蒸汽的基本性质
蒸汽传输距离

蒸汽传输是一种常见的物理现象,主要用于将蒸汽从生产地点输送到使用地点,以满足生产或生活的需要。
蒸汽传输的距离是一个涉及到多个因素的问题,包括蒸汽的性质、输送方式、压力和温度等。
下面将从几个方面对蒸汽传输距离进行探讨。
一、蒸汽的性质蒸汽是一种气体,其分子之间的相互作用力非常弱,因此很容易被压缩。
当蒸汽受到压力的作用时,它会膨胀并变得更加稀薄,这使得蒸汽可以比较容易地通过管道进行输送。
但是,蒸汽的性质也会影响其传输距离。
一般来说,蒸汽的分子量较小,热值较高,因此更容易被压缩和输送,可以传输得更远。
但是,过高的温度和压力也会增加蒸汽的黏度和热传导性,从而限制其传输距离。
二、输送方式蒸汽的输送方式也会影响其传输距离。
传统的蒸汽输送方式包括管道输送和真空泵输送。
管道输送是使用专门的蒸汽管道将蒸汽从生产地点输送到使用地点,这种方式通常适用于长距离的蒸汽传输。
真空泵输送则是通过真空泵产生的负压将蒸汽吸入管道中,这种方式通常适用于短距离的蒸汽传输。
此外,还有一些新型的蒸汽输送技术,如磁流体输送和超声波输送等,这些技术可以提高蒸汽的传输速度和距离。
三、压力和温度蒸汽的传输距离还受到压力和温度的影响。
一般来说,蒸汽的传输距离会随着压力和温度的降低而逐渐减小。
这是因为蒸汽在传输过程中会不断吸收热量并逐渐冷凝成水,这会降低蒸汽的黏度和热传导性,从而限制其传输距离。
因此,在蒸汽传输过程中,需要合理控制蒸汽的温度和压力,以确保其能够有效地传输到目的地。
四、实际应用在实际应用中,蒸汽传输的距离通常受到多种因素的影响。
例如,在工业生产中,蒸汽通常需要从锅炉输送到生产设备中。
在这种情况下,锅炉的位置和生产设备的位置可能会相距较远,因此需要选择合适的蒸汽传输方式来确保蒸汽能够有效地传输到目的地。
此外,在建筑供暖系统中,蒸汽的传输距离也会受到建筑物的高度、供暖系统的设计等因素的影响。
综上所述,蒸汽传输距离受到蒸汽的性质、输送方式、压力和温度等多种因素的影响。
蒸汽的基本性质

蒸汽的基本性质蒸汽已经伴随着机车和工业革命走过几个世纪,迄今为止,蒸汽已成为现代技术不可或缺的一部分。
如果没有蒸汽,我们现在的食品、纺织、化工、医药、电力、供热等工业就不可能存在,或者说不会像现在这样发展的这么好。
蒸汽的使用为能量的输送提供了一种可控制的方法,将能量从集中的、自动化的、高效的锅炉房输送到使用现场。
蒸汽是应用最广泛的热量载体之一,它广泛应用于工业系统,例如,发电、空间加热和制程应用中。
蒸汽的产生高效而经济地球上水资源相对丰富、价格便宜,并且对健康无害,对环境没有污染。
当水汽化变成蒸汽后,它又成为安全、高效的能量载体,蒸汽携带的热量相当于同等质量水所能携带热量的5-6倍。
当水在锅炉中被加热,它开始吸收热量,根据锅炉内压力的不同,水会在特定的温度下汽化成蒸汽。
这时蒸汽内储存着大量能量,这些能量可以在制程中或空间加热时再释放出来。
可以在高压下产生高温的蒸汽,压力越高,蒸汽温度也越高。
高温蒸汽内储存的能量更多,它们做功的潜力也更大。
现代的锅壳式锅炉设计紧凑,效率高,使用多回程和高效的燃烧技术,可以将燃料中蕴藏的大部分能量传递到水中,只有很少部分排放掉。
