Kai išgirstu žodį „garai“, prisimenu laikus, kai dar studijavau pradinė mokykla. Tada, grįžę iš mokyklos, tėvai pradėjo ruošti pietus ir ant dujinės viryklės padėjo puodą vandens. Ir po dešimties minučių puode pradėjo dygti pirmieji burbuliukai. Šis procesas mane visada žavėjo, man atrodė, kad galiu į jį žiūrėti amžinai. Ir tada, praėjus kuriam laikui po burbuliukų atsiradimo, pradėjo tekėti patys garai. Vieną dieną mamos paklausiau: „Iš kur tie balti debesys? (taip aš juos vadinau). Į ką ji man atsakė: „Visa tai atsitinka dėl vandens šildymo“. Nors atsakymas nepateikė išsamaus vaizdo apie garo generavimo procesą, pamokose mokyklos fizika Apie porą sužinojau viską, ko norėjau. Taigi...
Kas yra vandens garai?
SU mokslinis taškas regėjimas, vandens garai – tiesiog vienas iš trijų fizines sąlygas pats vanduo. Yra žinoma, kad jis atsiranda kaitinant vandenį. Kaip ir ji pati, garai neturi nei spalvos, nei skonio, nei kvapo. Tačiau ne visi žino, kad garų debesys turi savo slėgį, kuris priklauso nuo jo tūrio. Ir tai išreiškiama paskalių(žymaus mokslininko garbei).
Vandens garai mus supa ne tik tada, kai ką nors gaminame virtuvėje. Jis nuolat yra gatvės ore ir atmosferoje. Ir jo turinio procentas vadinamas „absoliuti drėgmė“.
Faktai apie vandens garus ir jų savybes
Taigi, keletas įdomių akimirkų:
- tuo aukštesnė temperatūra, kuris veikia vandenį, tuo greičiau vyksta garavimo procesas;
- Be to, garavimo greitis didėja didėjant ploto dydžiui paviršius, ant kurio yra šis vanduo. Kitaip tariant, jei pradėsime kaitinti nedidelį vandens sluoksnį ant plataus metalinio puodelio, tada išgaruos labai greitai;
- Augalų gyvenimui reikalingas ne tik skystas, bet ir dujinis vanduo.. Šį faktą galima paaiškinti tuo, kad iš bet kurio augalo lapų nuolat teka garavimas, jį vėsindamas. Pabandykite paliesti medžio lapą karštą dieną ir pastebėsite, kad jis vėsu;
- tas pats pasakytina ir apie žmones, ta pati sistema veikia su mumis kaip ir su augalais aukščiau. Dūmai vėsina mūsų odą karštą dieną.. Keista, kad net ir esant nedideliam krūviui, mūsų organizmas per valandą palieka apie du litrus skysčių. Ką galime pasakyti apie padidėjusį stresą ir karštas vasaros dienas?
Taip galime apibūdinti garo esmę ir jo vaidmenį mūsų pasaulyje. Tikiuosi, kad atradote daug įdomių dalykų!
Garavimas – tai išgaravusių ir į orą patekusių vandens garų kiekis. Garavimo greitis priklauso nuo daugelio veiksnių, bet daugiausia nuo oro temperatūros ir vėjo. Akivaizdu, kad kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis garavimas. Tačiau nuolat judėdamas vandens garų prisotintu oru, jis į tam tikrą vietą atneša vis naujus sauso oro kiekius. Net ir silpnas 2-3 m/s greičio vėjas garavimą padidina tris kartus. Garavimui įtakos turi ir gamta, augalinė danga ir kt.
Tačiau dėl drėgmės trūkumo tam tikroje srityje garavimas yra žymiai mažesnis, nei galėtų būti tam tikromis sąlygomis. Vandens kiekis, kuris tam tikromis sąlygomis gali išgaruoti, vadinamas garavimu. Kitaip tariant, garavimas yra galimas garavimas tam tikroje vietovėje, kuris dažniausiai nustatomas naudojant garintuvą arba garuojant nuo atviro didelio natūralaus (gėlo vandens) rezervuaro vandens paviršiaus arba iš pernelyg drėgno dirvožemio.
Garavimas, kaip ir išgaravimas, išreiškiamas išgaravusio vandens sluoksnio milimetrais (mm); konkrečiam laikotarpiui – mm/metus ir kt.
