Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о воде как о газе. Информацию о платформе распространения видеоигр см. В Steam (сервис) . Чтобы узнать о других значениях, см. Steam (значения) .
Жидкофазное извержение Гейзера Замка в Йеллоустонском парке
График зависимости температуры от энтропии для пара
Молье энтальпия-против-энтропии диаграммы для пара

Пар - это вода в газовой фазе. Обычно он образуется при кипячении или испарении воды. Насыщенный или перегретый пар невидим; однако «пар» часто относится к влажному пару, видимому туману или аэрозолю из капель воды, образующихся при конденсации водяного пара .

Энтальпия испарения является энергией , необходимой , чтобы превратить воду в газообразную форму , когда она увеличивается в объеме от 1,700 раза при стандартной температуре и давлении ; это изменение объема может быть преобразована в механическую работу с помощью паровых двигателей , таких как типа поршневых двигателей и паровых турбин , которые являются подгруппой паровых двигателей. Паровые двигатели поршневого типа сыграли центральную роль в промышленной революции, и современные паровые турбины используются для выработки более 80% мировой электроэнергии . Если жидкая вода попадает на очень горячую поверхность или быстро сбрасывается ниже еедавление пара , это может вызвать паровой взрыв .

Типы пара и конверсии [ править ]

Традиционно пар создается путем нагрева котла путем сжигания угля и других видов топлива, но также возможно создание пара с помощью солнечной энергии. [1] [2] [3] Водяной пар, содержащий капли воды, описывается как влажный пар . По мере дальнейшего нагрева влажного пара капли испаряются, и при достаточно высокой температуре (которая зависит от давления) вся вода испаряется, и система находится в равновесии пар-жидкость . [4] Когда пар достигает этой точки равновесия, он называется насыщенным паром .

Перегретый пар - это пар с температурой выше, чем его точка кипения для давления, которое возникает только тогда, когда вся жидкая вода испарилась или была удалена из системы. [5]

Таблицы пара [6] содержат термодинамические данные для воды / насыщенного пара и часто используются инженерами и учеными при проектировании и эксплуатации оборудования, в котором используются термодинамические циклы с участием пара. Кроме того, могут быть полезны термодинамические фазовые диаграммы для воды / пара, такие как диаграмма температура-энтропия или диаграмма Молье, показанные в этой статье. Графики пара также используются для анализа термодинамических циклов.

Диаграмма энтальпия-энтропия (hs) пара.Диаграмма давление-энтальпия (ph) пара.Диаграмма температура-энтропия (Ts) пара.

Использует [ редактировать ]

Сельское хозяйство [ править ]

В сельском хозяйстве пар используется для стерилизации почвы, чтобы избежать использования вредных химических агентов и улучшить здоровье почвы . [7]

Химическая [ править ]

Пар используется в различных химических процессах в качестве реагента, особенно в нефтехимической промышленности . При паровом крекинге длинноцепочечных углеводородов получают углеводороды с более низкой молекулярной массой для использования в топливе или химической промышленности. Паровой риформинг производит синтез-газ или водород .

Внутренний [ править ]

Способность пара передавать тепло также используется в домашних условиях: для приготовления овощей, паровой очистки тканей, ковров и полов, а также для обогрева зданий. В каждом случае вода нагревается в бойлере, и пар переносит энергию к целевому объекту. Пар также используется при глажке одежды, чтобы добавить достаточно влаги с помощью тепла, чтобы разгладить складки и создать на одежде складки.

Производство электроэнергии (и когенерация) [ править ]

По состоянию на 2000 год около 90% всей электроэнергии вырабатывалось с использованием пара в качестве рабочего тела , почти все с помощью паровых турбин . [8]

При производстве электроэнергии пар обычно конденсируется в конце цикла расширения и возвращается в котел для повторного использования. Однако при когенерации пар подается в здания по трубопроводу через систему централизованного теплоснабжения для обеспечения тепловой энергией после ее использования в цикле выработки электроэнергии. Самая большая в мире паропроизводящая система - это паровая система Нью-Йорка , которая закачивает пар в 100 000 зданий на Манхэттене от семи когенерационных станций. [9]

Хранение энергии [ править ]

Беспопожарный паровоз.
Несмотря на сходство с котлом, обратите внимание на отсутствие дымохода, а также на то, как цилиндры находятся в конце кабины, а не в конце дымохода.

В других промышленных применениях для хранения энергии используется пар , который вводится и извлекается путем передачи тепла, обычно по трубам. Пар является емким резервуаром тепловой энергии из-за высокой теплоты испарения воды .

Беспожарные паровозы - это паровозы, которые работали от пара, хранящегося на борту в большом резервуаре, напоминающем котел обычного локомотива. Этот резервуар был заполнен технологическим паром , который имеется на многих крупных фабриках , таких как бумажные фабрики . В двигательной установке локомотива использовались поршни и шатуны, как у типичного паровоза. Эти локомотивы в основном использовались в местах, где существовал риск возгорания из топки котла, но также использовались на заводах, у которых просто было много пара пара.

Механическое усилие [ править ]

Паровые двигатели и паровые турбины используют расширение пара для приведения в действие поршня или турбины для выполнения механической работы . Важна возможность возврата конденсированного пара в виде жидкости и воды в котел под высоким давлением с относительно небольшими затратами мощности перекачивания. Конденсация пара в воду часто происходит на стороне низкого давления паровой турбины, поскольку это максимизирует энергоэффективность , но такие условия влажного пара должны быть ограничены, чтобы избежать чрезмерной эрозии лопаток турбины. Инженеры используют идеализированный термодинамический цикл , цикл Ренкина., чтобы моделировать поведение паровых двигателей. Паровые турбины часто используются при производстве электроэнергии.