蒸汽可以方便地、高效地输送到用汽点蒸汽是应用最广泛的可长距离传递的热量载体之一。
由于蒸汽的流动是依靠管道内的压力降,因此省去了昂贵的循环泵系统。
由于蒸汽的热容量很高,所以在高压下仅需要很小口径的管道就可以输送大量的热量。
与其它传热介质相比,蒸汽管道安装简单、价格更便宜。
能量传递方便蒸汽提供了优良的热传递性能。
当蒸汽到达设备后通过冷凝过程将热量传递给被加热产品,热传递过程效率非常高。
图中显示的是一个典型的蒸汽--热水机组,它最大换热功率可以达到3000kW,采用了蒸汽板式换热器和各种控制,占地面积仅有0.7m2,与之相比,管壳式热交换器占地面积是它的2-3倍。
现代蒸汽设备管理容易通过适当的维护,蒸汽系统可以使用很多年,系统的各环节可以实现自动监测。
同样温度 蒸汽 和水 换热系数

同样温度蒸汽和水换热系数蒸汽和水在相同温度下的换热系数是一个重要的研究课题。
换热系数是指单位时间内热量传递的速率与温度差的比值。
在相同温度下,蒸汽和水的换热系数有所不同,这是由于它们的物理性质和分子结构不同导致的。
我们来了解一下蒸汽的性质。
蒸汽是水在温度达到100摄氏度时发生汽化产生的气体。
由于蒸汽是气体状态,其分子之间的距离较大,分子运动自由度高,因此蒸汽的换热系数较大。
蒸汽的换热系数受到压力、温度和流体速度等因素的影响。
在相同温度下,蒸汽的换热系数通常比水的换热系数要大。
水是一种液体,其分子之间的距离较小,分子运动受到一定的限制,因此水的换热系数相对较小。
水的换热系数受到流体速度、管道直径和管道材料等因素的影响。
在相同温度下,水的换热系数通常比蒸汽的换热系数要小。
换热系数的大小直接影响热传递的效率。
换热系数越大,热量传递的速率越快,热传递效率越高。
因此,在一些需要高效换热的工艺中,通常会选择蒸汽作为热媒介,以提高换热效率。
蒸汽和水的换热系数的差异主要是由于它们的物理性质和分子结构的不同所导致的。
蒸汽的分子间距较大,分子运动自由度高,因此蒸汽的换热系数较大。
而水的分子间距较小,分子运动受到限制,因此水的换热系数相对较小。
除了物理性质和分子结构的不同外,温度也是影响蒸汽和水换热系数的重要因素。
通常情况下,温度越高,蒸汽和水的换热系数越大。
这是因为高温会增加分子的热运动速度,从而增强热传导的效果。
流体速度也会对蒸汽和水的换热系数产生影响。
在相同温度下,流体速度越大,换热系数越大。
这是因为流体速度的增加会增加分子间的碰撞频率,从而加快热量传递的速率。
在工程实践中,我们可以根据具体的换热需求选择合适的热媒介。
如果需要高效换热,可以选择蒸汽作为热媒介。
而对于一些换热要求不高的场合,可以选择水作为热媒介。
总结起来,蒸汽和水在相同温度下的换热系数是不同的。
蒸汽的换热系数通常比水的换热系数要大,这是由于蒸汽的分子间距较大,分子运动自由度高的特点所致。
蒸汽工程基本原理

= 0.048 kg/s
蒸汽基 本性质
对蒸汽的基本要求
• 蒸汽达到用汽点应该具备以下条件:
正确的压力和温度.
不含空气和其它不凝性气体.
干净. 干燥.
蒸汽工程基本原理
37
蒸汽基 本性质
空气和不凝性气体
• 空气的存在则意味着:
蒸汽的温度不能根据压力表所确定.