Žemės paviršiuje nuolat vyksta du priešingi procesai: krituliai ir drenažas garuojant. Tačiau drėgmės laipsnį rajone lemia kritulių ir garavimo santykis. Teritorijos drėkinimas apibūdinamas drėkinimo koeficientu (K), kuris suprantamas kaip kritulių kiekio (Q) ir garavimo (I) santykis: K = (jei K išreiškiamas vieneto dalimis - trupmena) ir K = 100 % (jei procentais). Pavyzdžiui, Europoje kritulių iškrenta 300 mm, bet išgaruoja tik 200 mm, t.y. kritulių kiekis 1,5 karto viršija garavimą; drėkinimo koeficientas yra 1,5 arba 150%.
Drėkinimas yra per didelis, kai K > 1 arba > 100 %; normalu, kai K = 1 arba 100 %; nepakanka, kai K< 1, или < 100%. По степени увлажнения выделяют влажные (гумидные) и сухие (аридные) территории. Коэффициент увлажнения характеризует условия , развитие и другое. он равен примерно 1,0-1,5, в 0,6-1,0, в 0,3-0,6, 0,1-0,3, пустынях менее 0,1.
Absoliuti drėgmė (a) yra tikrasis vandens garų kiekis ore Šis momentas, matuojamas g/m3. Absoliučios drėgmės ir maksimalaus santykis, išreikštas procentais, vadinamas santykine oro drėgme (f), t.y. f = 100 %. Oras su maksimalia drėgme vadinamas prisotintu. Priešingai, nesotus oras vis dar turi savybę sugerti vandens garus. Tačiau kaitinant prisotintas oras tampa neprisotintas, o atvėsęs – persotintas. Pastaruoju atveju jis prasideda. Kondensatas – tai vandens garų pertekliaus kondensacija ir jų pavertimas skysta būsena, mažyčių vandens lašelių susidarymas. Tiek prisotintas, tiek nesotus oras gali tapti persotintas kylant aukštyn, nes labai vėsta. Aušinimas taip pat galimas, kai tam tikroje vietoje esantis dirvožemis atvėsta ir šiltas oras prasiskverbia į šaltą vietą.
Kondensacija gali susidaryti ne tik ore, bet ir žemės paviršiuje bei ant objektų. Tokiu atveju, priklausomai nuo sąlygų, susidaro rasa, šerkšnas, rūkas, ledas. Rasa ir šerkšnas susidaro giedrą ir ramią naktį, daugiausia anksti ryte, kai atvėsta Žemės paviršius ir jos objektai. Tada ant jų paviršiaus kondensuojasi drėgmė iš oro. Tuo pačiu metu esant neigiamai temperatūrai susidaro šerkšnas, o esant teigiamai - rasa. Jei kalbama apie šiltą paviršių šaltas oras arba šiltas oras smarkiai atšąla ir gali susidaryti rūkas. Jį sudaro maži lašeliai arba kristalai, tarsi pakibę ore. Labai užterštame ore rūkas ar migla, susimaišę su dūmais, susidaro – smogas. Peršalusiems lietaus lašams krentant arba ant paviršiaus, atvėsusio žemiau 0°C ir esant temperatūrai nuo 0 iki -3°C, susidaro sluoksnis. tankus ledas, augantis žemės paviršiuje ir ant objektų, daugiausia vėjo pusėje – ledas. Taip nutinka užšalus peršalusiems lietaus lašams, rūkui ar šlapdribai. Ledo pluta gali pasiekti kelių centimetrų storį ir virsti tikra nelaime: ji tampa pavojinga pėstiesiems, Transporto priemonė, nulaužia medžių šakas, laužo laidus ir pan.
Kitos priežastys sukelia reiškinį, vadinamą. Juodasis ledas dažniausiai atsiranda po atlydžio ar lietaus, prasidėjus šaltiems orams, kai temperatūra smarkiai nukrenta žemiau 0°C. Užšąla šlapias sniegas, lyja ar šlapdriba. Juodasis ledas taip pat susidaro, kai šie skysti krituliai patenka ant labai peršalusio žemės paviršiaus, dėl kurio jis taip pat užšąla. Taigi glazūra – tai ledas ant žemės paviršiaus, susidaręs užšalus šlapiam sniegui ar skystiems krituliams.
