Свойства насыщенного и перегретого пара

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

По мере нагревания воды в котле температура ее повышается до 100° С, вода закипает и образуется некоторое количество пара, который заполняет свободный от воды объем. Такой пар, образующийся в герметически закрытом котле в присутствии воды, называется насыщенным. При этом температура выделенного пара также будет около 100° С, а давление - 1 кГс/см2.

Одно из свойств насыщенного пара заключается в том, что при определенном давлении он имеет соответствующие этому давлению температуру, теплосодержание и плотность. При дальнейшем нагревании воды в закрытом котле количество пара и плотность его будут увеличиваться, а следовательно, будет возрастать и давление пара. Но благодаря указанному выше свойству насыщенного пара с увеличением

плотности и давления будет возрастать и температура пара. Зависимость между давлением, температурой и плотностью насыщенного пара приведена в табл. 4.

Таблица 4

Давление пара в котле, кгс/см3

Температура насыщенного пара, °С

Плотность пара в котле, кг/м3

Давление пара в котле, кгс/см2

Температура насыщенного пара, °С

Плотность пара кг/м3

1

99,09

0,5797

9

174,53

4,568

2

119,62

1,109

10

179,04

5,049

3

132,88

1,622

11

183,20

5,530

4

140,92

2,125

12

187,08

6,010

5

151,11

2,621

13

190,71

6,488

6

158,08

3,172

14

194,13

6,967

7

164,17

3,603

15

197,36

7,446

8

169,51

4,085-

16

200,43

7,925

С повышением температуры плотность пара будет возрастать, а с понижением температуры часть пара превратится в воду (сконденсируется), и оставшийся пар будет иметь плотность, соответствующую новой температуре.

Свойство насыщенного пара - с понижением температуры превращаться в воду, т. е. конденсироваться, является его большим недостатком. Соприкасаясь, например, с холодными стенками цилиндров, конденсируется и в цилиндрах скопляется вода. Конденсация вызывает большие потери тепла при протекании пара в паропроводах и цилиндрах, а скопление воды может повлечь повреждения деталей машины.

Если насыщенный пар, полученный в котле паровоза, продолжать нагревать в отдельном объеме, не имеющем воды, то получится перегретый пар. При этом сначала испарится влага, содержащаяся в паре, а затем начнется повышение температуры и увеличение удельного его объема. Перегретый пар обладает следующими основными свойствами и преимуществами:

а) при одинаковом давлении с насыщенным паром имеет значительно большую температуру и теплосодержание;

б) имеет больший удельный объем в сравнении с насыщенным паром, т. е. объем 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому при тех же размерах цилиндров машины для получения необходимой мощности потребуется перегретого пара по массе меньше, что дает экономию в расходе воды и топлива;

в) перегретый пар при охлаждении не конденсируется, в связи с чем уменьшается теплообмен со стенками цилиндров; конденсация наступает лишь тогда, когда температура перегретого пара упадет до температуры насыщенного пара при данном давлении.

Чем выше температура перегрева пара, тем экономичнее работает паровоз. Считают, что повышение температуры перегрева пара на 10° С дает примерно 1% экономии топлива. На современных паровозах температура перегрева пара колеблется в пределах 360-450° С.

⇐ | Паровые трубы и их соединения || Как устроен и работает паровоз || Системы пароперегревателей | ⇒