Θερμότητα ατμοπαραγωγής
 |
Το λήμμα δεν περιέχει πηγές ή αυτές που περιέχει δεν επαρκούν. |
Ο όρος θερμότητα ατμοπαραγωγής χαρακτηρίζει τη θερμότητα που απαιτείται ανάλογα για τη συντέλεση του φαινομένου της ατμοπαραγωγής.
Ολική Θερμότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Ειδικότερα, το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την μετατροπή 1 Kg απεσταγμένου νερού θερμοκρασίας 0 °C σε ατμό ορισμένης πίεσης p και θερμοκρασίας t2 (της αντίστοιχης με τη πίεση), ονομάζεται "ολική θερμότητα ατμοποίησης".
Η Ολική θερμότητα ατμοποίησης αναλύεται στην "αισθητή θερμότητα", (αυτή που γίνεται αντιληπτή), και την "λανθάνουσα θερμότητα", (αυτή που τρόπο τινά διαφεύγει της προσοχής, μη γινόμενη αντιληπτή επειδή το θερμόμετρο δείχνει την ίδια θερμοκρασία). Η δεύτερη, η λανθάνουσα θερμότητα, διακρίνεται επιμέρους στην "εσωτερική λανθάνουσα" και την "εξωτερική λανθάνουσα θερμότητα".
Αισθητή θερμότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Αισθητή θερμότητα ονομάζεται το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 Kg νερού από 0 °C μέχρι τη θερμοκρασία βρασμού, δηλαδή στους 100 °C. Φέρεται με την ονομασία αυτή επειδή γίνεται αντιληπτή από την ανύψωση θερμοκρασίας που παρατηρείται σε προσαρμοσμένο θερμόμετρο.
Η αισθητή θερμότητα ατμοποίησης παρίσταται διεθνώς με το λατινικό γράμμα q. Στη περίπτωση ατμοπαραγωγής τύπου "ανοικτού δοχείου" αυτή προσδιορίζεται στα 100 kcal/kg, δεδομένου ότι η ειδική θερμότητα του νερού είναι κατά μέσον όρο η μονάδα. Στο αγγλικό σύστημα μονάδων είναι αντίστοιχα οι 180 BTU/lb, η οποία αντιστοιχεί σε ύψωση θερμοκρασίας από τους 32 °F στους 212 °F.
Λανθάνουσα θερμότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Λανθάνουσα θερμότητα ονομάζεται το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την μετατροπή 1 Kg νερού θερμοκρασίας βρασμού σε ατμό ίδιας θερμοκρασίας. Φέρεται με την ονομασία αυτή επειδή λανθάνει τρόπο τινά της προσοχής μή γενόμενη αντιληπτή σε προσαρμοσμένο θερμόμετρο που συνεχίζει να παρουσιάζει σταθερά τη θερμοκρασία βρασμού.
Η λανθάνουσα θερμότητα παρίσταται διεθνώς με το κεφαλαίο λατινικό γράμμα L. Στη περίπτωση ατμοπαραγωγής τύπου "ανοικτού δοχείου" αυτή ανέρχεται στα 537 kcal/kg, ενώ στο αγγλικό σύστημα μονάδων είναι 970 BTU/lb.
Εσωτερική λανθάνουσα θερμότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Η Εσωτερική λανθάνουσα θερμότητα, με προτεινόμενο σύμβολο το ελληνικό γράμμα ε, είναι το ποσό των θερμίδων που αντιπροσωπεύουν το μηχανικό έργο που απαιτείται για τη διάσπαση της συνοχής των μορίων του νερού προκειμένου αυτά να ελευθερωθούν και να μετατραπούν σε ατμό.
Εξωτερική λανθάνουσα θερμότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Η Εξωτερική λανθάνουσα θερμότητα με προτεινόμενο σύμβολο το ελληνικό γράμμα ξ, είναι το ποσό της θερμότητας που απαιτείται προκειμένου να υπερνικηθεί η πίεση που εφαρμόζεται στην επιφάνεια του νερού κατά τη διάρκεια της ατμοπαραγωγής. Εν προκειμένω αυτή αντιπροσωπεύει το υπό του ατμού παραγόμενο εξωτερικό έργο.