= 57 kJ/kg = 2.1 kJ/kg oC = 27.1 oC
=147.1 oC
蒸汽基 本性质
通过减压得到过热
? 165o C 减压阀 1 bar
6 bar
蒸汽压力为 6 bar g, 干度为 = 0.95
• 确定减压阀下游的蒸汽温度
蒸汽工程基本原理
22
蒸汽基 本性质
过热度实例
减压阀 165o C 120 oC 1 bar
• 和 1 kg 的干饱和蒸汽在 165 oC下凝结释放的热量 2066 kJ相 比很少。
蒸汽工程基本原理
25
蒸汽基 本性质
过热蒸汽
• 和饱和部分相比,过热蒸汽部分所含的热容量很小 • 过热蒸汽的传热系数较低 • 降低制程性能
蒸汽工程基本原理
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蒸汽基 本性质
二次蒸汽
表压 bar g 0 1 2 3 4 5 6 7
水的比热 酒精比热 铜的比热 水银的比热 4.19 kJ/kg °C 2.64 kJ/kg °C 0.37 kJ/kg °C 0.14 kJ/kg °C
蒸汽工程基本原理
7
蒸汽基 本性质
什么是蒸汽?
蒸汽工程基本原理
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蒸汽基 本性质
什么是蒸汽?
• 从固态溶解成液态 • 液态温度上升 • 沸腾 • 蒸发 • 饱和蒸汽 • 过热蒸汽
化工蒸汽知识点总结大全

化工蒸汽知识点总结大全一、介绍蒸汽是一种在工业中广泛应用的热能介质,它在化工过程中起着至关重要的作用。
本文将系统地总结化工蒸汽的相关知识点,包括蒸汽的性质、产生、利用以及在化工过程中的应用等方面的内容。
二、蒸汽的性质1. 蒸汽的定义蒸汽是指液体在一定温度和压力下发生汽化成为气体状态的过程,形成的气体即为蒸汽。
蒸汽是一种热力学上的状态,是水通过升温或受热转变成的气态状态。
2. 蒸汽的特性蒸汽具有较大的体积膨胀性,容易凝结成水;蒸汽的温度、压力和密度与其所处的状态点有关,具有明显的物性变化;蒸汽可在一定条件下与空气形成混合气。
三、蒸汽的产生1. 蒸汽的生产方法蒸汽一般通过加热水来产生,主要方法有:(1) 锅炉蒸汽:通过燃烧煤、油、天然气等燃料加热水,产生高温高压蒸汽;(2) 蒸汽发生器蒸汽:利用核能、水能、太阳能等能源进行蒸汽发生。
2. 锅炉蒸汽的工作原理锅炉蒸汽的工作原理是通过加热锅炉内的水,使水产生汽化转变成蒸汽,然后将蒸汽输送到需要的地方进行利用。
其主要包括燃料燃烧、热量传递、水蒸气化、蒸汽产生等过程。
3. 蒸汽的应用蒸汽在化工生产过程中有着多样的应用,主要包括以下几个方面:(1) 驱动型应用:利用蒸汽驱动发电机、风机、泵等设备;(2) 供热型应用:利用蒸汽进行加热、蒸发、蒸馏等过程;(3) 机械型应用:利用蒸汽进行汽轮机发电、工程机械动力等;(4) 化学型应用:利用蒸汽进行化学反应、干燥、加热等工艺。
四、蒸汽的常用参数与计算1. 蒸汽的物性参数蒸汽的物性参数包括压力、温度、焓、熵、比容等,这些参数决定了蒸汽在不同工艺中的适用范围和规格要求。
2. 蒸汽的状态方程蒸汽状态方程描述了蒸汽在一定温度和压力下的物性参数,通常使用状态方程对蒸汽性质进行计算和预测。
3. 蒸汽的流量计算在化工生产中,常常需要对蒸汽的流量进行计算,以满足不同工艺的需要。