Jie susidaro, kai kylančiame ore dėl jo aušinimo kondensuojasi vandens garai. Jų susidarymo aukštis priklauso nuo oro temperatūros ir santykinės drėgmės. Kai jis pasiekia aukštį, kuriame sodrumas tampa visiškas - kondensacijos lygį, prasideda kondensacija ir debesų susidarymas. Debesys yra viduje nuolatinis judėjimas ir gali būti sudaryti iš mažų lašelių ar kristalų, bet dažniau jie yra sumaišyti. Pagal formą yra trys pagrindiniai debesų tipai: plunksniniai, sluoksniniai ir kamuoliniai. Cirrus - viršutinės pakopos debesys (virš 6000 m), permatomi ir susideda iš mažų ledo kristalų. Krituliai iš jų nekrenta. Sluoksnis – viduriniosios (nuo 2000 iki 6000 m) ir žemesnės (žemiau 2000 m) pakopos debesys. Iš esmės jie duoda kritulių, dažniausiai ilgalaikius ir nenutrūkstamus. Apatiniame sluoksnyje gali susidaryti kamuoliniai debesys ir pasiekti labai didelį aukštį. Jie dažnai atrodo kaip bokštai ir susideda iš lašelių apačioje ir kristalų viršuje. Jie siejami su lietumi, kruša,
Kokios kitos medžiagos, be dujų, yra oro dalis?
1. Vandens garų pasiskirstymas ore. Po lietaus visi matėte, kaip sušlampa namų stogai, medžių kamienai, lapai, visur susidaro balos. Išsisklaidius debesims, pasirodo Saulė ir viskas aplink išdžiūsta. Kur lietaus vanduo dingsta be pėdsakų? Jis virsta vandens garais. Kadangi jis bespalvis, kaip oras, mes jo nematome.
Visame ore yra tam tikras vandens kiekis vandens garų pavidalu. Vandens dalelės garų pavidalu taip pat yra kambario ore. Tai nesunku pastebėti. Žiemą atkreipkite dėmesį į metalinius daiktus (portfelio spyna, pačiūžas ir kt.), parsineštus namo iš gatvės. Po kurio laiko jie pradeda „prakaituoti“. Tai reiškia, kad šiltas oras patalpoje, kontaktuodamas su šaltu objektu, išskiria vandens lašelius.
Žemės paviršiaus drėgmė iš dirvožemio, pelkių, upių, ežerų, jūrų ir vandenynų vandens garų pavidalu išgaruoja į atmosferą. Didelis vandens kiekis (86%) išgaruoja iš vandenynų ir jūrų.
Gamtoje vandens garai vyksta nuolatiniame cikle. Vandens garai pakyla virš vandenynų ir sausumos paviršių ir patenka į atmosferą. Oro srovės neša jį su savimi į kitas vietas. Vandens garai savo ruožtu atvėsta, virsta debesimis, o kritulių pavidalu grįžta į Žemės paviršių.
2. Vandens garų ore priklausomybė nuo temperatūros. Vandens garų kiekis ore priklauso nuo išgaravusio paviršiaus būklės ir temperatūros. Vandens garų yra daug ore virš vandenyno, bet mažai ant žemės. Be to, kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis vandens garų kiekis ore.
Kaip matyti iš lentelės, tam tikroje temperatūroje ore gali būti atitinkamai vandens garų. Jei ore yra tiek vandens garų, kiek gali būti tam tikroje temperatūroje, tada jis vadinamas prisotintu. Pavyzdžiui, norint prisotinti +30°C temperatūros vandens garais 1m3 oro, reikia 30 g vandens garų. Jei vandens garų kiekis tik 25 g, tai oras bus neprisotintas ir sausas.
Kylant temperatūrai, prisotintas oras tampa neprisotintas. Pavyzdžiui, norint prisotinti 1m3 oro esant 0°C temperatūrai, reikia 5 g vandens garų. Jei oro temperatūra pakyla iki +10°C, tuomet 4 g vandens garų nepakaks orui prisotinti.
3.Absoliuti ir santykinė oro drėgmė. Vandens garų kiekį ore lemia absoliuti ir santykinė drėgmė.
Absoliuti drėgmė – vandens garų kiekis gramais 1 m3 oro (g/m3).
Santykinė drėgmė – tai 1 m3 oro drėgmės kiekio ir vandens garų, kurie prisotina orą tam tikroje temperatūroje, santykis. Santykinė oro drėgmė išreiškiama procentais.
Santykinė drėgmė parodo oro prisotinimo vandens garais laipsnį. Pavyzdžiui, 1 m3 oro gali būti 1 g vandens garų, kurių temperatūra -20°C. Ore yra 0,5 g drėgmės. Tada santykinė oro drėgmė yra 50%. Kai oras prisotinamas vandens garų, santykinė oro drėgmė siekia 100%.
