Parní - Steam

Tento článek pojednává o vodě jako plynu. Distribuční platformu pro videohry viz Steam (služba). Pro další použití viz Pára (disambiguation).
Erupce kapalné fáze Gejzír hradu v Yellowstonský park
Diagram teploty proti entropii pro páru
A Mollier entalpie-versus-entropie diagram na páru

Parní je voda v plyn fáze. Běžně ji tvoří vařící nebo odpařování voda. Nasycená pára nebo přehřátý je neviditelný; nicméně, “pára” často se odkazuje na mokrou páru, viditelný mlha nebo aerosol vodních kapiček vytvořených jako vodní pára kondenzuje.

The entalpie odpařování je energie potřebná k přeměně vody na plynnou formu, když se zvýší hlasitost o 1700krát v standardní teplota a tlak; tuto změnu objemu lze převést na mechanické práce podle parní stroje jako pístové pístové motory a parní turbíny, což jsou podskupina parních strojů. Pístové parní stroje hrály v systému ústřední roli Průmyslová revoluce a moderní parní turbíny se používají k výrobě více než 80% světa elektřina. Pokud kapalná voda přijde do styku s velmi horkým povrchem nebo pod ním rychle odtlakuje tlak páry, může vytvořit parní exploze.

Druhy páry a konverze

Pára se tradičně vytváří zahřátím kotle spalováním uhlí a jiných paliv, ale je také možné vytvářet páru solární energií.[1][2][3] Vodní pára, která zahrnuje kapičky vody, je popsána jako mokrá pára. Jak se vlhká pára dále ohřívá, kapičky se odpařují a při dostatečně vysoké teplotě (která závisí na tlaku) se veškerá voda odpaří a systém je v rovnováha pára-kapalina.[4] Když pára dosáhne tohoto rovnovážného bodu, označuje se jako nasycená pára.

Přehřátá pára je pára při teplotě vyšší než je její teplota bod varu pro tlak, ke kterému dochází pouze tehdy, když se veškerá kapalná voda odpařila nebo byla odstraněna ze systému.[5]

Parní stoly [6] obsahují termodynamická data pro vodu / nasycenou páru a jsou často používána inženýry a vědci při konstrukci a provozu zařízení, kde se používají termodynamické cykly zahrnující páru. Navíc termodynamické fázové diagramy pro vodu / páru, jako je teplotně-entropický diagram nebo a Mollierův diagram zobrazené v tomto článku, mohou být užitečné. Parní mapy se také používají k analýze termodynamických cyklů.

Molliární entalpická entropická tabulka pro páru - americké jednotky.svg
Tabulka entalpie tlaku pro páru, v amerických jednotkách.svg
Tabulka teplotní entropie pro páru, americké jednotky.svg
Diagram entalpie-entropie (h-s) na páru.Diagram tlaku a entalpie (p-h) pro páru.Diagram teplotní entropie (T-s) pro páru.

Použití

Zemědělský

v zemědělství, pára se používá pro sterilizace půdy vyhnout se používání škodlivých chemických látek a zvýšit zdraví půdy.[7]

Domácí

Schopnost páry přenášet teplo se používá také v domácnosti: na vaření zeleniny, parní čištění látek, koberců a podlah a na vytápění budov. V každém případě se voda ohřívá v kotli a pára přenáší energii do cílového objektu. Pára se také používá při žehlení oděvů, aby se dodala dostatečná vlhkost s teplem, aby se odstranily vrásky a aby se do oděvů vložily záměrné záhyby.

Výroba elektřiny (a kogenerace)

V roce 2000 to bylo přibližně 90% veškeré elektřiny generováno pomocí páry jako pracovní kapalina, téměř všichni parní turbíny.[8]

V elektrické výrobě se pára obvykle kondenzuje na konci svého expanzního cyklu a vrací se do kotle k opětovnému použití. Nicméně, v kogenerace, je pára přiváděna do budov prostřednictvím a dálkové vytápění systém zajišťující tepelnou energii po jejím použití v cyklu výroby elektřiny. Největším systémem výroby páry na světě je Parní systém v New Yorku, která čerpá páru do 100 000 budov v Manhattan ze sedmi kogeneračních elektráren.[9]

Úschovna energie

Protipožární parní lokomotiva
Navzdory podobnosti s kotlem si povšimněte nedostatku komína a také toho, jak jsou válce na konci kabiny, nikoli na konci komína.

V jiných průmyslových aplikacích se používá pára úschovna energie, který se zavádí a extrahuje přenosem tepla, obvykle trubkami. Pára je prostorným zásobníkem tepelné energie kvůli vysokému obsahu vody odpařovací teplo.

Protipožární parní lokomotivy byly parní lokomotivy který fungoval z dodávky páry uložené na palubě ve velké nádrži připomínající kotel konvenční lokomotivy. Tato nádrž byla naplněna procesní pára, jak je k dispozici v mnoha druzích velkých továren, jako je papírny. Pohon lokomotivy používal písty a ojnice, jako u typické parní lokomotivy. Tyto lokomotivy se většinou používaly v místech, kde hrozilo riziko požáru v topeništi kotle, ale používaly se také v továrnách, které prostě měly dostatek zásob páry.