蒸汽的流量计算通常采用流量表、流量计等设备进行测量和计算。
蒸汽的性质和利用方式

蒸汽的性质和利用方式杭州瓦特节能工程有限公司技术部钟雨雨蒸汽由水加热蒸发而来,在蒸汽的产生过程中,有饱和态的湿蒸汽和干饱和蒸汽,对干饱和蒸汽继续加热可产生温度更高的过热蒸汽。
1)饱和蒸汽饱和蒸汽分为含有一定水的湿饱和蒸汽和不含水的干饱和蒸汽。
例如在标准气压下,干饱和蒸汽的潜热是539kca1/kg,而湿饱和蒸汽的潜热则因蒸汽中所含水分的多少而不同。
也就是说,即使温度相同的单位质量的蒸汽,含水分多的湿饱和蒸汽的潜热少,含水分越少的湿饱和蒸汽,其潜热越多。
因此,所含水分越少的湿饱和蒸汽的全热,即所说的热给也就越多。
湿饱和蒸汽内含有一定百分比的水分,在锅炉内产生的蒸汽全是湿饱和蒸汽,其中一般含水分2%~6%,即湿饱和蒸汽可以看成是干饱和蒸汽与水分(水珠或水雾)的泥合物。
定义湿蒸汽中水分究竞含有多少的混合率,用“干度”(于燥度)这术语。
与之相反,在1kg湿饱和蒸汽中,假知干蒸汽是x(kg),剩下的便是水分,其水分则是(1ーx)kg。
这时,x位称为干度,并且把(1ーx)kg的值称为“湿度”。
例如在1kg的混饱和蒸汽中,如果干蒸汽为0.98kg,水分则是1-0.98=0.02kg,湿度是0.02,用百分率表示,湿度就是2%,或干度是98%的饱和蒸汽。
因此,x=1的状态是干饱和蒸汽状态。
X=0的状态是饱和水状态。
锅炉里产生的饱和蒸汽,一般干度为x=0.94~0,98。
可见由水向蒸汽转变时,其热量和状态的变化都是在标准大气压的状态下发生,随着压力的变化,水的饱和温度也发生改变,饱和水含有的热量也就是蒸汽的显热和蒸汽中所含的蒸发含也就是蒸汽的潜热,以及二者之和的蒸汽全热都会发生变化。
饱和蒸汽随热含的曾加,其干度也成比例地提高。
相反热含减少,干度也减小、而蒸汽中的水分也就增加。
因此,饱和蒸汽膨胀放热时干度立即减小,水分增加,蒸汽易凝缩,形成凝结水。
所以,把饱和蒸汽作为转动汽轮机的动力源,使热能转换成机械能是不适当的。
蒸汽的参数

蒸汽的参数全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:蒸汽是指水在受热后产生的气态水蒸气,它是一种无色、无味、无臭的气体。
在自然界中,蒸汽是一种极为常见的状态,我们可以在煮水时看到涌泉腾腾的蒸汽冒出,也可以在洗澡时感受到热气弥漫在浴室里。
蒸汽在工业生产、能源利用、环境保护等方面都具有重要的作用。
蒸汽有许多重要的参数,这些参数主要是用来描述和评估蒸汽的性质和性能的。
其中最重要的参数包括压力、温度、比容、热容和焓等。
下面我们就来逐一介绍这些参数:1. 压力:蒸汽的压力是指蒸汽对其容器或周围环境施加的压力。
蒸汽的压力通常以帕斯卡(Pa)或大气压(atm)为单位。
蒸汽的压力与其温度有直接的关系,在常压下,水的沸点温度为100摄氏度,所对应的是标准大气压(1atm)的蒸汽压力。
2. 温度:蒸汽的温度是指蒸汽的热量水平,通常以摄氏度(℃)或开尔文(K)为单位。
蒸汽的温度与其压力密切相关,随着温度的升高,蒸汽的压力也会增加,这是由于热量增加导致蒸汽分子速度增加而产生的结果。
3. 比容:蒸汽的比容是指单位质量的蒸汽所占的体积大小,通常以立方米/千克(m³/kg)为单位。
比容与密度的倒数成正比,即比容越大,密度越小。
