ВОДЯНА ПАРА

 

Водяна пара

Під час випаровування води розриваються майже всі міжмолекулярні зв’язки, тому теплота випаровування води на порядок вища за теплоту танення, хоча водяна пара, де переважно поодинокі молекули, містить до 10 % зростків молекул води.

Водяна пара – це реальний газ, проте за невеликих тисків та для перегрітої пари можна користуватися рівнянням стану ідеального газу: рv = RТ (R – газова стала, для води R = 452 кДж/(кг·К)). Відхилення поведінки пари від ідеального газу зростає з підвищенням тиску та наближенням до стану насичення. Це відхилення оцінюється за допомогою коефіцієнта стисливості z = рv/(RТ):

р, кПа	2	55	100	300	600	750	1000	1700
z	0,999	0,990	0,985	0,968	0,950	0,942	0,929	0,900

 

Для перегрітої пари можна застосовувати формули

z = (1 – 1,9 × 10⁴p / T^4,2 )^0,5,                                        (1)

де р – тиск пари, Па; Т – температура пари, К.

За тиску до 7,5∙10⁵  Па і температури до 1000 К гранична відносна похибка  dz = 0,1 %.

Оскільки об’єм крапель води у вологій насиченій парі незначний, питомий об’єм суміші можна визначати як  v_x = xv^˝, де х – ступінь сухості пари; v^˝ – питомий об’єм сухої насиченої пари, м³/кг.

Основні ТФХ пари наведено в Міжнародних скелетних таблицях, але для комп’ютерних розрахунків можна користуватися рівняннями регресії.

Густина пари r, кг/м³,

r = {461,522[(T / p)² – 1,9 × 10⁴ / (pT^2,2)^-1]^(1/2)}                    (2)

для  р ≤ 7,5·10⁵ Па;  Т < 1000 К;  dr = –0,1 %.

Зв'язок між тиском (Па) і температурою (К) сухої і насиченої пари

p = exp(23,114 – 3677 / T – 241700 /T²)                            (3)

для  t =  –4…+156 °С;  dp = 0,2 %.

Впливом тиску пари (якщо він нижчий за 1 МПа) на ТФХ можна знехтувати.

Ізобарна теплоємність с, кДж/(кг·К),

c = (0,5367 – 4,64 ×10^-6t²)^-1                                (4)

для  t = 0…150 °С, dc = 0,3 %.

Ентальпія h, кДж/кг,

h = 738,37T^0,21738                                     (5)

для  t = 0…140 °С;  dh = 0,05 %.

Теплота пароутворення r, кДж/кг,

r = exp(7,94265 – 1,59 ×10^-6T²)                                  (6)

для  t = 0…140 °С; dr = 0,1 %.

Ентропія s, кДж/(кг·К),

s = 4,0295exp(224,48 / T)                                          (7)

для  t = 0…140 °С; ds = 0,1 %.

Теплопровідність l, Вт/(м·К),

l = exp(5,9 × 10^-6T² – 4,5094)                                    (8)

для  t = 0…150 °С; dl = 0,4 %.

Динамічна в’язкість µ, Па·с,

m = exp(2,85 × 10^-3T – 4,5094)                                    (9)

для  t = 0…140 °С; dm = 0,4 %.

Число Прандтля

Рr = 1,0 для t = 0…130 °С при dРr = 1 %.                         (10)

Водяна пара в атмосфері пропускає майже всю енергію сонячного випромінювання до Землі, з малою довжиною хвилі, але значною мірою затримує зворотне довгохвильове випромінювання. У такий спосіб утворюється парниковий ефект.