by admin admin

คุณสมบัติของไอน้ำ properties of saturated steam

ความดัน อุณหภูมิ ความหนาแน่น ปริมาตร และ พลังงานความร้อน

จุดเดือด (Boiling point) ของน้ำที่ความดันบรรยากาศอยู่ที่ 100 oc ความดันบรรยากาศจะมีค่า (โดยเฉลี่ย) เป็น 101,325 Pa เรียกว่า 1 atmosphere (atm) ความดันนี้จะแปรเปลี่ยนไปตามสภาพอากาศและความสูงจากพื้นดิน ที่ระดับน้ำทะเล จากตาราง Steam table จุดเดือดของน้ำแปรผันตามความดัน ที่ความดันลดลงจุดเดือดของน้ำจะต่ำลง ขณะเดียวกันเมื่อความดันสูงขึ้นจุดเดือดสูงขึ้นเช่นกัน ปริมาตรต่อน้ำหนักแปรผกผันกับความดัน ความหนาแน่นแปรผันตามความดัน

 

จากความรู้ด้านคุณสมบัติของน้ำดังกล่าวได้มีการนำมาประยุกต์ใช้ในวงการอุตสาหกรรมหลายแขนงด้วยกัน ของบางอย่างจะเปลี่ยนสภาพหากถูกความร้อนสูง ของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบสามารถทำการระเหยในอุณหภูมิต่ำได้ด้วยการลดความดัน หนึ่งในวิธีการสร้างสภาวะความดันต่ำคือปั๊มสูญญากาศ Vacuum pump อีกวิธีหนึ่งคือการใช้คุณสมบัติของไอน้ำที่มีปริมาตรลดลงเมื่อกลั่นตัวเป็นของเหลวโดยใช้ความเย็นทำให้ไอน้ำกลั่นตัว ในทางกลับกันหากต้องการสร้างอุณหภูมิที่สูงกว่า 100 oc สามารถทำได้โดยการเพิ่มความดันจากการสร้างระบบปิดและให้ความร้อนจนกระทั่งความดันสูงขึ้นเรื่อยๆ พลังงานความร้อนที่ใช้สามารถหาได้จากการนำค่า Enthalpy, Latent heat, Specific heat มาคำนวนตามหลักทฤษฎีเทอร์โมไดนามิกส์ Thermodynamic อุณหภูมิจะสูงขึ้นตามแรงดันตามตารางคุณสมบัติเช่น อุณหภูมิ 164.96 oc ที่ความดัน 7 bar การสร้างเครื่องจักรที่ใช้งานกับความดันสูงต้องเลือกวัสดุที่ต้องทนทานต่อความดันและอุณหภูมิที่ต้องการ เซฟตี้วาล์ว Safety valve เป็นอุปกรณ์ด้านความปลอดภัย หากแรงดันสูงเกินที่กำหนดเซฟตี้วาล์วจะเปิดออกอัตโนมัติ เซฟตี้วาล์วจะใช้ติดตั้งอุปกรณ์ที่มีแรงดันต่างๆเช่น เครื่องกำเนิดไอน้ำ Boiler, ถังต้มแรงดัน Pressure boiling tank, High Pressure tank ถังแรงดันสูง

ตามวิดีโอจะเห็นว่ากระป๋องที่มีน้ำร้อนยุบตัวเมื่อจุ่มลงในน้ำเย็น เมื่อน้ำร้อนแลกเปลี่ยนความร้อนกลั่นตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดสภาวะแรงดันต่ำ(สูญญากาศ) ภายในกระป๋อง ทำให้กระป๋องยุบตัวทันที

https://www.youtube.com/watch?v=xg5NiOwf_Zw

 