蒸汽的比容随着温度和压力的变化而变化,一般情况下比容随温度升高而增大。
4. 热容:蒸汽的热容是指单位质量的蒸汽吸收或释放的热量,通常以焦尔/千克-开尔文(J/kg-K)为单位。
热容是描述物质温度变化时需要吸收或释放的热量大小的重要参数,它与物质本身的热性质有关。
5. 焓:蒸汽的焓是用来描述蒸汽的热力状态的参数,通常表示为单位质量的蒸汽所具有的内能和功的总和,以焦耳/千克(J/kg)为单位。
蒸汽的焓随着温度和压力的变化而变化,它能够反映蒸汽的热力特性和能量状况。
综上所述,蒸汽的压力、温度、比容、热容和焓是描述和评估蒸汽性质和性能的重要参数,它们之间具有密切的关系,并且随着蒸汽的物理状态和热力特性的变化而变化。
蒸汽基本性质及品质

蒸汽
容易输送 容易控制 可以使用于以下各种场合:
发电
加热 过程工作
水和蒸汽
水 – 资源丰富,价格便宜 安全 在较低的温度下蒸发成蒸汽 水可以吸收大量的热量
蒸汽包括很大的热量
蒸汽在恒定的温度下凝结成水 高的传热系数
便利的压力和温度关系
古老的和现代的蒸汽设备比较
伦敦蒸汽博物馆的18世纪蒸汽机
控制锅炉水的含盐量
控制锅水含盐量的方法有: 控制给水质量:水处理 控制锅炉连续排污量:TDS控制
当水中溶解物质较少时,电导率与溶解物含量成比 测定电导率,可以推断总溶解物的含量。 例,
TDS排污人工手动控制
典型的TDS控制人工排污(表面排污):
TDS控制人工排污一般每24小时3次
最大允许TDS值 平均TDS值 给水TDS值 则:排污量
需要更多的换热面
二次蒸汽(闪蒸蒸汽)
表压 bar g 0 1 2 3 4 5 6 7 蒸 发 潜 热 kJ/kg (hfg) 饱和干蒸 汽比容 m3/kg 1.673 0.881 0.603 0.461 0.374 0.315 0.272 0.24
温度℃ 100 120 134 144 152 159 165 170
现代结构紧凑高效的汽水换热机组
典型的蒸汽系统
工程单位
温度 压力 ºC, K, ºF bar, MPa, kg/cm2, Pa, Psi 表压 bar g 绝对压力 bar a bar a = bar g + 1 质量流量 kg/h, T/h 体积流量 m3/h, l/s kJ/kg kJ/kg ºC
4) 不合适的液位控制
锅筒中水位的高度将影响蒸汽空间的高度,影响蒸汽带水量。
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蒸汽的基本性质蒸汽已经伴随着机车和工业革命走过几个世纪,迄今为止,蒸汽已成为现代技术不可或缺的一部分。
如果没有蒸汽,我们现在的食品、纺织、化工、医药、电力、供热等工业就不可能存在,或者说不会像现在这样发展的这么好。
蒸汽的使用为能量的输送提供了一种可控制的方法,将能量从集中的、自动化的、高效的锅炉房输送到使用现场。
蒸汽是应用最广泛的热量载体之一,它广泛应用于工业系统,例如,发电、空间加热和制程应用中。
蒸汽的产生高效而经济地球上水资源相对丰富、价格便宜,并且对健康无害,对环境没有污染。
当水汽化变成蒸汽后,它又成为安全、高效的能量载体,蒸汽携带的热量相当于同等质量水所能携带热量的5-6倍。
当水在锅炉中被加热,它开始吸收热量,根据锅炉内压力的不同,水会在特定的温度下汽化成蒸汽。