4. Vandens garų kondensacija. Orui prisotinus vandens garų, likęs garų kiekis virsta vandens lašeliais. Jei 1 m3 oro esant -10°C temperatūrai vietoj 2 g vandens garų surenka 3 g, tai papildomas 1 g garų virsta vandens lašeliais. Kai prisotinto oro temperatūra mažėja, jis negali išlaikyti tiek vandens garų. Pavyzdžiui, norint prisotinti 1 m3 oro esant +10°C, reikia 9 g vandens garų. Jei temperatūra nukrenta iki 0°, tai ore telpa tik 5 g vandens garų, likusieji 4 g virsta vandens lašeliais.
At tam tikromis sąlygomis vandens garų perėjimas į skystą būseną (vandens lašeliai) vadinamas kondensacija (lot kondensacija- kondensacija). 0°C temperatūroje vandens garai virsta kietojo, t.y. virsta ledo kristalais.
5. Oro drėgmės matavimas. Santykinė drėgmė matuojama naudojant prietaisą, vadinamą plaukų higrometru (graikiškai higros -šlapias, metras- matuoti). Šis prietaisas išnaudoja žmogaus plaukų savybę, kuri pailgėja padidėjus drėgmei. Sumažėjus drėgmei, plaukai trumpėja. Plaukai pritvirtinami prie ciferblato rodyklės, kai plaukai ilginami arba trumpinami, rodyklė, judanti išilgai ciferblato, rodo santykinę oro drėgmę procentais (54 pav.).
Ryžiai. 54. Plaukų higrometras.
Higrometras, kaip ir termometras, dedamas į meteorologinę kabiną.
Meteorologinėse stotyse oro drėgnumas nustatomas naudojant tikslesnius prietaisus ir naudojant specialias lenteles.
1. Kodėl vandens garų kiekis ore virš pusiaujo yra didesnis nei vidutinio klimato zonoje?
2. Kas atsitinka su vandens garais ore, kai keičiasi aukštis?
3. Oro temperatūra +10°C. Absoliuti drėgmė 6 g/m3. Kokiomis sąlygomis oras bus prisotintas vandens garų? (Spręskite dviem būdais.)
4. Susipažinkite su higrometro sandara ir išmatuokite santykinę oro drėgmę.
5*. Oro temperatūra +30°C, o absoliuti drėgmė 20 g/m3. Apskaičiuokite santykinę oro drėgmę.
2 tema. Šilumos inžinerijos pagrindai.
Šilumos inžinerija yra mokslas, tiriantis šilumos gavimo, konvertavimo, perdavimo ir panaudojimo būdus. Šiluminė energija gaunama deginant organinės medžiagos vadinamas kuru.
Šilumos inžinerijos pagrindai yra šie:
1. Termodinamika – mokslas, tiriantis šilumos energijos pavertimą kitomis energijos rūšimis (pvz.: šiluminės energijos į mechaninę, cheminę ir kt.)
2. Šilumos perdavimas – tiria šilumos mainus tarp dviejų aušinimo skysčių per šildymo paviršių.
Darbinis skystis yra aušinimo skystis (vandens garai arba karštas vanduo), galintis perduoti šilumą.
Katilinėje aušinimo skystis (darbinis skystis) yra karštas vanduo ir 150°C temperatūros vandens garai arba garai Su temperatūra iki 250°C. Karštas vanduo naudojamas gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų šildymui, tai lemia sanitarinės ir higienos sąlygos, galimybė lengvas pakeitimas jo temperatūra priklauso nuo lauko oro temperatūros. Vanduo turi didelį tankį, palyginti su garais, todėl jis gali būti perduodamas dideliais atstumais reikšminga sumašildyti su nedideliu kiekiu aušinimo skysčio. Vanduo į pastatų šildymo sistemą tiekiamas ne aukštesnės kaip 95°C temperatūros, kad nedegtų dulkės ant šildymo prietaisų ir neapdegtų šildymo sistemos. Garas naudojamas pramoniniams pastatams šildyti ir gamybinėse bei technologinėse sistemose.
Darbinio skysčio parametrai
Aušinimo skystis, gavimas arba davimas šiluminė energija, keičia savo būseną.
Pavyzdžiui: Vanduo garo katile pašildomas ir virsta garais, kurie turi tam tikrą temperatūrą ir slėgį. Garai patenka į garo-vandens šildytuvą, atvėsta ir virsta kondensatu. Pakyla šildomo vandens temperatūra, mažėja garų ir kondensato temperatūra.
Pagrindiniai darbinio skysčio parametrai yra temperatūra, slėgis, specifinis tūris, tankis.
t, P- nustatomas prietaisais: manometrais, termometrais.
