Фазовые превращения углекислого газа. Температура кипения углекислого газа
3.5.Фазовые превращения углекислого газа
Углекислый газ (СО2) широко используется в различных устройствах и процессах, поэтому его фазовые превращения представляют определенный практический интерес. На рис3.15. приведена фазовая Р-Т диаграмма углекислого газа с нанесенными значениями особых точек (тройной и критической), и значениями параметров насыщения для температуры 200С и нормального давления (Рн = 0,101325 МПа).
Рис.3.15. Фазовая Р-tдиаграмма
углекислого газа
Углекислый газ относится к нормальным веществам (), поэтому при температурах ниже тройной точки (- 560С) жидкая углекислота не существует ни при каком давлении.
Если при температуре газа +200С давление в баллоне больше 5,739 МПа, то углекислота в баллоне находится в жидкой фазе. Невозможно увидеть жидкую углекислоту, выпуская ее из баллона в атмосферу через нижний вентиль, т.к. при атмосферном давлении (0,101325 МПа) жидкая фаза СО2не существует.
Сразу после выхода из баллона жидкая углекислота бурно испаряется вследствие понижения давления ниже давления насыщения при температуре окружающей среды.
При испарении теплота от окружающей среды отнимается, поэтому при истечении углекислоты из баллона окружающий воздух и нижний вентиль охлаждаются.
Как только температура охлаждения достигнет значения – 78,47 оС (температура сублимации СО2при нормальном давлении Рн), углекислота, вытекающая из баллона, из газообразной фазы будет переходить сразу в твердую фазу. Твердая фаза называемая «сухим льдом» (углекислотным снегом) собирается в мешок под струей.
Затем, забирая теплоту сублимации от окружающего воздуха, твердая углекислота снова превращается в газообразную. Температура в мешке будет оставаться постоянной и равной -78,47 оС, вплоть до полного исчезновения твердой фазы. «Сухим льдом» удобно пользоваться, например, для замораживания скоропортящихся продуктов. В отличие от СО2тройная точка воды находится при очень значительном разряжении (610 Па), поэтому при подводе теплоты ко льду при нормальном давлении (101325 Па) он сначала должен расплавится (растаять) и лишь затем превратиться в пар.
Твердая вода может сублимироваться при температурах ниже температуры тройной точки, что объясняет возможность сушки белья на морозе.
3.6. Кипение. Кавитация
Кипение возможно только тогда, когда давление пара внутри пузырьков будет больше внешнего давления. Чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При низком давлении закипает холодная вода, но варить что-либо или заварить чай в таком холодном кипятке невозможно.
Если быстро откачивать из закрытого сосуда пар, то жидкость можно охлаждать или даже заморозить, т.к. теплота парообразования при этом отнимается от жидкости.
При высоких давлениях температура кипения воды может быть повышена настолько, что в некипящей воде можно расплавить олово (tпл=230оС) при р = 2,835 МПа или даже свинец (tпл=327оС) при р = 12,36 МПа.
Прочные герметичные сосуды, в которых получают особо высокие температуры жидкости при высоких давлениях, называются автоклавами. Автоклавы широко применяются в химической и пищевой промышленности. В парогенераторах также используется кипение при высоких давлениях.
Если давление жидкости сначала понижать до появления пузырьков пара, а затем повышать до конденсации пара и захлопывания пузырьков, то возникают локальные гидравлические удары.
Явление возникновения разрывов (пузырьков или каверн) в сплошности жидкости при локальном понижении давления называется кавитацией.
Литература
М.П. Вукалович, И.И. Новиков. Термодинамика. – М.: Машиностроение; 1972. – 670с.
С.И. Исаев. Курс химической термодинамики. – М.: Машиностроение; 1975. - 255с.
В.Н. Зубарев, А.А. Александров, В.С. Охотин. Практикум по технической термодинамике. – М.: Энергоатомиздат; 1986. – 304с.
studfiles.net
Фазовые превращения углекислого газа — Мегаобучалка
Углекислый газ (СО2) широко используется в различных устройствах и процессах, поэтому его фазовые превращения представляют определенный практический интерес. На рис3.15. приведена фазовая Р-Т диаграмма углекислого газа с нанесенными значениями особых точек (тройной и критической), и значениями параметров насыщения для температуры 20 0С и нормального давления (Рн = 0,101325 МПа).
