Când un lichid se evaporă, acesta trece printr-un proces în care

• lichidul se încălzește până la temperatura de evaporare
• lichidul se evaporă la temperatura de evaporare prin schimbarea stării din fluid în gaz
• vapori se încălzește peste temperatura de evaporare – supraîncălzirea

Căldura transferată unei substanțe la schimbarea temperaturii este adesea denumită căldură sensibilă. Căldura necesară pentru schimbarea stării ca evaporare se numește căldură latentă de evaporare.

Cel mai comun vapor este apa evaporată – abur sau umezeală.

Entalpia

Entalpia unui sistem se definește ca fiind masa sistemului – m – înmulțită cu entalpia specifică – h – a sistemului și se poate exprima astfel:

Entalpia unui sistem se definește ca fiind masa sistemului – m – înmulțită cu entalpia specifică – h – a sistemului și se poate exprima astfel:

H = m h (1)

unde

H = entalpie (kJ)

m = masă (kg)

h = specifică entalpie (kJ/kg)

Entalpia specifică

Entalpia specifică este o proprietate a fluidului și poate fi exprimată astfel:

h = u + p v (2)

unde

u = energia internă (kJ/kg)

p = presiunea absolută (N/m2)

v = volumul specific (m3/kg)

Partea proprietăților vaporilor de apă – aburul – poate fi exprimată într-un tabel sub forma:

Părți din proprietățile vaporilor de apă – aburul – pot fi exprimate într-un tabel sub forma:

p

Pentru tabelul complet cu Entalpia și Entropia – rotiți ecranul!

• s este entropia aburului
• sufixul – f – se referă la lichidul saturat
• sufixul – g – se referă la vaporii saturați – aburul

Energia internă – u – poate fi calculată din (2) și este adesea omisă în tabele. vf – se modifică foarte puțin și este, de asemenea, adesea omisă.

• 1) se referă la vidul absolut.
• 2) se referă la fierberea apei la atmosfera standard.
• 3) se referă la punctul critic al apei. Pentru presiuni mai mari decât punctul critic nu există o tranziție definitivă de la lichid la vapori.

Entalpia specifică a apei saturate

Entalpia specifică a apei saturate – hf – poate fi obținută din tabelele de mai sus. Valoarea depinde de presiune.

Pentru apa saturată la atmosfera standard – 2) -entalpia specifică – hf – este de 419 kJ/kg. La atmosfera standard – 1 bar (14,7 psi) – apa începe să fiarbă la 100 oC (212 oF).

Entalpia specifică a apei (în unități SI) poate fi calculată din:

hf = cw (tf – t0) (3)

unde

hf = entalpia specifică a apei (kJ/kg)

cw = căldura specifică a apei (4.19 kJ/kg.oC)

tf = temperatura de saturație (oC)

t0 = temperatura de referință = 0 (oC)

Entalpia specifică a aburului saturat

Entalpia specifică a aburului saturat – hg – poate fi obținută din tabelele de mai sus. Valoarea depinde de presiune.

Pentru aburul saturat la atmosfera standard – 2) – entalpia specifică – hg – este de 2676 kJ/kg.

Entalpia specifică de evaporare poate fi calculată din:

he = hg – hf (4)

unde

he = entalpia specifică de evaporare (kJ/kg)

Entalpia specifică de evaporare pentru apă la atmosfera standard este:

he = (2676 kJ/kg) – (419 kJ/kg)

= 2257 (kJ/kg)

Exemplu – Energia de evaporare a apei

Energia de evaporare a unei anumite cantități de apă poate fi calculată astfel

Q = he m (4b)

unde

Q = energia de evaporare (kJ)

m = masa de apă (kg)

Energia de evaporare (kJ)

M = masa de apă (kg)

Energia de evapora 5 kg de apă la presiunea atmosferică poate fi calculată ca

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

= 11285 kJ

Entalpia specifică a aburului supraîncălzit

Entalpia specifică a aburului supraîncălzit poate fi calculată din:

hs = hg + cps (ts – tf) (5)

unde

hs = entalpia aburului supraîncălzit (kJ/kg)

cps = căldura specifică a aburului la presiune constantă = 1.860 (kJ/kg oC)

tf = temperatura de saturație (oC)

ts = temperatura aburului supraîncălzit (oC)

cps = 1,860 (kJ/kg oC) la atmosferă standard. Rețineți că cps variază cu temperatura.

Unități comune pentru entalpia specifică

• 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

.