Zvedací plyn

Pára je díky své nízké molekulové hmotnosti účinná zvedací plyn, poskytující přibližně 60% tolik zdvihu jako hélium a dvakrát tolik jako horký vzduch. Není hořlavý, na rozdíl od vodíku, a je levný a hojný, na rozdíl od hélia. Potřebné teplo však vede k problémům s kondenzací a vyžaduje izolovaný obal. Tyto faktory zatím omezily jeho použití na převážně demonstrační projekty.[10]

Mechanické úsilí

Parní stroje a parní turbíny použijte expanzi páry k pohonu a píst nebo turbína vystupovat mechanické práce. Schopnost vracet kondenzovanou páru jako vodu-kapalinu do kotle při vysokém tlaku s relativně malým výdajem na čerpací energii je důležitá. Kondenzace páry na vodu se často vyskytuje na nízkotlakém konci parní turbíny, protože to maximalizuje energetická účinnost, ale takové podmínky mokré páry musí být omezeny, aby se zabránilo nadměrné erozi lopatek turbíny. Inženýři používají idealizované termodynamický cyklus, Rankinův cyklus, modelovat chování parních strojů. Parní turbíny se často používají při výrobě elektřiny.

Sterilizace

An autokláv, který používá páru pod tlakem, se používá v mikrobiologických laboratořích a podobných prostředích pro sterilizace.

Pára, zejména suchá (vysoce přehřátá), může být použita k antimikrobiálnímu čištění dokonce i na úroveň sterilizace. Pára je netoxické antimikrobiální činidlo.[11][12]

Pára v potrubí

Pára se používá v potrubí pro inženýrské sítě. Používá se také při opláštění a trasování potrubí k udržení rovnoměrné teploty v potrubích a nádobách.[Citace je zapotřebí ]

Úprava dřeva

Pára se používá při ohýbání dřeva, zabíjení hmyzu a zvyšování plasticity.[Citace je zapotřebí ]

Betonová úprava

Pára se používá ke zvýraznění sušení, zejména v prefabrikátech.[Citace je zapotřebí ]Je třeba dbát opatrnosti, protože beton během hydratace produkuje teplo a dodatečné teplo z páry by mohlo mít nepříznivý dopad na procesy vytvrzování betonu.[Citace je zapotřebí ]

Čištění

Používá se při čištění vláken a jiných materiálů, někdy při přípravě na malování. Pára je také užitečná při tavení vytvrzených zbytků tuku a oleje, takže je užitečná při čištění kuchyňských podlah a zařízení a spalovacích motorů a dílů. Mezi výhody používání páry oproti rozprašování horké vody patří skutečnost, že pára může pracovat při vyšších teplotách a používá podstatně méně vody za minutu.[13]

Viz také

Reference

  1. ^ Taylor, Robert A .; Phelan, Patrick E .; Adrian, Ronald J .; Gunawan, Andrey; Otanicar, Todd P. (2012). "Charakterizace světelně indukované, objemové generace páry v nanofluidech". International Journal of Thermal Sciences. 56: 1–11. doi:10.1016 / j.ijthermalsci.2012.01.012.
  2. ^ Taylor, Robert A .; Phelan, Patrick E .; Otanicar, Todd P .; Walker, Čad A .; Nguyen, Monica; Trimble, Steven; Prasher, Ravi (2011). „Použitelnost nanofluidů v solárních kolektorech s velkým tokem“. Journal of Renewable and Sustainable Energy. 3 (2): 023104. doi:10.1063/1.3571565.
  3. ^ Taylor, Robert A .; Phelan, Patrick E .; Otanicar, Todd; Adrian, Ronald J .; Prasher, Ravi S. (2009). „Generování páry v kapalné suspenzi nanočástic pomocí zaostřeného kontinuálního laseru“. Aplikovaná fyzikální písmena. 95 (16): 161907. Bibcode:2009ApPhL..95p1907T. doi:10.1063/1.3250174.
  4. ^ Singh, R Paul (2001). Úvod do potravinářského inženýrství. Akademický tisk. ISBN  978-0-12-646384-2.[stránka potřebná ]
  5. ^ „Přehřátá pára“. Spirax-Sarco Engineering.
  6. ^ Malhotra, Ashok (2012). Tabulky parních vlastností: Termodynamické a transportní vlastnosti. ISBN  978-1-479-23026-6.[stránka potřebná ]
  7. ^ van Loenen, Mariska C.A .; Turbett, Yzanne; Mullins, Chris E .; Feilden, Nigel E.H .; Wilson, Michael J .; Leifert, Carlo; Seel, Wendy E. (01.11.2003). „Nízká teplota - krátké trvání napařování půdy zabíjí půdní patogeny, škůdce a plevele hlístic“. European Journal of Plant Pathology. 109 (9): 993–1002. doi:10.1023 / B: EJPP.0000003830.49949.34. ISSN  1573-8469.
  8. ^ Moudřejší, Wendell H. (2000). „Příspěvky zdrojů energie na výrobu elektrické energie“. Energetické zdroje: výskyt, výroba, přeměna, využití. Birkhäuser. p. 190. ISBN  978-0-387-98744-6.
  9. ^ Bevelhymer, Carl (10. listopadu 2003). "Parní". Gotham Gazette.
  10. ^ „Článek o JBFA v parním balónu“.[self-publikoval zdroj? ]
  11. ^ Zveřejnění patentu EP 2,091,572
  12. ^ Song, Liyan; Wu, Jianfeng; Xi, Chuanwu (2012). „Biofilmy na površích prostředí: Hodnocení dezinfekční účinnosti nového systému parních par“. American Journal of Infection Control. 40 (10): 926–30. doi:10.1016 / j.ajic.2011.11.013. PMID  22418602.
  13. ^ „Proč Steam?“. Web společnosti Sioux Corporation. Sioux Corporation. Citováno 24. září 2015.

externí odkazy

Wikiversity má parní stoly s obrázky a kódem Matlab