Konkretus tūris ir tankis yra apskaičiuotos vertės.
1. Specifinis tūris- tūris, kurį užima medžiagos masės vienetas
0°C ir atmosferos slėgis 760 mmHg. (įprastomis sąlygomis)
čia: V- tūris (m 3); m – medžiagos masė (kg); standartinė būklė: Р=760mm h.st. t=20 o C
2. Tankis- medžiagos masės ir tūrio santykis. 
Kiekviena medžiaga turi savo tankį:
Praktikoje naudojamas santykinis tankis – tam tikrų dujų tankio ir standartinės medžiagos (oro) tankio santykis normaliomis sąlygomis (t° = 0°C: 760 mm Hg)
Palyginus oro tankį su metano tankiu, galime nustatyti, iš kurių vietų imti mėginius metano buvimui nustatyti.
mes gauname,
dujos yra lengvesnės už orą, vadinasi, prisipildo viršutinė dalis bet kokio tūrio mėginys imamas iš viršutinės katilo pakuros dalies, šulinio, kamerų, patalpos. Viršutinėje patalpų dalyje sumontuoti dujų analizatoriai.
(mazutas lengvesnis, užima viršutinę dalį)
Anglies monoksido tankis yra beveik toks pat kaip oro, todėl mėginys yra smalkės paimtas 1,5 metro nuo grindų.
3. Spaudimas- ši jėga, veikianti paviršiaus ploto vienetą.
Slėgio jėga lygi 1 N, tolygiai pasiskirstęs 1 m 2 paviršiuje imamas slėgio vienetu ir yra lygus 1 Pa (N/m 2) SI sistemoje (dabar mokyklose, knygose viskas Pa, instrumentai irgi Pa).
Pa reikšmė maža, pavyzdžiui: paėmus 1 kg vandens ir užpylus per 1 metrą, gaunama 1 mm.in.st. Todėl įvedami daugikliai ir priešdėliai - MPa, KPa...
Technologijoje naudojami didesni matavimo vienetai
1kPa=10 3 Pa; 1 MPa = 10 b Pa; 1 GPa = 10 9 Pa.
Lauke sistemos vienetai slėgio matavimai kgf/m2; kgf/cm 2 ; mm.h.st.; mm.h.st.
1 kgf/m 2 = 1 mm.in st =9,8 Pa
1 kgf/cm 2 = 9.8. 10 4 Pa ~ 10 5 Pa = 10 4 kgf/m2
Slėgis dažnai matuojamas fizinėje ir techninėje atmosferoje.
Fizinė atmosfera - vidutinis slėgis atmosferos oras jūros lygyje jūros lygyje
1 atm = 1,01325. 10 5 Pa = 760 mm Hg. = 10,33 m vandens. st = 1,0330 mm h. Art. = 1,033 kgf/cm2.
Techninė atmosfera - slėgis, kurį sukelia 1 kgf jėga, yra tolygiai paskirstytas ant jam normalaus paviršiaus, kurio plotas yra 1 cm 2.
1at = 735 mm Hg. Art. = 10 m.v. Art. = 10 000 mm h. Art. = =0,1 MPa = 1 kgf/cm2
1 mm V. Art. - jėga lygi hidrostatinis slėgis vandens stulpelio aukštis 1 mm ant plokščio pagrindo 1 mm V. st = 9,8 Pa.
1 mm. rt. st - jėga, lygi gyvsidabrio stulpelio, kurio aukštis yra 1, hidrostatiniam slėgiui mm ant plokščio pagrindo. 1 mm rt. Art. = 13,6 mm. V. Art.
IN Techninės specifikacijos Siurbliuose vietoj slėgio vartojamas terminas slėgis. Slėgio matavimo vienetas yra mW.O. Art. Pavyzdžiui: Siurblio sukuriamas slėgis yra 50 m vandens Art. tai reiškia, kad jis gali pakelti vandenį iki 50 aukščio m.
Slėgio tipai: perteklius, vakuumas (vakuuminis, grimzlė), absoliutus, atmosferinis .
Jei adata nukrypsta didesne nei nulis kryptimi, tai yra perteklinis slėgis; jei nukrypsta žemiau nulio, tai yra vakuumas.
Absoliutus slėgis:
P abs = P ex + P atm
P abs = P vac + P atm
P abs = P atm - P ištirpęs
kur: P atm = 1 kgf/cm 2
Atmosferos slėgis - vidutinis atmosferos oro slėgis jūros lygyje esant t° = 0°C ir normali atmosfera R=760 mm. rt. Art.