Рис.3.15. Фазовая Р-t диаграмма
углекислого газа
Углекислый газ относится к нормальным веществам ( ), поэтому при температурах ниже тройной точки (- 56 0С) жидкая углекислота не существует ни при каком давлении.
Если при температуре газа +200С давление в баллоне больше 5,739 МПа, то углекислота в баллоне находится в жидкой фазе. Невозможно увидеть жидкую углекислоту, выпуская ее из баллона в атмосферу через нижний вентиль, т.к. при атмосферном давлении (0,101325 МПа) жидкая фаза СО2 не существует.
Сразу после выхода из баллона жидкая углекислота бурно испаряется вследствие понижения давления ниже давления насыщения при температуре окружающей среды.
При испарении теплота от окружающей среды отнимается, поэтому при истечении углекислоты из баллона окружающий воздух и нижний вентиль охлаждаются.
Как только температура охлаждения достигнет значения – 78,47 оС (температура сублимации СО2 при нормальном давлении Рн), углекислота, вытекающая из баллона, из газообразной фазы будет переходить сразу в твердую фазу. Твердая фаза называемая «сухим льдом» (углекислотным снегом) собирается в мешок под струей.
Затем, забирая теплоту сублимации от окружающего воздуха, твердая углекислота снова превращается в газообразную. Температура в мешке будет оставаться постоянной и равной -78,47 оС, вплоть до полного исчезновения твердой фазы. «Сухим льдом» удобно пользоваться, например, для замораживания скоропортящихся продуктов. В отличие от СО2 тройная точка воды находится при очень значительном разряжении (610 Па), поэтому при подводе теплоты ко льду при нормальном давлении (101325 Па) он сначала должен расплавится (растаять) и лишь затем превратиться в пар.
Твердая вода может сублимироваться при температурах ниже температуры тройной точки, что объясняет возможность сушки белья на морозе.
Кипение. Кавитация
Кипение возможно только тогда, когда давление пара внутри пузырьков будет больше внешнего давления. Чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При низком давлении закипает холодная вода, но варить что-либо или заварить чай в таком холодном кипятке невозможно.
Если быстро откачивать из закрытого сосуда пар, то жидкость можно охлаждать или даже заморозить, т.к. теплота парообразования при этом отнимается от жидкости.
При высоких давлениях температура кипения воды может быть повышена настолько, что в некипящей воде можно расплавить олово (tпл=230оС) при р = 2,835 МПа или даже свинец (tпл=327оС) при р = 12,36 МПа.
Прочные герметичные сосуды, в которых получают особо высокие температуры жидкости при высоких давлениях, называются автоклавами. Автоклавы широко применяются в химической и пищевой промышленности. В парогенераторах также используется кипение при высоких давлениях.
Если давление жидкости сначала понижать до появления пузырьков пара, а затем повышать до конденсации пара и захлопывания пузырьков, то возникают локальные гидравлические удары.
Явление возникновения разрывов (пузырьков или каверн) в сплошности жидкости при локальном понижении давления называется кавитацией.
Литература
1. М.П. Вукалович, И.И. Новиков. Термодинамика. – М.: Машиностроение; 1972. – 670с.
2. С.И. Исаев. Курс химической термодинамики. – М.: Машиностроение; 1975. - 255с.
3. В.Н. Зубарев, А.А. Александров, В.С. Охотин. Практикум по технической термодинамике. – М.: Энергоатомиздат; 1986. – 304с.
Учебное издание
Диденко Валерий Николаевич
Варфоломеева Ольга Ивановна
Фазовые переходы
Методическое пособие к дисциплинам «Техническая термодинамика», «Химическая термодинамика и энергетика топлива», «Кондиционирование и холодоснабжение», «Теплогенерирующие установки» специальностей 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция» и 290800 «Водоснабжение и водоотведение».
