水蒸汽空气性能参数讲解.docx
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水蒸汽空气性能参数讲解
水,蒸汽,空气基本性质
水性质性能参数
水的基本物理化学性质
1、水的形态、冰点、沸点：
纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。
水在1个大气压时（105Pa），温度在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。
从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态），100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。
2、水的比热：
把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.2x103[kj/kg.℃）]。
3、水的汽化热：
在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。
（水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行）
4、冰（固态水）的溶解热：
单位质量的冰在熔点时（0℃）完全溶解为同温度的水所需的热量，叫做冰的溶解热。
5、水的密度：
在一个大气压下（105Pa），温度为4℃时，水的密度为最大（1g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1g/cm3。
6、水的压强：
水对容器底部和侧壁都有压强（单位面积上受的压力叫做压强）。
水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。
7、水的浮力：
水对物体向上和向下的压力差就是水对物体的浮力。
浮力总是竖直向上的。
8、水的硬度：
水的硬度是指水中含有的钙、镁、锰离子的数量（一般以碳酸钙来计算）。
硬度单位：
mg/L（毫克/升），mmol/L（毫克当量/升），PPM（个/百万），GPG（格令/加仑）
9、pH值：
pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-的含量比例（范围为0-14）。
人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。
10、固体溶解物含量（TDS）：
TDS是指水中溶解的所有固体物的含量，单位为mg/L或PPM。
TDS越低，表示水越纯净。
11、电导率（CND）：
水的电导率（CND）是指通过水的电流除以水两边的电压差，表示水溶液传导电流的能力，其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。
12、范德华引力：
对一个水分子来说，它的正电荷中心偏在两个氢原子的一方，而负电荷中心偏在氧原子一方，从而构成极性分子。
当水分子相互接近时，异极间的引力大于距离较远的同极间的斥力，这种分子间的相互吸引的静电力称为范德华引力。
13、水的表面张力：
水的表面存在着一种力，使水的表面有收缩的趋势，这种水表面的力叫做表面张力。
天然水有哪些特性
水在常温下呈液态存在，具有一般液体的共性。
与其它液体相比，又有许多独特的性质。
（1）水在0~4℃范围内不是热胀冷缩，而提冷胀热缩，即温度升高，体积缩小，密度增大。
（2）在所有的液体中，水的比热容最大，为4.18J/g*℃。
因此水可作为优质的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。
（3）常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，帮利用水的相热转换能量是很方便的。
（4）在液体中，除了汞（Hg）以外，水的表面能最大。
（5）水溶解及反应能力极强。
许多物质不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的电离度。
（6）水的导电性能是随着水中含盐量的增加而增大。
水蒸汽性能参数
亦称“水蒸气”。
根据压力和温度对各种蒸汽的分类为：
饱和蒸汽，过热蒸汽。
蒸汽主要用途有加热/加湿；还可以产生动力；作为机器驱动等。
根据压力和温度对各种蒸汽的分类为：
饱和蒸汽，过热蒸汽。
根据压力和温度对各种蒸汽的分类
饱和蒸汽
当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。
由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。
开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。
当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。
在饱和状态下的液体称为饱和液体，其蒸汽称为干饱和蒸汽（也称饱和蒸汽）。
饱和蒸汽加热的优缺点
饱和蒸汽具有很多优点，特别是在100℃（212℉）及以上的温度下，这使得它成为了出色的热源，其中的一些优点如下：
特点
优点
利用潜热快速，均匀的加热
提高产品质量和生产效率
控制压力就可以控制温度
可以迅速的确定和控制温度
传热系数高
要求传热面积相对较小，能够有效的减少初期的设备投入。
原料是水
安全清洁且低成本
使用饱和蒸汽加热产品必须牢记以下几点：
1.如果在加热过程中如果不使用干饱和蒸汽可能会造成产品加热效率降低，和常识相反的是，锅炉所产生的蒸汽往往都不是干蒸汽，而是包含着一些没有完全蒸发的水分子的湿蒸汽。
2.热辐射的热量损失使得一些蒸汽凝结，因此湿蒸汽会更加潮湿，并且形成冷凝水。
因此，必须在管道适当的部位安装疏水阀从而将冷凝水排出。