Perteklinis slėgis- slėgis virš atmosferos (uždarame tūryje). Katilinėse yra perteklinio slėgio vanduo, garai katiluose ir vamzdynuose. R izb. matuojamas manometrais.
Vakuumas (vakuumas)- slėgis uždaruose tūriuose yra mažesnis nei atmosferinis (vakuuminis). Katilų krosnys ir kaminai yra vakuuminiai. Vakuumas matuojamas grimzlės matuokliais.
Absoliutus spaudimas- perteklinis slėgis arba vakuumas, atsižvelgiant į atmosferos slėgį.
Pagal numatytą paskirtį slėgis yra:
1). Kanalas – didžiausias slėgis esant t=20 o C
2). Darbinis – maksimalus perteklinis slėgis katile, užtikrinantis ilgalaikį katilo veikimą normaliomis eksploatavimo sąlygomis (nurodytas gamybos instrukcijoje).
3). Leidžiamas – didžiausias leistinas slėgis, nustatytas remiantis techninės ekspertizės arba kontrolinio stiprumo skaičiavimo rezultatais.
4). Konstrukcija – didžiausias perteklinis slėgis, kuriam esant skaičiuojamas katilo elementų stiprumas.
5). Ptest – perteklinis slėgis, kuriam esant hidrauliniai bandymai katilo elementai stiprumui ir tankiui (viena iš techninės ekspertizės rūšių).
4. Temperatūra- tai kūno įkaitimo laipsnis, matuojamas laipsniais. Nustato savaiminio šilumos perdavimo kryptį iš labiau įkaitusio į mažiau šildomą kūną.
Šilumos perdavimas vyks tol, kol temperatūros taps vienodos, t. y. susidarys temperatūros pusiausvyra.
Naudojamos dvi skalės: tarptautinė - Kelvinas ir praktinė Celsijaus t ° C.
Šioje skalėje nulis yra ledo lydymosi temperatūra, o šimtas laipsnių yra vandens virimo temperatūra atm. slėgis (760 mm rt. Art.).
Absoliutus nulis naudojamas kaip atskaitos taškas Kelvino termodinaminėje temperatūros skalėje (žemiausia teorinė galima temperatūra, kurioje nėra molekulinio judėjimo). Paskirta T.
1 Kelvinas yra lygus 1° Celsijaus
Ledo lydymosi temperatūra yra 273 K. Vandens virimo temperatūra yra 373 K
T=t + 273; t = T-273
Virimo temperatūra priklauso nuo slėgio.
Pavyzdžiui, At R ab c = 1,7 kgf/cm2. Vanduo užverda val t = 115°C.
5. Šiluma - energijos, kurią galima perkelti iš labiau įkaitinto kūno į mažiau įkaitintą.
Šilumos ir energijos vienetas SI yra Džaulis (J). Nesisteminis šilumos matavimo vienetas yra kalorijos ( cal).
1 kal.- šilumos kiekis, reikalingas 1 g H 2 O pašildyti 1 ° C temperatūroje
P = 760 mm. Hg
1 kal.=4,19 J
6. Šilumos talpa – organizmo gebėjimas sugerti šilumą . Kad dvi įvairių medžiagų su ta pačia mase pašildyti iki tos pačios temperatūros, reikia išleisti skirtingas kiekisšiluma.
Specifinė vandens šiluminė talpa yra šilumos kiekis, kurį turi tiekti medžiagos vienetas, kad jo temperatūra pakiltų 1°C, lygi 1 kcal/kg deg.
Šilumos perdavimo būdai.
Yra trys šilumos perdavimo būdai:
1.šilumos laidumas;
2. spinduliavimas (radiacija);
3. konvekcija.
Šilumos laidumas-
Šilumos perdavimas dėl terminio molekulių, atomų ir laisvųjų elektronų judėjimo.
Kiekviena medžiaga turi savo šilumos laidumą, kuris priklauso nuo medžiagos cheminės sudėties, struktūros ir drėgmės kiekio.
Kiekybinė šilumos laidumo charakteristika yra šilumos laidumo koeficientas, kuris yra šilumos kiekis, perduodamas per šildymo paviršiaus vienetą per laiko vienetą su skirtumu t apie C, o sienelės storis 1 metras.
Šilumos laidumo koeficientas ( ):
Varis = 330 kcal . mm 2. h . kruša
Ketaus = 54 kcal . mm 2. h . kruša
Plienas = 39 kcal . mm 2. h . kruša
Matyti, kad metalai pasižymi geru šilumos laidumu, geriausiai tinka varis.
