Ciecz nasycona a ciecz przechłodzona: 3 krytyczne fakty

by

Ciecz nasycona a ciecz przechłodzona: trzeba poznać kluczowe fakty

Nasycona ciecz a ciecz przechłodzona to różne etapy procesu przemiany fazowej czystej cieczy. Główne fazy czystej substancji to stałe, ciekłe i gazowe.

Ciecz przechłodzona odnosi się do tej fazy substancji, w której występuje ona w postaci ciekłej w temperaturze poniżej jej temperatury wrzenia pod ciśnieniem w układzie. ten ciecz nasycona jest cieczą, która zaraz wyparuje, co oznacza, że ​​każdy spadek ciśnienia bez zmiany jego temperatury powoduje jej wrzenie.

Ciecz nasycona a ciecz przechłodzona

Źródło obrazu: Ciecz nasycona a ciecz przechłodzona https://s3.studentvip.com.au/notes/11438-

Każda ciecz, czy to w postaci czystej, czy w mieszaninie, wywiera na powierzchnię cieczy określone ciśnienie w określonej temperaturze, które nazywa się prężnością pary substancji w tej temperaturze. Wraz ze wzrostem temperatury cieczy wzrasta również jej ciśnienie pary. Ponieważ ciśnienie pary jest równe ciśnieniu otaczającej atmosfery, ciecz zaczyna wrzeć. Ciecz w punkcie wrzenia nazywa się a ciecz nasycona.

Na przykład woda jest nasyconą cieczą w swoim temperatura wrzenia 100°C w warunkach atmosferycznych na poziomie morza lub pod ciśnieniem 1 atmosfery. Gdy woda jest schładzana poniżej 100°C, staje się przechłodzona. Gdy ciśnienie wzrasta powyżej 1 atmosfery, wzrasta temperatura wrzenia wody lub staje się ona przechłodzoną cieczą w temperaturze 100°C.

Przykład cieczy przechłodzonej

Każda ciecz poniżej temperatury wrzenia pod danym ciśnieniem może być uważana za ciecz przechłodzoną.

Woda wrze w 373°K (100°C). Teraz woda o temperaturze pokojowej 293°K (25°C) i normalnym ciśnieniu atmosferycznym jest przykładem a Ciecz przechłodzona.

Niektóre warunki powodujące przechłodzenie cieczy to:

Przy danym ciśnieniu w układzie, gdy ciecz osiąga temperaturę niższą niż jej temperatura nasycenia. Gdy ciecz znajduje się pod ciśnieniem wyższym niż jej ciśnienie nasycenia w danej temperaturze. Termodynamicznie ciecz ma niższą entalpię i objętość właściwą niż a ciecz nasycona.

Artykuł 3 obraz 1

Źródło obrazu: wykres Tv przedstawiający zmianę fazy dla wody przy stałym ciśnieniu https://engineering.purdue.edu/CFDLAB/class/me200/filesFall2010/me200_notes_f10_week3.pdf

Niektóre inne przykłady cieczy przechłodzonej to:

  • Ciekły amoniak o temperaturze poniżej -33.3°C i ciśnieniu 1 bar lub wyższym.
  • Ciekły amoniak o temperaturze poniżej -50°C i ciśnieniu 0.41 bar lub wyższym.
  • Glikol etylenowy w temperaturze poniżej 197 C i ciśnieniu 1 bar lub wyższym
  • Alkohol etylowy w temperaturze poniżej 77.8 C i ciśnieniu 1 bar lub wyższym.

Jak widać powyżej, na przykładzie ciekłego amoniaku może on wychodzić w warunkach przechłodzenia w różnych warunkach ciśnienia i temperatury. -33.3°C to temperatura nasycenia amoniakiem pod ciśnieniem 1 bara. Podobnie dla temperatury -50°C odpowiednie ciśnienie nasycenia dla amoniaku wynosi około 0.41 bara.

Ciśnienie cieczy przechłodzonej

Ciecz o ciśnieniu wyższym niż jej ciśnienie nasycenia w danej temperaturze jest nazywana cieczą przechłodzoną lub sprężoną.

Ciecz przechłodzona oznacza, że ​​temperatura cieczy jest niższa niż temperatura nasycenia dla tego konkretnego ciśnienia, a sprężona ciecz oznacza, że ​​ciśnienie cieczy jest wyższe niż ciśnienie nasycenia dla danej temperatury. Oba terminy mogą być używane zamiennie.

Ponieważ ciecze są z natury nieściśliwe, ich właściwości są względnie niezależne od ciśnienia. Ciecze przechłodzone są definiowane przez:

  • Wyższe ciśnienie niż ciecz nasycona (P>Pwieśw danym T)
  • Niższa temperatura niż ciecz nasycona (T<Twieś przy danym P)
  • Niższa entalpia niż ciecz nasycona (h<hfw danym T lub P)
  • Niższa energia wewnętrzna niż ciecz nasycona (u<ufw danym T lub P)
  • Niższa objętość właściwa niż ciecz nasycona (v<vf w danym T lub P)

Na entalpię wpływa głównie ciśnienie, dokładniejsza zależność dla h

hf~hf@T+vf(PPwieś)

pv

Źródło obrazu: Schemat PV czystej substancji http://processandinstrumentation.blogspot.com/

Często Zadawane Pytania

P. Jaka jest różnica między cieczą nasyconą a przechłodzoną?

Ans:Chociaż oba Nasycona ciecz i Ciecz przechłodzona są dwie fazy tej samej cieczy?, bardzo się od siebie różnią.

Przechłodzenie to stan, w którym ciecz jest zimniejsza niż minimalna temperatura (temperatura nasycenia), która jest wymagana, aby nie zagotować się. Natomiast ciecz nasycona to stan, w którym ciecz jest prawie w punkcie wrzenia.

W przypadku cieczy nasyconej, dalsze obniżanie ciśnienia i utrzymywanie stałej temperatury spowoduje, że ciecz nasycona zacznie wrzeć. Z drugiej strony ciecz zostanie przechłodzona, jeśli ciśnienie wzrośnie powyżej ciśnienia nasycenia w temperaturze wrzenia.

P. Dlaczego dochłodzenie jest pożądane w układzie chłodniczym?

Ans:A przechłodzona ciecz zwiększa efektywność energetyczną układu chłodniczego, ponieważ ma mniejszą objętość właściwą

Czynnik chłodniczy jest dochładzany w skraplaczu, aby uniknąć przedwczesnego odparowania czynnika chłodniczego przed skierowaniem się w stronę urządzenia rozprężnego.

Jeśli nie zapewniono odpowiedniej powierzchni skraplacza, aby zapewnić prawidłowe dochłodzenie, czynnik chłodniczy może częściowo odparować w orurowaniu podczas przemieszczania się do urządzenia rozprężnego. Jeśli czynnik chłodniczy częściowo wyparuje przed wejściem do urządzenia rozprężnego, będzie wymagało przepompowania większej objętości czynnika chłodniczego, aby uzyskać takie samo chłodzenie. Zwiększa to koszt pompowania, a tym samym zużycie energii.