3.重的冷凝水会从蒸汽中落下并且被管道底部的疏水阀排出，但是夹带着小水滴的湿蒸汽还是会降低产品的换热效率。
因此，必须在管道的某些部位安装汽水分离器。
4.由于蒸汽在管道中的摩擦等会造成压力的损失，因此也会导致蒸汽温度的相应损失。
饱和蒸汽温度与压力对照表
压力
温度
压力
温度
压力
温度
压力
温度
MPa
℃
MPa
℃
MPa
℃
MPa
℃
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
0.0030
6.9491
12.9751
17.5403
21.1012
24.1142
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
133.556
134.677
135.770
136.836
137.876
2.50
2.55
2.60
2.65
2.70
223.990
225.046
226.085
227.110
228.120
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
307.289
308.050
308.806
309.556
310.299
0.0035
0.0040
0.0045
0.0050
0.0055
26.6707
28.9533
31.0533
32.8793
34.6141
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
138.891
139.885
140.855
141.803
142.732
2.75
2.80
2.85
2.90
2.95
229.115
230.096
231.065
232.020
232.962
10.0
10.2
10.4
10.6
10.8
311.037
312.496
313.933
315.348
316.743
0.0060
0.0065
0.0070
0.0075
0.0080
36.1663
37.6271
38.9967
40.2749
41.5075
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
143.642
144.535
145.411
146.269
147.112
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
233.893
235.718
237.499
239.238
240.936
11.0
11.2
11.4
11.6
11.8
318.118
319.474
320.811
322.130
323.431
0.0085
0.0090
0.0095
0.010
0.011
42.6488
43.7901
44.8173
45.7988
47.6934
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
147.933
148.751
149.550
150.336
151.108
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
242.597
244.222
245.812
247.370
248.897
12.0
12.2
12.4
12.6
12.8
324.715
325.983
327.234
328.469
329.689
0.012
0.013
0.014
0.015
0.016
49.4281
51.0488
52.5553
53.9705
55.3401
0.50
0.52
0.54
0.56
0.58
151.867
153.350
154.788
156.185
157.543
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
250.394
251.862
253.304
254.719
256.110
13.0
13.2
13.4
13.6
13.8
330.894
332.084
333.260
334.422
335.571
0.017
0.018
0.019
0.020
0.021
56.5955
57.8053
58.9694
60.0650
61.1378
0.60
0.62
0.64
0.66
0.68
158.863
160.148
161.402
162.625
163.817
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
257.447
258.820
260.141
261.441
262.721
14.0
14.2
14.4
14.6
14.8
336.707
337.829
338.939
340.037
341.122
0.022
0.023
0.024
0.025
0.026
62.1422
63.1237
64.0596
64.9726
65.8628
0.70
0.72
0.74
0.76
0.78
164.983
166.123
167.237
168.328
169.397
5.0
5.1
5.2
5.3
5.4
263.980
265.221
266.443
267.648
268.835
15.0
15.2
15.4
15.6
15.8
342.196
343.258
344.309
345.349
346.378
0.027
0.028
0.029
0.030
0.032
66.7074
67.5291
68.3280
69.1041
70.6106
0.80
0.82
0.84
0.86
0.88
170.444
171.471
172.477
173.466
174.436
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
270.005
271.159
272.298
273.422
274.530
16.0
16.2
16.4
16.6
16.8
