, что если энергия взаимодействия значительно больше – твердое состояние, если значительно больше энергия теплового движения — газообразное, если энергии сравнимы – жидкое.

Молекула газа

Получается, чтобы молекула могла оторваться от жидкости и участвовать в образовании пара, величина тепловой энергии должна быть больше энергии взаимодействия.

Как это может произойти? Средняя скорость теплового движения молекул равна определенному значению, зависящему от температуры.

Однако индивидуальные скорости молекул различны: большая их часть обладает скоростями близкими к среднему значению, но некоторая часть имеет скорости больше средней, некоторая — меньше.

Более быстрые молекулы могут иметь тепловую энергию большую, чем энергия взаимодействия, а значит, попав на поверхность жидкости, способны оторваться от нее, образуя пар. Такой способ парообразования называется испарением.

Из-за того же распределения скоростей существует и противоположный процесс — конденсация: молекулы из пара переходят в жидкость. Кстати образы, которые обычно возникают при слове пар, это не пар, а результат противоположного процесса — конденсации.

Пар увидеть нельзя.

Испарение

Пар при определенных условиях может стать жидкостью, но для этого его температура не должна превышать определенного значения. Это значение называется критической температурой.

Пар и газ — газообразные состояния, отличающиеся температурой, при которой они существуют. Если температура не превышает критической — пар, если превышает – газ.

Если поддерживать температуру постоянной и уменьшать объем, пар — сжижается, газ – не сжижается.

Само слово «насыщенный» несет определенную информацию, трудно насытить большую область пространства. Значит, чтобы получить насыщенный пар, надо ограничить пространство, в котором находится жидкость. Температура при этом должна быть меньше критической для данного вещества.

Теперь испарившиеся молекулы остаются в пространстве, где находится жидкость. Сначала большинство переходов молекул будет происходить из жидкости, при этом плотность пара будет повышаться.

Это в свою очередь вызовет большее число обратных переходов молекул в жидкость, что увеличит скорость процесса конденсации.

Наконец, устанавливается состояние, для которого среднее число молекул, переходящих из одной фазы в другую будет равным. Такое состояние называется динамическое равновесие.

Для этого состояния характерно одинаковое изменение величины и направления скоростей испарения и конденсации. Это состояние соответствует насыщенному пару.

Если состояние динамического равновесия не достигнуто, это соответствует ненасыщенному пару.

Начинают изучение какого-то объекта, всегда с самой простой его модели. В молекулярно-кинетической теории это — идеальный газ. Основные упрощения здесь — пренебрежение собственным объемом молекул и энергией их взаимодействия.

Оказывается, подобная модель вполне удовлетворительно описывает ненасыщенный пар. Причем чем менее он насыщен, тем правомернее ее применение. Идеальный газ — это газ, он не может стать ни паром, ни жидкостью.

Следовательно, для насыщенного пара подобная модель не является адекватной.

Основные отличия насыщенного пара от ненасыщенного

Насыщенный означает, что данный объект имеет самое большое из возможных значений некоторых параметров. Для пара — это плотность и давление. Эти параметры для ненасыщенного пара имеют меньшие значения. Чем дальше пар от насыщения, тем меньше эти величины. Одно уточнение: температура сравнения должна быть постоянной.
Для ненасыщенного пара выполняется закон Бойля-Мариотта: если температура и масса газа постоянны, увеличение или уменьшение объема, вызывает уменьшение или увеличение давления во столько же раз, давление и объем — связаны обратно пропорциональной зависимостью.
Из максимальности плотности и давления при постоянной температуре вытекает их независимость от объема насыщенного пара, получается, что для насыщенного пара давление и объем — не зависят друг от друга.
Для ненасыщенного пара плотность не зависит от температуры, и если объем сохраняется, не меняется и значение плотности.
Для насыщенного пара при сохранении объема плотность изменяется, если изменяется температура. Зависимость в данном случае прямая. Если увеличивается температура, увеличивается и плотность, если температура уменьшается, так же изменяется плотность.
Если объем постоянен, ненасыщенный пар ведет себя в соответствии с законом Шарля: при увеличении температуры во столько же раз увеличивается и давление. Такая зависимость называется линейной. У насыщенного пара при увеличении температуры давление возрастает быстрее, чем у ненасыщенного пара. Зависимость имеет экспоненциальный характер.