Asbestas =0,15 kcal . mm 2. h . kruša
Suodžiai =0,05-0, kcal . mm 2. h . kruša
Mastelis =0,07-2 kcal . mm 2. h . kruša
Oras =0,02 kcal . mm 2. h . kruša
Akytieji kūnai (asbestas, suodžiai, apnašos) prastai praleidžia šilumą.
Suodžiai apsunkina išmetamųjų dujų šilumos perdavimą į katilo sienelę (šilumą praleidžia 100 kartų blogiau nei plienas), todėl sunaudojama per daug kuro, sumažėja garo gamyba arba karštas vanduo. Suodžių buvimas padidina išmetamųjų dujų temperatūrą. Visa tai lemia katilo efektyvumo sumažėjimą. Kai katilai veikia valandinis naudojant prietaisus (logometrą) stebimas anglies dujų t, kurių reikšmės nurodytos režimo žemėlapis katilas Jei anglies dujų temperatūra pakilo, tada kaitinimo paviršius prapučiamas.
Skalė susidaro vamzdžių viduje (praleidžia šilumą 30-50 kartų prasčiau nei plienas), taip sumažinant šilumos perdavimą nuo katilo sienelės į vandenį, dėl to sienos perkaista, deformuojasi, plyšta (plyšta katilo vamzdžiai). Svarstyklės praleidžia šilumą 30-50 kartų blogiau nei plienas
Konvekcija -
Šilumos perdavimas maišant arba judant daleles tarpusavyje (būdinga tik skysčiams ir dujoms). Yra natūrali ir priverstinė konvekcija.
Natūrali konvekcija- laisvas skysčio ar dujų judėjimas dėl netolygiai įkaitusių sluoksnių tankių skirtumo.
Priverstinė konvekcija- priverstinis skysčių ar dujų judėjimas dėl slėgio ar vakuumo, kurį sukuria siurbliai, dūmų šalintuvai ir ventiliatoriai.
Konvekcinio šilumos perdavimo didinimo būdai:
§ Didinamas srauto greitis;
§ Turbulizacija (sūkurys);
§ Šildymo paviršiaus padidinimas (dėl pelekų įrengimo);
§ Temperatūrų skirtumo tarp šildymo ir šildomos terpės didinimas;
§ Priešpriešinis žiniasklaidos judėjimas (priešsrovė).
Radiacija (radiacija) -
Šilumos mainai tarp kūnų, esančių atstumu vienas nuo kito, dėl spinduliavimo energija, kurių nešėjai yra elektromagnetinės vibracijos: vyksta šiluminės energijos transformacija į spinduliavimo energiją ir atvirkščiai, iš spinduliuotės į šiluminę.
Radiacija daugiausia efektyvus metodasšilumos perdavimas, ypač jei tiriamasis kūnas turi aukštos temperatūros, o spinduliai nukreipti statmenai šildomam paviršiui.
Norint pagerinti šilumos perdavimą spinduliuote katilinėse krosnyse, iš ugniai atsparių medžiagų gaminami specialūs plyšiai, kurie kartu veikia kaip šilumos skleidėjai ir degimo stabilizatoriai.
Katilo kaitinimo paviršius – tai paviršius, nuo kurio iš vienos pusės jį nuplauna dujos, o iš kitos – vanduo.
Aptarta aukščiau 3 šilumos mainų tipai V gryna forma yra reti. Beveik vieną šilumos mainų tipą lydi kitas. Katile yra visi trys šilumos mainų tipai, kurie vadinami kompleksiniais šilumos mainais.
Katilo krosnyje:
A) nuo degiklio iki išorinio katilo vamzdžių paviršiaus - spinduliuotė.
B) iš susidarančių dūmų į sieną – konvekciniu būdu
B) nuo išorinio vamzdžio sienelės paviršiaus iki vidinio paviršiaus – šilumos laidumas.
D) nuo vamzdžio sienelės vidinio paviršiaus iki vandens, cirkuliuojant išilgai paviršiaus - konvekcija.
Šilumos perdavimas iš vienos terpės į kitą per skiriamąją sienelę vadinamas šilumos perdavimu.
Vanduo, vandens garai ir jo savybės
Paprasčiausias vanduo yra stabilus normaliomis sąlygomis cheminis junginys vandenilis su deguonimi, didžiausias vandens tankis yra 1000 kg/m 3 esant t = 4 o C.
Vanduo, kaip ir bet kuris skystis, paklūsta hidrauliniams dėsniams. Jis beveik nesusispaudžia, todėl turi galimybę perduoti jam daromą slėgį visomis kryptimis ta pačia jėga. Jei keli laivai skirtingos formos sujungti vienas su kitu, tada vandens lygis visur bus vienodas (susijungiančių laivų dėsnis).