这时蒸汽内储存着大量能量,这些能量可以在制程中或空间加热时再释放出来。
可以在高压下产生高温的蒸汽,压力越高,蒸汽温度也越高。
高温蒸汽内储存的能量更多,它们做功的潜力也更大。
现代的锅壳式锅炉设计紧凑,效率高,使用多回程和高效的燃烧技术,可以将燃料中蕴藏的大部分能量传递到水中,只有很少部分排放掉。
蒸汽可以方便地、高效地输送到用汽点蒸汽是应用最广泛的可长距离传递的热量载体之一。
由于蒸汽的流动是依靠管道内的压力降,因此省去了昂贵的循环泵系统。
由于蒸汽的热容量很高,所以在高压下仅需要很小口径的管道就可以输送大量的热量。
与其它传热介质相比,蒸汽管道安装简单、价格更便宜。
能量传递方便蒸汽提供了优良的热传递性能。
当蒸汽到达设备后通过冷凝过程将热量传递给被加热产品,热传递过程效率非常高。
图中显示的是一个典型的蒸汽--热水机组,它最大换热功率可以达到3000kW,采用了蒸汽板式换热器和各种控制,占地面积仅有0.7m2,与之相比,管壳式热交换器占地面积是它的2-3倍。
现代蒸汽设备管理容易通过适当的维护,蒸汽系统可以使用很多年,系统的各环节可以实现自动监测。
与其它的系统相比,可以通过疏水阀监测系统来对蒸汽疏水阀进行有计划的管理,如果某个地方有泄漏或者积水,系统会立刻报警引起工程师的注意。
与此相比,水系统和油系统的监测需要耗费大量时间和人工。
而且,当蒸汽系统需要维护的时候,相关系统可以很方便地进行隔离并很快排除冷凝水,这就意味着蒸汽系统可以快速进行维护。
蒸汽应用灵活蒸汽不仅是优良的热量载体,还可以用来杀菌,所以广泛应用在食品、医药、人体健康等工业以及医院的消毒装置上。
蒸汽可以应用在大到石化,小到洗衣店。
更多的应用包括:造纸、纺织、酿造、食品、橡胶和建筑中的加热和加湿等等。
在很多用户那里,可以同时在空间加热和生产制程中使用蒸汽。
例如在酿造行业中,不同的生产工艺中都需要用到蒸汽,有直接喷射和盘管加热等不同的应用方式。
蒸汽同时是一种非常安全的流体,它不会产生火花,也就不会导致火灾。
很多石化工厂采用蒸汽灭火系统,它可以应用在危险区域和爆炸环境中。
其它能量分配系统与蒸汽类似的其它热载体包括水和高温热油之类的工业流体,每种介质都有其优点和缺点,都有其最佳的应用场合和温度范围。
与蒸汽相比较,水的热容量少,常常需要用泵来使大量水在系统中循环以满足制程或空间加热需求。
然而,水在空间加热和低温加工制程(120℃以下)中应用广泛。
热媒,例如矿物油,可以应用在那些高温(400℃以下)的情况下,而蒸汽在此时却无法使用。
比如有些化学品需要在高温下成批处理。
但是热媒很昂贵,而且需要几年就更换,这就决定了它们不适合用于大的系统。
同时,它们的管道连接需要使用高质量的接头并小心防范,以防止泄漏。
最终选择何种流体取决于技术、可行性和经济因素等。
一般来说,用于商业加热和通风以及工业系统中,蒸汽是最可行和最经济的选择。