347.396
348.404
349.401
350.389
351.366
0.034
0.036
0.038
0.040
0.045
72.0144
73.3611
74.6508
75.8720
78.7366
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
175.389
176.325
177.245
178.150
179.040
6.0
6.1
6.2
6.3
6.4
275.625
276.706
277.773
278.827
279.868
17.0
17.2
17.4
17.6
17.8
352.334
353.293
354.242
355.181
356.112
0.050
0.055
0.060
0.065
0.070
81.3388
83.7355
85.9496
88.0154
89.9556
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
179.916
182.048
184.100
186.081
187.995
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
280.897
281.914
282.920
283.914
284.897
18.0
18.2
18.4
18.6
18.8
357.034
3570947
358.851
359.747
360.635
0.075
0.080
0.085
0.090
0.095
91.7816
93.5107
95.1485
96.7121
98.2014
1.25
1.30
1.35
1.40
1.45
189.848
191.644
193.386
195.078
196.725
7.0
7.1
7.2
7.3
7.4
285.869
286.830
287.781
288.722
289.654
19.0
19.2
19.4
19.6
19.8
361.514
362.385
363.248
364.103
364.950
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
99.634
102.316
104.810
107.138
109.318
1.50
1.55
1.60
1.65
1.70
198.327
199.887
201.410
202.895
204.346
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
290.575
291.488
292.391
293.285
294.171
20.0
20.2
20.4
20.6
20.8
365.789
366.620
367.444
368.260
369.068
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
111.378
113.326
115.178
116.941
118.625
1.75
1.80
1.85
1.90
1.95
205.764
207.151
208.508
209.838
211.140
8.0
8.1
8.2
8.3
8.4
295.048
295.916
296.777
297.629
298.474
21.0
21.2
21.4
21.6
21.8
369.868
370.661
371.447
372.224
372.993
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
120.240
121.789
123.281
124.717
126.103
2.00
2.05
2.10
2.15
2.20
212.417
213.669
214.898
216.104
217.289
8.5
8.6
8.7
8.8
8.9
299.310
300.140
300.962
301.777
302.548
22.0
22.064
373.752
373.99
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
127.444
128.740
129.998
131.218
132.403
2.25
2.30
2.35
2.40
2.45
218.452
219.596
220.722
221.829
222.918
9.0
9.1
9.2
9.3
9.4
303.385
304.179
304.966
305.747
306.521
过热蒸汽
如果把饱和蒸汽继续进行加热，其温度将会升高，并超过该压力下的饱和温度。
这种超过饱和温度的蒸汽就称为过热蒸汽。
过热蒸汽有其本身的应用领域，如用在发电机组的透平，通过喷嘴至电机，推动电机转动。
但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量传递过程，这是因为过热蒸汽在冷凝释放蒸发焓之前必须先冷却到饱和温度，很显然，与饱和蒸汽的蒸发焓相比，过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的，从而会降低工艺制程设备的性能。
过热蒸汽加热的优缺点
为了保证驱动设备不会因为冷凝水受损，因此一般使用过热蒸汽。
为了提高热效率和工作能力，例如：
在低压蒸汽下的过热度达到极大的比容，甚至真空的情况。
供给和排放时都使用过热蒸汽有个明显的优点就是在蒸汽驱动设备的时候不会产生冷凝水，这样就能有效的避免由于碳酸侵蚀和腐蚀设备的危险。
此外，汽轮机的理论热效率是和其出口和入口的焓值相关联的。
因此提高了过热蒸汽的压力就等于提高汽轮机入口方向的焓值，从而有效提供了热效率。
利用过热蒸汽加热的缺点：
特点
缺点
传热系数低
生产效率低下
需要较大的传热面积
不能够通过压力的控制来调控蒸汽温度
过热蒸汽需要保证较高的运输速度，不然热量会从系统中损失从而导致温度的下降。