Steam table

Absolute
Pressure		 Boiling Point Specific Volume (steam) Density (steam) Specific Enthalpy of Liquid Water
(sensible heat)		 Specific Enthalpy of Steam
(total heat)		 Latent heat of Vaporization Specific Heat
(bar) (oC) (m3/kg) (kg/m3) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg K)
0.05 32.90 28.194 0.035 137.77 32.91 2561.59 611.83 2423.82 578.92 1.8774
0.1 45.83 14.675 0.068 191.84 45.82 2584.78 617.36 2392.94 571.54 1.8927
0.5 81.35 3.240 0.309 340.57 81.34 2645.99 631.98 2305.42 550.64 1.9654
11) 99.63 1.694 0.590 417.51 99.72 2675.43 639.02 2257.92 539.30 2.0267
1.5 111.37 1.159 0.863 467.13 111.57 2693.36 643.30 2226.23 531.73 2.0768
2 120.23 0.885 1.129 504.71 120.55 2706.29 646.39 2201.59 525.84 2.1208
3 133.54 0.606 1.651 561.44 134.10 2724.66 650.77 2163.22 516.68 2.1981
4 143.63 0.462 2.163 604.68 144.43 2737.63 653.87 2132.95 509.45 2.2664
5 151.85 0.375 2.669 640.12 152.89 2747.54 656.24 2107.42 503.35 2.3289
6 158.84 0.315 3.170 670.43 160.13 2755.46 658.13 2085.03 498.00 2.3873
7 164.96 0.273 3.667 697.07 166.49 2761.98 659.69 2064.92 493.20 2.4424
8 170.42 0.240 4.162 720.94 172.19 2767.46 661.00 2046.53 488.80 2.4951
9 175.36 0.215 4.655 742.64 177.38 2772.13 662.11 2029.49 484.74 2.5456
10 179.88 0.194 5.147 762.60 182.14 2776.16 663.07 2013.56 480.93 2.5944
11 184.06 0.177 5.638 781.11 186.57 2779.66 663.91 1998.55 477.35 2.6418
12 187.96 0.163 6.127 798.42 190.70 2782.73 664.64 1984.31 473.94 2.6878
13 191.60 0.151 6.617 814.68 194.58 2785.42 665.29 1970.73 470.70 2.7327
14 195.04 0.141 7.106 830.05 198.26 2787.79 665.85 1957.73 467.60 2.7767
15 198.28 0.132 7.596 844.64 201.74 2789.88 666.35 1945.24 464.61 2.8197
16 201.37 0.124 8.085 858.54 205.06 2791.73 666.79 1933.19 461.74 2.8620
17 204.30 0.117 8.575 871.82 208.23 2793.37 667.18 1921.55 458.95 2.9036
18 207.11 0.110 9.065 884.55 211.27 2794.81 667.53 1910.27 456.26 2.9445
19 209.79 0.105 9.556 896.78 214.19 2796.09 667.83 1899.31 453.64 2.9849
20 212.37 0.100 10.047 908.56 217.01 2797.21 668.10 1888.65 451.10 3.0248
21 214.85 0.095 10.539 919.93 219.72 2798.18 668.33 1878.25 448.61 3.0643
22 217.24 0.091 11.032 930.92 222.35 2799.03 668.54 1868.11 446.19 3.1034
23 219.55 0.087 11.525 941.57 224.89 2799.77 668.71 1858.20 443.82 3.1421
24 221.78 0.083 12.020 951.90 227.36 2800.39 668.86 1848.49 441.50 3.1805
25 223.94 0.080 12.515 961.93 229.75 2800.91 668.99 1838.98 439.23 3.2187
26 226.03 0.077 13.012 971.69 232.08 2801.35 669.09 1829.66 437.01 3.2567
27 228.06 0.074 13.509 981.19 234.35 2801.69 669.17 1820.50 434.82 3.2944
28 230.04 0.071 14.008 990.46 236.57 2801.96 669.24 1811.50 432.67 3.3320
29 231.96 0.069 14.508 999.50 238.73 2802.15 669.28 1802.65 430.56 3.3695
30 233.84 0.067 15.009 1008.33 240.84 2802.27 669.31 1793.94 428.48 3.4069

 

Reference:https://www.engineeringtoolbox.com/saturated-steam-properties-d_457.html

Safety valve เซฟตี้วาล์ว

การทำงานของเซฟตี้วาล์ว สปริง Spring จะหดลงเมื่อแรงดันถึงที่กำหนด วาล์วเปิดทำให้แรงดันระบายออก เมื่อแรงดันลดต่ำลงสปริงจะยืดตัวออกจนกระทั่งวาล์วปิด

Reference: http://safetyvalve.org/