蒸汽的好处-总结固有的好处系统的好处水资源丰富水便宜蒸汽是清洁和纯净的蒸汽本质是安全的蒸汽热容量高由于蒸汽压力和温度之间相互关联,蒸汽容易控制蒸汽在特定的温度下放热管道口径小、结构紧凑、质量轻无需泵、无需平衡阀、维护费用少、投资少、噪声低占地少设备寿命长锅炉燃煤种类灵活、便宜系统灵活,容易扩充环境因素应用锅炉的燃料燃烧充分冷凝水管理和热回收蒸汽可以计量和管理与CHP相连/废热利用蒸汽具有环境和经济性意义蒸汽应用广泛:冷却器、泵、通风、加湿消毒空间加热工业领域不同热媒与蒸汽的比较蒸汽热水高温热油热容量高热容量中等热容量低2100 kJ/kg 4.19 kJ/(kg·℃) 1.69-2.93 kJ/(kg·℃) 介质便宜介质便宜介质贵传热系数高传热系数中等传热系数相对较低高温需要高压高温需要高压高温低压不需要循环泵需要循环泵需要循环泵管道小管道大管道更大控制方便控制复杂控制复杂温度降低容易温度降低困难温度降低困难需水处理以防腐蚀腐蚀少腐蚀忽略管道布置要求合理高流动性流体通常焊接或法兰连接很高流动性流体通常焊接或法兰连接无火灾风险无火灾风险有火灾风险系统非常灵活系统不够灵活系统不灵活工程单位在工程应用中,用来表征机械和热力学上的特性。
就需要选定大家公认的国际单位制(简称SI)。
国际单位制以七个基本单位为基础,它们是长度(米)、质量(千克)、时间(秒)、和温度(K),前3个不需要过多的解释,第4个单位温度(K)。
其它是电流(安培)、物质的量(摩尔)和发光强度(坎德拉)。
表中列出了相关的单位,相信已被具有一般工程背景的人所熟知,这些单位都是用那些在科学和工程发展中著名的先驱者的名字来命名的。
国际单位导出量量的名称名称符号国际单位引申单位面积平方米 A m2 -体积立方米V m3 -速度米/秒νm/s -加速度米/秒2 a m /s2 -力牛顿N kg m / s2 J/m能量焦耳J kg m2/s2 N m压强帕斯卡Pa kg m/s2 N/m2功率瓦特W kg m2/s3 J/s温度摄氏温标(℃)这是为大多数工程师使用的温标,它的零度为水结冰的温度。
绝对或开氏温标(K)此温标与摄氏温标每度之间有着相同的间隔,但是它的零点是绝对零度,在此温度下,所有分子和原子运动都已停止,定义为绝对零度(0K),它等于-273.15℃,两个温度之间可以互相转化。
国际单位中温度单位是开尔文,大多数热力学计算中都使用开尔文温度,然而,在很多传热计算中用到的温差,可以用℃或K来表示。
既然这两个温标具有相同的间隔,那么1℃温差就等于1K温差。
压力国际单位中压力单位为帕斯卡(Pa),定义为1牛顿/平方米(1N/m2),但是由于帕斯卡单位太小,在蒸汽工程中通常使用的是kPa 或 MPa。
然而,在蒸汽工程中最常用的公制压力单位为bar,1bar等于105N/m2,近似等于1大气压。
另外还有一些单位如kg/cm2。
热量、功和能量能量就是做功的能力。
能量转换为机械运动被称为做功,国际单位制中的功和能量单位是焦耳,定义为1Nm。
机械功的多少可以由牛顿力学计算出来:功 = 力 x 位移。
根据焦耳的实验观察得到的结论是机械能(或功)和热能是相当的,他发现使一定质量的水上升同样的温度时需要的能量是一定的,无论这个能量是以热能还是以功的形式。
系统的总能量包含内能、势能和动能。
瓦特是国际单位制中功率的单位,其定义为热量传递的速率1焦耳/秒。
其它的用来量化热能的单位有千卡(把1千克水加热1摄氏度所需要的热量)。
比焓这个术语表示的是流体(如水或蒸汽)在给定时间和条件下的总能量,它与压力和温度都有关系。
需要指明的是,它指的是内能和外界压力所做的功的总和。
基本计量单位是焦耳(J)。
由于1焦耳代表的能量非常小,通常使用千焦(kJ)(1000焦耳)作为单位。
比焓是指单位质量物体的总能量,它的单位通常是kJ/kg。