使用显热来传递热能
温度的下降可能对产品造成不利的影响
温度可能非常高
需要建设坚固的设备，因此需要较高的初期投入
由于这些原因，在热交换器中，饱和蒸汽比过热蒸汽更适合作为热源。
另外一方面来看，它还具另外一个优势，高温蒸气可以在无氧环境下作为一个直接加热源。
过热蒸汽在食品加工行业方面，例如烹煮、烘干等的相关应用研究也在进行中。
用途
蒸汽的主要用途有：
加热/加湿；产生动力；作为驱动。
蒸汽的典型应用
用于加热/加湿的蒸汽
1，正压蒸汽
正压蒸汽指气压在0.1-5MPa，温度在110-250℃的蒸汽。
这是蒸汽在工业中最具代表性的一种用途。
被广泛用于热交换器和蒸汽箱等设备中用来加热和加湿。
在多数情况下使用的蒸汽是处于饱和状态的，也就是饱和蒸汽。
因为压强和温度的对应关系固定不变，可以用蒸汽的潜热迅速加热。
在食品加工行业，过热蒸汽有时候用来烹饪和烘干、脱水。
过热蒸汽在常压下被加热到200-800℃后非常易于控制，所以被用于当今的家用蒸汽烤箱市场。
2，负压蒸汽
负压蒸汽指气压小于大气压，温度低于100℃的蒸汽。
这种蒸汽的应用得到了迅速的发展。
当负压饱和蒸汽像正压蒸汽那样使用时，可以通过调节气压迅速改变蒸汽的温度，使精确控温成为可能，而热水则做不到这点。
然而负压蒸汽设备必须配有真空泵，因为仅仅降低气压是不会使其低于大气压的。
用于动力/驱动的蒸汽
蒸汽还可以用来做功（比如作为动力），用于蒸汽轮机等。
一个大多数人都熟悉的例子就是很多年前的蒸汽机车，把蒸汽作为驱动动力的应用相当少了。
然而，把蒸汽用作驱动动力的技术还在继续发展和改进之中。
蒸汽轮机对于火力发电厂来说是不可或缺的设备。
为了提高效率，发展了使用高温高压蒸汽的技术。
一些火力发电厂在他们的涡轮机中使用25MPa（abs），610℃的超临界压力蒸汽。
为了使涡轮设备不受冷凝水的破坏，应避免使用饱和蒸汽，所以大多数情况下使用过热蒸汽。
相反，在核电站领域要禁止使用高温蒸汽，因为它可导致涡轮设备的材料出问题，所以常用高压饱和蒸汽。
用于降温的蒸汽
水蒸汽在气体物质中是热容最大的气相物质。
在给高温物体降温中有广泛的用途，如金属材料淬火中速降温，金属材料加工过程中，金属表面和刀具的降温，具有可视、延长刀具寿命、减少氧化、减少化学物质的排放等优点，是金属切削过程中降温的理想材料。
在金属拉伸过程中，还有润滑、减少金属表面氧化，降温快等优点。
用于清洗的蒸汽
水蒸汽由于具有高温、纯净、冲击作用，在蒸汽清洗油污、黏胶等情况下，能更快去污，同时无污染环境的化学物质排放。
饱和蒸汽在清洗行业具有很广的用途。
产生方式
蒸发
蒸发是在液体是在液体表面上进行的汽化现象，它在任何温度下都能发生，蒸发过程中需要吸热。
液体表面积越大，蒸发越快；液体温度越高，蒸发越快；液体表面附近空气流动越快，蒸发越快；
沸腾
随着对水的加热，水的温度不断升高。
达到某一温度时，水开始沸腾，此后虽然对水加热，但水温不再升高。
水沸腾的温度叫做水的沸点。
常压下，水的沸点为100℃。
加热过程
那些蒸汽烤箱和通常的“蒸”都是直接使用蒸汽加热，蒸汽直接和被加热的物品接触。
与这些家居用品相似但是尺寸更大，很多工业设备也广泛使用直接蒸汽加热，如消毒柜、蒸馏器以及生产橡胶产品的硫化机等。
但是还有一种方法，在工业上比直接加热的应用还要广泛。
这种方法就是间接加热。
什么是间接加热？
间接加热就是通过一种称为“换热器”的设备进行加热的方法。
蒸汽从换热器壁表面流过，蒸汽的热量就转移到被加热的物质一侧。
通过这种方式，蒸汽不会和被加热的物质接触。
典型的使用蒸汽加热的换热器如夹套锅、管加热、翅片式换热器（薄板翅片、空气翅片）。
这种使用换热器进行加热的方法不仅限于使用蒸汽作为唯一的热煤，其它的热煤还包括热水或热油等。
蒸汽加热的优势
使用蒸汽加热和使用热水或热油加热有何区别？
使用蒸汽加热
供应给换热器的蒸汽处于气态，在其内部变成液态（冷凝水）并离开换热器。
蒸汽通过凝结传递的热量明显比热水或热油通过对流的热量多。
它还有以下优势：
如果换热器的换热面积相同….
使用蒸汽可以缩短加热时间
如果工作量相同….
使用蒸汽加热，换热器的换热面积更小
这就是蒸汽的两个重要的特性——除此之外蒸汽还有其它优势。
因此，蒸汽在工业热源中占有重要地位。
提高品质
提高蒸汽品质途径有两种：
1．降低炉水的含盐量
（1）提高给水品质。
（2）增加排污量。
（3）分段蒸发。
2．降低饱和蒸汽带水和减少蒸汽中的溶盐。
（1）建立良好的汽水分离条件和采用完善的汽水分离装置。
（2）适当控制炉水碱度和采用蒸汽清洗装置。
空气性能参数：
空气密度是指在一定的温度和压力下，单位体积空气所具有的质量就是空气密度。
在标况下，空气密度约为1.29kg/m3。
空气密度=1.293*（实际压力/标准物理大气压）*（273.15/实际绝对温度），绝对温度=摄氏温度+273.15
通常情况下，即20摄氏度时，取1.205kg/m3。
空气密度表
绝对压力
空气温度
空气密度
绝对压力
空气温度
空气密度
Mpa
摄氏度（℃）
Kg/m3
Mpa
摄氏度（℃）
Kg/m3
0.1
25
1.1691
1.4
25
16.367
0.2
25
2.3381
1.5
25
17.537
0.3
25
3.5073
1.6
25
18.706
0.4
25
4.6764
1.7
25
19.875
0.5
25
5.8455
1.8
25
21.044
0.6
25
7.0146
1.9
25
22.213
0.7
25
8.1837
2.0
25
23.382
0.8
25
9.3528
2.1
25
24.551
0.9
25
10.522
2.2
25
25.720
1.0
25
11.691
2.3
25
26.889
1.1
25
12.860
2.4
25
28.058
1.2
25
14.029
2.5
25
29.228
1.3
25
15.198
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