Стерилизация [ править ]

Автоклав , в котором используется пар под давлением, используется в микробиологических лабораториях и аналогичных средах для стерилизации .

Пар, особенно сухой (сильно перегретый) пар, можно использовать для антимикробной очистки даже до уровня стерилизации. Пар - нетоксичный антимикробный агент. [10] [11]

Пар в трубопроводе [ править ]

Пар используется в трубопроводах инженерных сетей. Он также используется в оболочке и отслеживании трубопроводов для поддержания постоянной температуры в трубопроводах и резервуарах. [ необходима цитата ]

Обработка дерева [ править ]

Пар используется в процессе гнутья древесины, убивая насекомых и повышая пластичность. [ необходима цитата ]

Бетонная обработка [ править ]

Пар используется, чтобы усилить сушку, особенно в сборных изделиях. [ необходима цитата ] Следует проявлять осторожность, поскольку бетон выделяет тепло во время гидратации, и дополнительное тепло от пара может быть вредным для процессов реакции твердения в бетоне. [ необходима цитата ]

Очистка [ править ]

Используется для очистки волокон и других материалов, иногда при подготовке к покраске. Пар также полезен для плавления затвердевшей смазки и остатков масла, поэтому его можно использовать для мытья полов и оборудования на кухне, а также двигателей внутреннего сгорания и деталей. Среди преимуществ использования пара по сравнению с распылителем горячей воды можно выделить тот факт, что пар может работать при более высоких температурах и потребляет значительно меньше воды в минуту. [12]

См. Также [ править ]

  • Электрификация
  • Пароварка или пароварка
  • Гейзер - геотермальный пар
  • IAPWS - ассоциация, которая поддерживает международные стандартные корреляции термодинамических свойств пара, в том числе IAPWS-IF97 (для использования в промышленном моделировании и моделировании) и IAPWS-95 (универсальная и научная корреляция).
  • Индустриальная революция
  • Живой пар
  • Массовое производство
  • Атомная энергетика - и электростанции используют пар для производства электроэнергии
  • Кислородный водород
  • Психрометрия - влажные смеси воздуха и пара, влажность и кондиционирование
  • Паровоз
  • Приготовленный на пару
  • Стерилизация (микробиология)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Тейлор, Роберт А .; Фелан, Патрик Э .; Адриан, Рональд Дж .; Гунаван, Андрей; Отаникар, Тодд П. (2012). «Характеристика светоиндуцированного объемного образования пара в наножидкостях». Международный журнал термических наук . 56 : 1–11. DOI : 10.1016 / j.ijthermalsci.2012.01.012 .
  2. ^ Тейлор, Роберт А .; Фелан, Патрик Э .; Otanicar, Todd P .; Уокер, Чад А .; Нгуен, Моника; Тримбл, Стивен; Прашер, Рави (2011). «Применимость наножидкостей в солнечных коллекторах с высокой магнитной индукцией» . Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики . 3 (2): 023104. DOI : 10,1063 / 1,3571565 .
  3. ^ Тейлор, Роберт А .; Фелан, Патрик Э .; Отаникар, Тодд; Адриан, Рональд Дж .; Прашер, Рави С. (2009). «Генерация пара в жидкой суспензии наночастиц с помощью сфокусированного непрерывного лазера» . Письма по прикладной физике . 95 (16): 161907. Bibcode : 2009ApPhL..95p1907T . DOI : 10.1063 / 1.3250174 .
  4. ^ Сингх, Р. Пол (2001). Введение в пищевую инженерию . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-646384-2.[ требуется страница ]
  5. ^ «Перегретый пар» . Спиракс-Сарко Инжиниринг .
  6. Перейти ↑ Malhotra, Ashok (2012). Таблицы свойств пара: термодинамические и транспортные свойства . ISBN 978-1-479-23026-6.[ требуется страница ]
  7. ^ Ван Loenen, Маришка CA; Турбетт, Изанн; Маллинз, Крис Э .; Feilden, Nigel EH; Уилсон, Майкл Дж .; Лейферт, Карло; Сил, Венди Э. (2003-11-01). «Низкотемпературное и непродолжительное пропаривание почвы убивает почвенных патогенов, нематод, вредителей и сорняков» . Европейский журнал патологии растений . 109 (9): 993–1002. DOI : 10,1023 / Б: EJPP.0000003830.49949.34 . ISSN 1573-8469 . S2CID 34897804 .  
  8. ^ Мудрый, Венделл Х. (2000). «Вклад источников энергии в производство электроэнергии» . Энергетические ресурсы: возникновение, производство, преобразование, использование . Birkhäuser. п. 190. ISBN 978-0-387-98744-6.
  9. ^ Bevelhymer, Карл (10 ноября 2003). «Пар» . Gotham Gazette .
  10. ^ Публикация патента EP 2091572
  11. ^ Песня, Лиянь; Ву, Цзяньфэн; Си, Чуаньу (2012). «Биопленки на поверхностях окружающей среды: оценка эффективности дезинфекции новой паровой системы». Американский журнал инфекционного контроля . 40 (10): 926–30. DOI : 10.1016 / j.ajic.2011.11.013 . PMID 22418602 . 
  12. ^ "Почему Steam?" . Веб-сайт корпорации Sioux . Sioux Corporation . Проверено 24 сентября 2015 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Таблицы и диаграммы Steam от Национального института стандартов и технологий, NIST

В Викиверситете есть паровые таблицы с рисунками и кодом Matlab.