Σχέσεις ποσοτήτων θερμότητας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Εξ όλων των παραπάνω μορφών της θερμότητας ατμοπαραγωγής συνάγονται οι ακόλουθες ΄μεταξύ τους σχέσεις, (μαθηματικοί τύποι):
- i = q + L, δηλαδή: Ολική θερμότητα ατμοποίησης = αισθητή θερμότητα + λανθάνουσα θερμότητα.
- L = ε + ξ, δηλαδή: Λανθάνουσα θερμότητα = εσωτερική λανθάνουσα + εξωτερική λανθάνουσα, και εξ αυτών:
- i = q + ε + ξ, δηλαδή: Ολική θερμότητα ατμοποίησης = αισθητή θερμότητα + εσωτερική λανθάνουσα + εξωτερική λανθάνουσα.
Υπολογισμοί[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Για έναν εύκολο υπολογισμό της θερμότητας ατμοποίησης γίνεται χρήση των εμπειρικών τύπων του Ρενό που ισχύουν όπως παρακάτω, με ικανή προσέγγιση γι΄ ατμούς μέχρι 20 έως 25 ατμόσφαιρες:
- Ολική θερμότητα: i = 606,5 + 0,305 t2,
- Λανθάνουσα θερμότητα: L = 605,5 - 0,695 t2 και
- Αισθητή θερμότητα: q = i - L = t2,
(όπου t2 η θερμοκρασία του ατμού η αντίστοιχη της πίεσης όπου συντελείται ατμοποίηση).
Στο αγγλικό σύστημα μονάδων οι παραπάνω αντίστοιχοι τύποι είναι:
i = 1083 + 0,3 (t2 - 32) BTU/lb,
L = 1114 - 0,7 (t2 - 32) BTU/lb και
q = t2 - 32
1. Συνεπώς με βάση τα παραπάνω για ατμό θερμοκρασίας 100 °C (περίπτωση ανοικτού δοχείου) που λαμβάνεται από νερό 0 °C θα είναι:
- i = 606,5 + 0,305 Χ 100 = 637 Kcal/Kg
- L = 606,5 - 0,695 Χ 100 = 537 Kcal/Kg
- q = i - L = 100 Kcal/Kg
2. Αν όμως το νερό λαμβάνεται σε προθέρμανση π.χ. 80 °C τότε θα είναι:
- i = 637 - 80 = 557 Kcal/Kg
- L = 537 Kcal/Kg
- q = 20 Kcal/Kg
3. Αν επιζητείται, κατά το αγγλικό σύστημα μονάδων, ο υπολογισμός της ολικής, της λανθάνουσας και της αισθητής θερμότητας 1 lb ατμού θερμοκρασίας, για παράδειγμα 402 °F, τότε θα είναι:
- i = 1083 + 0,3 Χ (402 - 32) = 1194 BTU/lb,
- L = 1114 - 0,7 Χ (402 - 32) = 855 BTU/lb και
- q = 370 - 32 = 338 BTU/lb,
Σημείωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Οι παραπάνω σχέσεις καθώς και κάποιες άλλες εμπειρικές, σε συνδυασμό και με κάποια πειράματα, χρησίμευσαν για τον καταρτισμό των λεγομένων Πινάκων ατμού η χρήση των οποίων είναι ερύτατα διαδεδομένη ως αρτιότερη και ευκολότερη σε συναφείς υπολογισμούς. Στους πίνακες αυτούς παρέχονται τα διάφορα στοιχεία του ατμού σε κάθετες στήλες με βάση την εκάστοτε πίεση αυτού κατ΄ αύξουσα σειρά. Υφίστανται δύο τύποι τέτοιων πινάκων ένας για το μετρικό σύστημα και ένας για το αγγλικό σύστημα. Με τους πίνακες αυτούς είναι εφοδιασμένα όλα τα πλοία, οι αξιωματικοί μηχανής, ενώ παρέχονται επίσης στα διάφορα ναυτικά βοηθήματα, (βιβλία μηχανής), καθώς και σ΄ όλα σχεδόν τα τεχνικά εγχειρίδια.