一、水的性质
纯水是无色、无味、透明的液体,由氢和氧两种元素化合而成,其化学分子式为H20。
1.水的“三态”水的形态随温度变化而变化,会呈现出液态(水)、气态(水蒸气)和固态(冰),它们之间能够相互转化(图1—17)。锅炉中的水蒸气是由锅水吸收燃料燃烧放出的热量形成的。


2.水的体积与温度的关系 在大气压力下,温度为4℃时,水的体积最小,密度最大[1克/厘米2(g/cm2)]。超过或低于4qC时,其体积均要膨胀变大,而密度减小[<1克/厘米2(g/cm2)]。由此可见,水和其他物质不同,大多数物质的体积与温度成正比,而水是一种反常的液体,所以在冬季停用的锅炉和管道内不要存水,以免水结冰后体积膨胀,导致锅炉设备发生损坏。
3.水平面水在连通器里,当水面上的压力(压强)相等时,水面始终保持相平(图1—18)。锅炉的水位表就是根据这个原理制成的,因为水位表与锅筒是一个连通器,所以水位表显示的水位就是锅筒的实际水位。
4.水对容器的压力水在容器内对任何方向都有压力,且在相同高度时各方向的压力均相等。高度不同时,压力也不同。所以,在同一台锅炉上,如几只压力表安装的位置不同,其指示的压力值也不一样,高度降低1米(m),压力就增加9.8兆帕(kPa)[0.1千克/厘米2(kg/cm2)]。
5.水的比热水的比热高于其他任何液体的比热。水的比热为4.1868千焦/千克·℃(1千卡/千克·℃),柴油的比热为2.093千焦/千克·℃(0.50千卡/千克·℃),即一定量的水,在温度升高时所吸收的热量或温度降低时所放出的热量,比其他液体在相同的情况下所吸收或放出的热量要多。因此,常常利用水作为吸热和冷却的介质。
6.水的压缩系数水的压缩系数极小,因此,水在密闭容器内受到外加压力时,其体积几乎没有缩小,但是能够向各个方向均匀地传递压力。人们就是利用这个原理,对锅炉进行水压试验,以检验锅炉受压元、部件的强度和严密性。
二、饱和水和水蒸气的性质
1.饱和水、饱和蒸汽和过热蒸汽在一定的压力下,对水不断加热,水温将逐渐上升,最后水开始沸腾,温度不再上升,叫做水在一定压力下的饱和温度,这种具有饱和温度的水称为饱和水。
饱和温度与压力有关:随着压力升高,饱和温度也相应升高。从本章附表1查得:在绝对压力为0.2兆帕(2.04千克力/厘米2)时,水的饱和温度为120.23℃;在绝对压力为1.4兆帕(14.29千克力/厘米2)时,水的饱和温度为195.04℃。在一定压力下,对饱和水继续加热,饱和温度保持不变,但水陆续地转化为蒸汽,这种具有饱和温度的水蒸气称为饱和蒸汽。
通常饱和蒸汽中含有一定的水分,称为湿饱和蒸汽。如果湿饱和蒸汽再继续加热,其温度仍然不变,而是湿饱和蒸汽中的水分全部变为蒸汽,这种蒸汽称为干饱和蒸汽。
将干饱和蒸汽继续加热,此时压力不变而蒸汽温度升高,并超过了饱和蒸汽的温度,这种蒸汽称为过热蒸汽。
饱和水、饱和蒸汽和过热蒸汽的性质见本章附表1和附表2。
2.饱和水含热量、汽化热和干饱和蒸汽含热量
(1)饱和水含热量把1千克水在压力不变的情况下,从O℃加热到饱和温度所需要的热量,称为饱和水含热量(也称液体热或显热),它与压力有关,压力越高,饱和水的含热量越大,但它不能改变水的形态。其单位是千焦/千克(千卡/千克),用符号“kJ/kg(kcal/kg)”表示。
(2)汽化热把l千克(kg)饱和温度的水在压力不变的情况下,变为相同温度的干饱和蒸汽所需要的热量,称为汽化热(也称汽化潜热或蒸发热),它也与压力有关,但压力越高,汽化热则越小。汽化热的单位也是千焦/千克(千卡/千克),用符号“kJ/kg(kcal/kg)”表示。
(3)干饱和蒸汽含热量 干饱和蒸汽的含热量等于饱和水含热量(液体热)与汽化热(汽化潜热)之和,压力越高,饱和蒸汽含热量越大。其单位为千焦/千克(千卡/千克),用符号“kJ/kg(kcal/kg)”表示。
例如,锅炉的表压力为0.5兆帕(5.1千克力/厘米2)时,由本章附表1查得:饱和水含热量为670.5千焦/千克(160.15千卡/千克),汽化热为2086千焦/千克(498.23千卡/公斤),则干饱和蒸汽含热量为
670.5+2086=2756.5千焦/千克
或 160.15+498.23=658.38千卡/千克
若表压力在1.3兆帕(13.27千克力/厘米。)时,由本章附表1查得:饱和水含热量为830千焦/千克(198.24千卡/千克),汽化热为1960千焦/千克(468.14千卡/千克),则干饱和蒸汽含热量为830+1960=2790千焦/千克(kJ/kg)或198.24+468.14=666.38千卡/千克(kcal/kg)
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