Telített folyadék VS túlhűtött folyadék: tudnia kell a kritikus tényeket
Telített folyadék és a túlhűtött folyadék a tiszta folyadék fázisváltási folyamatának különböző szakaszai. A tiszta anyag fő fázisai szilárd, folyékony és gáz.
Túlhűtött folyadék Az anyagnak azt a fázisát jelenti, amikor az folyékony formában van jelen a rendszernyomáson mért forráspontja alatti hőmérsékleten. A telített folyadék egy olyan folyadék, amely hamarosan elpárolog, ami azt jelenti, hogy a nyomás bármely csökkenése a hőmérséklet megváltoztatása nélkül felforralja.
A kép jóváírása: Telített folyadék vs Túlhűtött folyadék https://s3.studentvip.com.au/notes/11438-
Bármely folyadék, akár tiszta formájában, akár keverék formájában, meghatározott nyomáson specifikus nyomást fejt ki a folyadék felületére egy adott hőmérsékleten, amelyet az anyag gőznyomásának nevezünk ezen a hőmérsékleten. Ha a folyadék hőmérséklete emelkedik, a gőznyomása is megnő. Mivel ez a gőznyomás megegyezik a környező légkör nyomásával, a folyadék forrni kezd. A forráspontján lévő folyadékot a telített folyadék.
Például a víz telített folyadék forráspont 100°C légköri körülmények között tengerszinten vagy 1 atmoszféra nyomáson. Amikor a víz 100 °C alá hűl, aláhűl. Ha a nyomás 1 atmoszféra fölé emelkedik, a víz forráspontja megemelkedik, vagy 100 °C-on aláhűtött folyadékká válik.
Példa túlhűtött folyadékra
Túlhűtött folyadéknak tekinthető minden folyadék, amely egy adott nyomáson a forráspontja alatt van.
A víz forráspontja 373 °K (100 °C). A szobahőmérsékletű, 293°K(25°C) és normál légköri nyomású víz egy példa a Túlhűtött folyadék.
Bizonyos körülmények, amelyek a folyadék túlhűtését okozzák, a következők:
Adott rendszernyomáson, amikor a folyadék hőmérséklete alacsonyabb, mint a telítési hőmérséklete. Amikor a folyadék nyomása nagyobb, mint a telítési nyomása az adott hőmérsékleten. Termodinamikailag a folyadék entalpiája és fajlagos térfogata kisebb, mint a telített folyadék.
Kép jóváírása: Tv diagram, amely a víz fázisváltozását mutatja állandó nyomáson https://engineering.purdue.edu/CFDLAB/class/me200/filesFall2010/me200_notes_f10_week3.pdf
Néhány további példa az aláhűtött folyadékra:
- Folyékony ammónia -33.3°C alatti hőmérsékleten és 1 bar vagy annál magasabb nyomáson.
- Folyékony ammónia -50°C alatti hőmérsékleten és 0.41 bar vagy annál magasabb nyomáson.
- Etilénglikol 197 C alatti hőmérsékleten és 1 bar vagy magasabb nyomáson
- Etil-alkohol 77.8 C alatti hőmérsékleten és 1 bar vagy magasabb nyomáson.
Amint fentebb látható, a folyékony ammónia példájában alhűtött körülmények között, különböző nyomás- és hőmérsékleti feltételek mellett képes kilépni. -33.3°C az ammónia telítési hőmérséklete 1 bar nyomáson. Hasonlóképpen, -50°C hőmérsékleten az ammónia megfelelő telítési nyomása 0.41 bar (kb.).
Túlhűtött folyadék nyomása
Az adott hőmérsékleten a telítési nyomásánál nagyobb nyomású folyadékot utólag hűtött vagy sűrített folyadéknak nevezzük.
Utánhűtött folyadék azt jelenti, hogy a folyadék hőmérséklete alacsonyabb, mint az adott nyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet, a sűrített folyadék pedig azt, hogy a folyadék nyomása magasabb, mint az adott hőmérsékletre vonatkozó telítési nyomás. Mindkét kifejezés felváltva is használható.
Mivel a folyadékok természetükben összenyomhatatlanok, tulajdonságaik viszonylag függetlenek a nyomástól. Az aláhűtött folyadékokat a következők határozzák meg:
- Magasabb nyomás, mint egy telített folyadéknál (P>Pfaluadott T)
- Alacsonyabb hőmérséklet, mint a telített folyadéké (T<Tfalu adott P-nél)
- Alacsonyabb entalpia, mint a telített folyadéké (h<hfadott T-nél vagy P-nél)
- Alacsonyabb belső energia, mint egy telített folyadéké (u<ufadott T-nél vagy P-nél)
- Alacsonyabb fajlagos térfogat, mint egy telített folyadéké (v<vf adott T-nél vagy P-nél)
Az entalpiát leginkább a nyomás befolyásolja, pontosabb összefüggés h
hf~hf@T+vf(PPfalu)
A kép forrása: PV Egy tiszta anyag diagramja http://processandinstrumentation.blogspot.com/
Gyakran ismételt kérdések
K. Mi a különbség a telített és a túlhűtött folyadék között?
Válasz:Bár mindkettő Telített folyadék és a Túlhűtött folyadék ugyanannak a folyadéknak a két fázisa, eléggé különböznek egymástól.
A túlhűtés az az állapot, amikor a folyadék hidegebb, mint a minimális hőmérséklet (telítési hőmérséklet), amely ahhoz szükséges, hogy ne forrjon fel. Ezzel szemben a telített folyadék az az állapot, amikor a folyadék már majdnem a forráspontján van.
Telített folyadék esetén, ha tovább csökkentjük a nyomást és állandó hőmérsékletet tartunk, a telített folyadék forrni kezd. Másrészt a folyadék tovább lehűl, ha a nyomás a forráspontján lévő telített nyomás fölé emelkedik.
K. Miért kívánatos az utóhűtés egy hűtőrendszerben?
Válasz:A tovább hűtött folyadék növeli a hűtőrendszer energiahatékonyságát, mivel kisebb a fajlagos térfogata
A hűtőközeget a kondenzátorban tovább hűtik, hogy elkerüljék a hűtőközeg korai elpárolgását, mielőtt a tágulási eszköz felé haladnának.
Ha nem biztosítanak megfelelő kondenzátorfelületet a megfelelő túlhűtés biztosításához, a hűtőközeg részben elpárologhat a csővezetékben, amikor az a tágulási eszköz felé halad. Ha a hűtőközeg részben elpárolog, mielőtt belép a tágulási eszközbe, akkor nagyobb hűtőközeg-mennyiséget kell szivattyúzni az azonos hűtés eléréséhez. Ez növeli a szivattyúzás költségeit és ezáltal az energiafogyasztást.
Sangeeta Das vagyok. Gépészmérnöki mesterképzésemet IC-motorokra és autókra szakosodtam. Körülbelül tíz éves tapasztalattal rendelkezem az iparban és a tudományos életben. Érdeklődési területem az IC motorok, az aerodinamika és a folyadékmechanika. Elérhetsz a címen