Подводя итог, можно отметить значительные различия свойств сравниваемых объектов. Основное отличие в том, что пар, в состоянии насыщения, нельзя рассматривать в отрыве от его жидкости. Это двухкомпонентная система, к которой нельзя применять большинство газовых законов.

Разница между парциальным давлением и давлением пара

Разница между паром и газом

Давление – это сила, прикладываемая веществом к единице площади другого вещества. Парциальное давление и давление пара – это два типа давления, которые связаны с веществом.

Основное различие между парциальным давлением и давлением пара заключается в том, что парциальное давление – это давление, оказываемое отдельными газами в смеси газов в то время как давление пара – это давление, оказываемое паром, который находится в равновесии с его конденсированной формой.

Ключевые области покрыты

1. Что такое частичное давление
      – определение, характеристики, расчет
2. Что такое давление пара
      – Определение, характеристики, факторы, влияющие
3. В чем разница между парциальным давлением и давлением пара
      – Сравнение основных различий

Ключевые слова: давление, пар, мольная доля, парциальное давление, испарение, летучие соединения, кинетическая энергия

Что такое частичное давление?

Концепция парциального давления впервые была предложена ученым Джоном Далтоном. Он определяется как давление, даваемое отдельными газами в смеси газов. Тогда общее давление этой смеси газов является суммой парциальных давлений каждого газа. Следовательно, парциальное давление газа всегда является более низким значением общего давления этой системы.

Например, атмосферное давление является суммой парциальных давлений каждого газа, найденного в атмосфере. Парциальное давление рассчитывается, как показано ниже. Если рассматривается газ под названием «X»,

Парциальное давление Х = мольная доля Х * Общее давление

Таким образом, парциальное давление газа пропорционально мольной доле конкретного газа.

Рисунок 01: Парциальные давления смеси водорода (H2) и гелия (He).

Что такое давление пара?

Давление пара – это давление, оказываемое паром, который находится в равновесии с его конденсированной формой (жидкая или твердая фаза). Но при рассмотрении давления пара система, в которой существует пар, должна быть закрытой системой с постоянной температурой. Давление пара возникает из-за утечки молекул жидкости (или твердого вещества) в воздух замкнутой системы.

Поскольку давление паров связано с выходом молекул жидкости, вещества с высоким давлением паров при низких температурах называются летучими соединениями. Образование пара называется испарением. Испарение может происходить как из жидкой, так и твердой фаз вещества.

Давление пара изменяется в зависимости от изменений температуры системы. Повышение температуры приводит к увеличению скорости вытекания молекул жидкости, выходящих из поверхности жидкости. Это происходит из-за увеличения кинезиса (кинетической энергии) молекул жидкости. Следовательно, давление пара также увеличивается соответственно.

Рисунок 02: Соотношение между давлением пара и температурой

Когда дело доходит до точки, где давление пара равно внешнему давлению внутри этой системы, жидкость закипит.

Тип молекул

Молекулы, из которых состоит твердое тело или жидкость, будут влиять на давление пара в системе. Например, если взаимодействия между молекулами более сильные, давление пара будет низким, потому что тогда молекулам будет трудно убежать.

температура

Если температура системы высокая, давление пара также будет высоким, а если температура низкая, то давление пара будет низким.

Площадь поверхности

Нет влияния площади поверхности на давление пара.

Определение

Частичное давление: Парциальное давление – это давление, которое возникает от отдельных газов в смеси газов.

Давление газа: Давление пара – это давление, оказываемое паром на его конденсированную форму (жидкую или твердую).

Физическое состояние

Частичное давление: Парциальное давление связано только с газовой фазой.

Давление газа: Давление пара связано с твердой и жидкой фазами.

объем

Частичное давление: Парциальное давление рассчитывается для газов, которые существуют в том же объеме.

Давление газа: Давление пара не зависит от объема системы или площади поверхности твердого тела или жидкости.

Мольная доля

Частичное давление: При расчете парциального давления учитывается мольная доля конкретного газа.

Давление газа: При давлении пара рассматривается мольная доля растворенного вещества, поскольку молекулы растворенного вещества образуют пар в этой системе.

Заключение

Парциальное давление и давление пара являются двумя терминами, которые используются для определения силы, оказываемой газообразным компонентом по отношению к системе, в которую он включен.

Основное различие между парциальным давлением и давлением пара состоит в том, что парциальное давление – это давление отдельных газов в смеси газов, тогда как давление пара – это давление пара, которое находится в равновесии с его конденсированной формой.