Wanneer een vloeistof verdampt, doorloopt hij een proces waarbij

• de vloeistof opwarmt tot de verdampingstemperatuur
• de vloeistof verdampt bij de verdampingstemperatuur door van toestand te veranderen van vloeistof naar gas
• de damp opwarmt tot boven de verdampingstemperatuur -. oververhitting

De warmte die aan een stof wordt overgedragen wanneer de temperatuur verandert, wordt vaak voelbare warmte genoemd. De warmte die nodig is om als verdamping van toestand te veranderen, wordt latente verdampingswarmte genoemd.

De meest voorkomende damp is verdampt water – stoom of vocht.

Enthalpie

Enthalpie van een systeem wordt gedefinieerd als de massa van het systeem – m – vermenigvuldigd met de specifieke enthalpie – h – van het systeem en kan worden uitgedrukt als:

H = m h (1)

waar

H = enthalpie (kJ)

m = massa (kg)

h = specifieke enthalpie (kJ/kg)

Specifieke enthalpie

Specifieke enthalpie is een eigenschap van de vloeistof en kan worden uitgedrukt als:

h = u + p v (2)

waar

u = inwendige energie (kJ/kg)

p = absolute druk (N/m2)

v = specifiek volume (m3/kg)

Een deel van de waterdamp – stoom – eigenschappen kan in een tabel worden uitgedrukt als:

Voor een volledige tabel met Enthalpie en Entropie – draai het scherm!

• s is de stoom entropie
• suffix – f – verwijzing naar verzadigde vloeistof
• suffix – g – verwijzing naar verzadigde damp – stoom

Interne energie – u – kan worden berekend uit (2) en wordt in tabellen vaak weggelaten. vf – verandert zeer weinig en wordt ook vaak weggelaten.

• 1) verwijzing naar absoluut vacuüm.
• 2) verwijzing naar water dat kookt bij standaardatmosfeer.
• 3) verwijzing naar kritisch punt van water. Voor drukken boven het kritieke punt is er geen definitieve overgang van vloeistof naar damp.

Specifieke enthalpie van verzadigd water

Specifieke enthalpie van verzadigd water – hf – kan worden verkregen uit tabellen als hierboven. De waarde hangt af van de druk.

Voor verzadigd water bij standaardatmosfeer – 2) – is de specifieke enthalpie – hf – 419 kJ/kg. Bij standaardatmosfeer – 1 bar (14,7 psi) – begint water te koken bij 100 oC (212 oF).

De specifieke enthalpie van water (in SI-eenheden) kan worden berekend uit:

hf = cw (tf – t0) (3)

waar

hf = enthalpie van water (kJ/kg)

cw = soortelijke warmte water (4.19 kJ/kg.oC)

tf = verzadigingstemperatuur (oC)

t0 = referentietemperatuur = 0 (oC)

Specifieke enthalpie van verzadigde stoom

Specifieke enthalpie van verzadigde stoom – hg – kan worden verkregen uit tabellen als hierboven. De waarde hangt af van de druk.

Voor verzadigde stoom bij standaard atmosfeer – 2) – is de specifieke enthalpie – hg – 2676 kJ/kg.

De specifieke verdampingsenthalpie kan worden berekend uit:

he = hg – hf (4)

waar

he = specifieke verdampingsenthalpie (kJ/kg)

De specifieke verdampingsenthalpie voor water bij standaardatmosfeer is:

he = (2676 kJ/kg) – (419 kJ/kg)

= 2257 (kJ/kg)

Voorbeeld – Energie voor het verdampen van water

De energie voor het verdampen van een bepaalde hoeveelheid water kan worden berekend als

Q = hij m (4b)

waar

Q = verdampingsenergie (kJ)

m = massa van het water (kg)

De energie voor 5 kg water te verdampen bij atmosferische druk kan worden berekend als

Q = (2257 kJ/kg) (5 kg)

= 11285 kJ

Specifieke enthalpie van oververhitte stoom

De specifieke enthalpie van oververhitte stoom kan worden berekend uit:

hs = hg + cps (ts – tf) (5)

waar

hs = enthalpie van oververhitte stoom (kJ/kg)

cps = specifieke warmte van stoom bij constante druk = 1.860 (kJ/kg oC)

tf = verzadigingstemperatuur (oC)

ts = oververhitte stoomtemperatuur (oC)

cps = 1,860 (kJ/kg oC) bij standaard atmosfeer. Merk op dat cps varieert met de temperatuur.

Gemeenschappelijke eenheden voor specifieke enthalpie

• 1 kJ/kg = 1000 J/kg
• 1 erg/g = 1E-4 J/kg
• 1 Btu/lbm = 2326 J/kg
• 1 cal/g = 4184 J/kg