В авторской редакции
Подписано в печать . Формат 6084/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Times». Уч. печ.л. . Уч-изд.л. . Тираж экз. Заказ № .
Отпечатано в типографии Издательства ГОУ ВПО «ИжГТУ»
Издательство Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет».
megaobuchalka.ru
Сжиженный углекислый газ - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Сжиженный углекислый газ
Cтраница 3
Обратим внимание на то, что испарение летучих жидкостей под различными особенно под малыми, давлениями дает легкое средство получения низких температур. Так, сжиженный углекислый газ под обыкновенным давлением уже прямо дает холод, достигающий - 80, а при испарении, происходящем при разрежении ( воздушным насосом) до 25 мм ( 0 033 атм. Даже испарение обычных, всюду находящихся жидкостей под малым давлением, легко достигаемым насосами, может доставить низкие температуры, которыми можно пользоваться для сжижения более летучих жидкостей. Вода, кипящая - в пустоте, при давлении менее 4 5 мм, замерзает, потому что при 0 упругость ее 4 5 мм. [31]
Изменение растворимости СО2 с повышением давления показывает, что е увеличением давления здесь коэффициент растворимости уменьшается, хотя наступает превращение углекислого газа в жидкость. И действительно, сжиженный углекислый газ не смешивается с водою. Это показывает, во-первых, что растворение не состоит просто в сжижении, а во-вторых, что растворение определяется особым притяжением воды к растворяющемуся веществу. Вроблевский считает даже возможным допустить, что растворенный газ остается со своими свойствами г в за. Это он выводит из своих опытов, показавших, что скорости распространения газов в растворителе для газов различной плотности обратно пропорциональны квадратному корню из плотностей, ка и скорости движения газовых частиц ( доп. Сродство же воды НЮ к углекислому газу СО2 Вроблевский показал тем, что при расширении влажной сжатой углекислоты ( сжатой до 10 атм. [32]
I ступени; 17 - холодильник II ступени; 18 - маслоотделитель II ступени; 19 - холодильник III ступени; 20 - маслоотделитель III ступени; 21 - фильтр высокого давления ( силикагелевый) - 22 - ресивер; 23 - конденсатор; 24 - вихревой отделитель. К - пневматический регулирующий клапан - 26 -манометр регулирующий-27 - накопительный сосуд; 28 - уровнемер УкрНИИППа; 29 - изотермическое хранилище сжиженного углекислого газа - 30 - транспортный изотермический резервуар; 31 - весы; 32 - вентиль запорный; 3 - баллон. [34]
Сжиженные газы - НС1 и SO2 - в присутствии влаги сильно разъедают металлическую поверхность. Аналогично действуют сжиженные галогеноводороды, особенно с высокой температурой кипения - хлороформ, йодоформ, трихлорэтилен, четыреххло-ристый углерод и др. Кроме того, здесь играет роль известная агрессивность по отношению к алюминию некоторых талогензаме-щенных углеводородов при температуре кипения в сухом состоянии; причиной этой агрессивности является не коррозионное или химическое действие самих веществ на алюминий, а каталитически разлагающее действие алюминия на эти соединения, приводящее к образованию агрессивных веществ. Сжиженный и газообразный СО2 не действует на алюминиевые сплавы ( А1 - Mg-Si и А1 - Си-Mg), пока не превышается граница его насыщения водой. Однако при наличии водной фазы наблюдается коррозия, которая в сжиженном углекислом газе происходит сильнее, чем в СО2 под давлением. [35]
По этому вопросу нельзя дать специальных указаний, так как можно использовать любое засасывающее устройство, которое имеет достаточную емкость в условиях необходимого снижения давления. Наиболее часто используется вакуумный насос с приводом от электрического двигателя. В условиях, когда существует опасность воспламенения отбираемого газа, насос можно оборудовать специальным взрывобезопасным двигателем или, если требуется лишь очень незначительная энергия, можно использовать ручной насос. В других случаях газ может быть отобран с помощью водо - или пароструйных насосов или специальных насосов, с приводом от газового двигателя, работающего на сжиженном углекислом газе. [36]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
