ЧТО ТАКОЕ ПАР?

Пар — это газ, образованный при переходе воды из жидкого состояния в газообразное. На молекулярном уровне это происходит, когда молекулам H2O удается освободится из соединения (например, из водородной связи).

Как работает пар?


Когда вода находится в жидком состоянии, молекулы H2O постоянно соединяются и разрываются. А при нагревании молекул их соединения начинают распадаться быстрее, чем успевают сформироваться новые. В конечном итоге при достаточном количестве поставляемого тепла некоторые молекулы освобождаются. И вот эти «свободные» молекулы прозрачного газа мы и знаем как пар, а точнее, сухой пар.

Сухой пар и влажный пар


В паропотребляющих отраслях промышленности различают 2 основных вида пара: сухой (или насыщенный) и влажный.

  • Сухой пар — это пар, молекулы которого находятся в газообразном состоянии. Это прозрачный газ.
  • Влажный пар — это пар, в котором часть молекул воды отдает свою энергию (скрытую теплоту) и конденсируется, образовывая крошечные капли воды.

Возьмем в качестве примера воду, кипящую в чайнике. Сначала эту воду нагревают с помощью источника тепла. Так как вода поглощает всё больше тепла от источника, её молекулы начинают двигаться быстрее, и она закипает. После поглощения достаточного количества энергии часть воды испаряется, что увеличивает молекулярный объем в 1600 раз.

Иногда из носика чайника появляется дымка. Это является наглядным примером того, как сухой пар при попадании в более холодную атмосферу теряет часть своей энергии, передавая её в окружающий воздух. Если будет потеряно достаточно энергии для восстановления межмолекулярных связей, то в воздухе можно будет увидеть крошечные капли. Эта смесь воды в жидком состоянии (крошечные капли) и газообразное состояние (пар) называются влажным пáром.

Для получения дополнительной информации о происхождении и различных видах пара прочтите следующую статью на тему:

Пар как источник энергии


Пар сыграл значительную роль в промышленной революции. Модернизация парового двигателя в начале XVIII века привела к таким огромным техническим прорывам, как изобретение паровоза и парохода, не говоря уже о паровой печи и паровом молоте. В последнем случае речь идет не о гидроударах в трубопроводе, а именно о паровом молоте, применяемом для изготовления поковок.

Однако, в настоящее время двигатели внутреннего сгорания и электричество часто заменяют пар как источник энергии. Но даже несмотря на это, пар по-прежнему широко используется на электростанциях и для других промышленных целей.

Пар как источник тепла


    Сейчас пар наиболее известен благодаря своему применению для нагревания в качестве источника прямого и косвенного обогрева.

Прямой обогрев пáром

Метод прямого парового нагрева относится к способам, при которых пар находится в непосредственном контакте с нагреваемым продуктом. В нижеприведенном примере мы видим, как готовят китайские пельмени на пару. Паровая корзина ставится на горшок с кипящей водой. Пока вода кипит, пар поднимается в корзину и готовит еду. В таком устройстве котел (горшок) и паровой сосуд (корзина) объединены.

Принцип приготовления еды на пару заключается в том, что, позволяя пару вступать в прямой контакт с нагреваемым продуктом, скрытая теплота пара непосредственно передается в пищу, а капельки воды, образующиеся в результате конденсации, помогают обеспечить влагу.

В промышленности метод прямого парового нагрева часто используется для приготовления пищи, стерилизации, паротушения, вулканизации и других процессов.

Косвенный обогрев пáром

Метод косвенного нагрева пара относится к процессам, в которых пар не находится в непосредственном контакте с нагреваемым продуктом. Он широко используется в промышленности, так как обеспечивает быстрое и равномерное нагревание. Этот метод часто используется в теплообменниках для нагрева продукта.

Преимущество этого метода по сравнению с прямым нагревом состоит в том, что капли воды, образующиеся при нагревании, не будут воздействовать на продукт. Следовательно, пар можно использовать для различных процессов, таких как плавление, сушка, кипячение и т.д..

Косвенный паровой нагрев используется в широком спектре процессов, таких как производство пищевых продуктов и напитков, шин, бумаги, картона, топлива (напр. бензина), лекарств и т.д..

Подробнее о применении пара в промышленности можно прочитать в следующей статье на тему: Основные сферы применения пара