比热容指的是把1千克物质升高1摄氏度需要的能量,可以理解为物质的吸热能力。
因此,国际单位制中比热容的单位是kJ/(kg·K)(kJ/(kg·℃))。
相比其它流体而言,水的比热非常大(4.19kJ/(kg·℃)),这也就是为什么水和蒸汽被认为是热的良好载体的原因。
其中:Q = 能量 (kJ); m = 物质的质量 (kg); cp = 该物质的比热容(kJ/(kg·℃));∆T = 该物质的温度升高(℃)。
例:考虑2L水温度从20℃升高到70℃所需要的热量。
在大气压下,水的密度近似为1000 kg/m3。
由于1m3=1000升,因此,水的密度也就是1 kg/l。
2L水的质量是2kg。
温度较低时水的比热容可以取4.19 kJ/(kg·℃)。
因此:Q = 2 kg x 4.19 kJ/(kg·℃) x (70 - 20)℃ = 419 kJ如果水再被冷却到原来的温度20℃,它会放出同样的热量。
什么是蒸汽?为了更好的理解蒸汽的特性,需要先了解物质的分子和原子结构形式,并以此了解冰、水和蒸汽的不同。
大多数矿物质以三种状态存在(固态、液态和气态),这被称为相。
例如H2O的三相分别为冰、水和蒸汽。
分子结构的相同仍不足以理解冰、水和蒸汽之间的区别,但如果了解这些分子是靠电荷力(氢键)紧密的结合在一起的,分子运动的活跃程度决定了物质的相,这样理解起来就容易的多。
三相点某种物质的三相只能在某个特定温度和压力下达到平衡状态而共存,这就是三相点。
H2O的三相点,也就是冰、水和蒸汽三相共存的点是273.16 K和绝对压力0.006112 bar。
此压力非常接近绝对真空,如果在此温度下压力进一步下降,冰就会直接升华为蒸汽(无论何种压力下冰总是在0℃时开始融化)。
对大多数物质来说,当由固态变为液态的时候,其密度将会下降。
然而,H2O是一个例外,当冰融化成水的时候,它的密度会增加,这就是为什么冰会浮于水上的原因。
在大气压下(0 bar g),水在100℃时沸腾,把1kg水从0℃加热到100℃需要吸收419 kJ热量。
由此可以推导出水的比热容Cp是4.19 kJ/(kg·℃)。
在大气压力下饱和温度是100℃,但是,如果压力上升,将会吸收更多的热量,饱和温度也将上升,但是并不发生相变。
因此,增加压力有效增加了水的焓值和饱和温度,饱和温度和压力之间的关系见饱和蒸汽曲线表,在该曲线上,水和蒸汽可以在任何压力下共存,饱和曲线以上的是过热蒸汽。
饱和温度以上的温度称为蒸汽的过热度。
根据以前的实验结果,将蒸汽的参数列成表格称为蒸汽表,饱和蒸汽的焓值(或其它性质)可以很方便地通过查取蒸汽表来获得。
焓 kJ /kg压力温度水蒸发蒸汽饱和干蒸汽比容bar ℃(hf) (hfg) (hg) (m3/kg)0 100 419 2 257 2 676 1.6731 120 5062 201 2 707 0.8812 134 562 2 163 2 725 0.6035 159 671 2 086 2 757 0.3157 170 721 2 048 2 769 0.2410 184 782 2 000 2 782 0.17714 198 845 1 947 2 792 0.132在大气压下(0barg),水在100℃时沸腾,把1kg水从0℃加热到100℃需要吸收419kJ的热量,因此,水从0℃到100℃的比焓是419 kJ/kg,正如上表中所示。