همان گونه که به هنگام رانندگی یا پرواز در یک منطقه جدید یک نقشه ( یا یک سامانه راهبری GPS) وسیله ای جدا نشدنی برای شما هستند، جداول بخار نیز برای افرادی که در صنعت و با بخار سر و کار دارند، امری جدانشدنی است. این مقاله به معرفی جداول بخار پرداخته، انواع مختلف آن را نشان داده و اجزا و اطلاعات مختلف موجود در آنها را توضیح خواهد داد.
جداول بخار اشباع
یک جدول بخار اشباع ابزاری ضروری برای هر مهندسی است که با بخار سر و کار دارد. معمولأ جهت تعیین دمای بخار اشباع با استفاده از فشار بخار یا بالعکس تعیین فشار از دمای بخار اشباع به کار می رود. علاوه بر فشار و دما، این جداول معمولا شامل دیگر مقادیر مربوطه نظیر آنتالپی مخصوص (h) و حجم مخصوص(v) نیز می باشند.
اطلاعات به دست آمده از یک جدول بخار اشباع همیشه به بخار در شرایط مشخص نقطه اشباع مربوط می شود که به آن نقطه جوشش می گویند. در این نقطه آب (مایع) و بخار (گاز) در کنار یکدیگر و در یک فشار و دما در تعادل هستند. از آنجا که H۲O در نقطه اشباع خود می تواند به صورت مایع یا گاز وجود داشته باشد، دو دسته اطلاعات مورد نیاز است: اطلاعات آب (مایع) اشباع که معمولا با علامت “f” مشخص میشود، و اطلاعات مربوط به بخار (گاز) اشباع که با علامت “g” مشخص می شود.
نمونه یک جدول بخار اشباع
علائم و اختصارات:
- P= فشار بخار/آب
- T= نقطه اشباع بخار/آب (نقطه جوشش)
- Vf= حجم مخصوص آب (مایع) اشباع
- Vg= حجم مخصوص بخار (گاز) اشباع
- hf= آنتالپی مخصوص آب اشباع (انرژی مورد نیاز جهت رساندن آب از صفر درجه سانتیگراد به نقطه جوش
- hfg= گرمای نهان تبخیر ( انرژی مورد نیاز برای تبدیل آب اشباع به بخار خشک اشباع)
- hg= آنتالپی مخصوص بخار اشباع ( کل انرژی مورد نیاز جهت تولید بخار از آب در صفر درجه سانتیگراد
فرآیندهای گرمایی که از بخار و دیگ بخار استفاده می کنند معمول از گرمای نهان تبخیر (hfg) برای گرما دادن به محصول استفاده می کنند. همانطور که در جدول دیده می شود، این گرمای نهان تبخیر در فشارهای پایین بیشتر است. به نحوی که در فشار بحرانی یعنی ۳۲۰۰ psi به صفر می رسد.
مثال: در یک دیگ بخار با فشار کار ۱۰ بار یا ۱۰۰۰ کیلو پاسکال دمای بخار خروجی مطابق جدول فوق برابر ۱۷۹٫۸۹ درجه سانتیگراد می باشد و جهت تبدیل هر کیلوگرم آب در این فشار به بخار میزان ۲۰۱۴٫۴۴ کیلو ژول انرژی نیاز می باشد.
جداول بخار اشباع با دو فرم مختلف: بر پایه فشار و بر پایه دما
از آنجا که فشار و دمای بخار اشباع مستقیماً با همدیگر رابطه دارند، جداول بخار اشباع به دو فرم مختلف موجود است: بر پایه فشار و بر پایه دما. هر دو نوع شامل اطلاعات یکسان اما چینش مختلف هستند.
جداول بخار اشباع با واحدهای مختلف: فشار نسبی و فشار مطلق
جداول بخار اشباع را می توان برای انواع مختلف فشار تهیه کرد: فشار مطلق و فشار نسبی.
- فشار مطلق در خلاء کامل برابر صفر است.
- فشار نسبی در فشار اتمسفر (۱۴٫۷ psi) برابر صفر است.
فشار نسبی به دلیل آسانتر بودن اشاره به فشارهای اندازه گیری شده در برابر فشاری که ما تجربه می کنیم، ایجاد شده است.
جداول بخار بر اساس فشار نسبی فشار اتمسفر را صفر در نظر میگیرند، در حالی که جداول بخار بر اساس فشار مطلق آن را برابر با ۱۴٫۷ psi در نظر می گیرند. همچنین به منظور مشخص ساختن فشار نسبی از فشار مطلق، علامت “g” را معمولاً به انتهای واحد فشار، برای مثال kPaG یا psig اضافه می کنند.
تبدیل فشار نسبی به فشار مطلق
فشار بخار (kPa مطلق) = فشار بخار (kPaG) + عدد ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال
نکته مهم: به هنگام استفاده از فشار مطلق به جای فشار نسبی (یا بر عکس) مشکلاتی به وجود خواهد آمد، بنابراین بسیار مهم است که توجه لازم را به واحد فشار ذکر شده در جدول داشته باشید.
فشار نسبی:
- برابر با صفر در فشار اتمسفر
- فشار صفر = فشار اتمسفر
فشار مطلق
- برابر با صفر در فشار مطلق
- فشار صفر = خلاء کامل
فشار اتمسفر برابر با ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال یا ۱۴٫۷ psi یا ۱٫۰۱۳ بار می باشد.
جداول بخار فوق اشباع
مقادیر مربوط به بخار فوق اشباع یا سوپر هیت را نمی توان در یک جدول معمولی بخار اشباع پیدا کرد و به یک جدول بخار فوق اشباع نیاز است. به این دلیل که دمای بخار فوق اشباع، بر خلاف بخار اشباع، میتواند در یک فشار مشخص به طور عمده ای تفاوت داشته باشد.
در واقع، تعداد ترکیبات ممکن فشار بر حسب دما آن قدر زیاد است که جمع آوری آنها در یک جدول ناممکن است. در نتیجه، تعداد زیادی از جداول بخار فوق اشباع از مقادیر فشار-دما جهت تشکیل یک جدول خلاصه استفاده می کنند.