Susijusi informacija.
Vandens garai yra labai svarbūs mus supančiai gamtai. Jis yra atmosferoje, naudojamas technologijose ir tarnauja kaip sudedamoji dalis neatskiriama dalis gyvybės atsiradimo ir vystymosi Žemėje procesas.
Fizikos vadovėliuose rašoma, kad vandens garai yra tai, ką kiekvienas gali stebėti uždėjęs virdulį ant ugnies. Po kurio laiko iš jo snapelio pradeda bėgti garų srovė. Šis reiškinys atsiranda dėl to, kad vanduo gali būti skirtingų, kaip apibrėžia fizikai, agregacijos būsenų – dujinis, kietas, skystas. Tokios vandens savybės paaiškina jo visapusišką buvimą Žemėje. Paviršiuje - skystoje ir kietoje būsenoje, atmosferoje - dujinėje būsenoje.
Ši vandens savybė ir nuoseklus perėjimas į skirtingas būsenas yra sukurtas gamtoje. Skystis išgaruoja nuo paviršiaus, pakyla į atmosferą, vandens garų pavidalu pernešamas į kitą vietą ir ten patenka kaip lietus, aprūpindamas reikiamą drėgmę naujoms vietoms.
Tiesą sakant, savotiškas Garų variklis, kurio energijos šaltinis yra Saulė. Nagrinėjamų procesų metu vandens garai papildomai šildo planetą, nes atspindi Žemės šiluminę spinduliuotę atgal į paviršių ir sukelia šiltnamio efektą. Jei tokios savotiškos „pagalvėlės“ nebūtų, tai planetos paviršiuje temperatūra būtų 20°C žemesnė.
Norėdami patvirtinti tai, kas išdėstyta pirmiau, galime prisiminti saulėtos dienosžiemą ir vasarą. Šiltuoju metų laiku jis aukštas, o atmosfera, kaip šiltnamyje, šildo Žemę, tačiau žiemą, esant saulėtam orui, kartais ištinka ryškiausias šaltis.
Kaip ir visos dujos, vandens garai turi tam tikrų savybių. Vienas iš juos nulemiančių parametrų bus vandens garų tankis. Pagal apibrėžimą tai yra vandens garų kiekis, esantis viename kubiniame metre oro. Iš esmės pastarasis apibrėžiamas taip.
Vandens kiekis ore nuolat kinta. Tai priklauso nuo temperatūros, slėgio, reljefo. Drėgmės kiekis atmosferoje yra nepaprastai svarbus gyvybės parametras, jis nuolat stebimas specialiais instrumentais – higrometru ir psichrometru.
Drėgmės pokyčius lemia tai, kad dėl garavimo ir kondensacijos procesų kinta vandens kiekis aplinkinėje erdvėje. Kondensacija yra priešingas garavimo reiškinys tokiu atveju garai pradeda virsti skysčiais ir krenta į paviršių.
Tokiu atveju, priklausomai nuo aplinkos temperatūros, gali susidaryti rūkas, rasa, šerkšnas ir ledas.
Kai šiltas oras, vanduo, liečiasi su šalta žeme, susidaro rasa. IN žiemos laikas, esant neigiamai temperatūrai, susidarys šerkšnas.
Kiek kitoks efektas atsiranda atėjus šaltam orui arba per dieną įkaitintam orui ima vėsti. Tokiu atveju susidaro rūkas.
Jei paviršiaus, ant kurio kondensuojasi garai, temperatūra yra neigiama, susidaro ledas.
Taigi, daugybė natūralus fenomenas rūkas, rasa, šerkšnas, ledas, jie susidaro dėl atmosferoje esančių vandens garų.
Šiuo atžvilgiu verta paminėti debesų susidarymą, kurie taip pat tiesiogiai susiję su orų formavimu. Vanduo išgaruoja nuo paviršiaus ir virsta vandens garais ir kyla aukštyn. Pasiekus aukštį, kur prasideda kondensatas, jis virsta skysčiu ir susidaro debesys. Jie gali būti kelių tipų, tačiau, atsižvelgiant į nagrinėjamą problemą, svarbu, kad jie dalyvautų kuriant šiltnamio efektas ir pernešti drėgmę į naujas vietas.
Pateiktoje medžiagoje parodoma, kas yra vandens garai, aprašoma jų įtaka Žemėje vykstantiems gyvybės procesams.
