Nasycená kapalina vs. podchlazená kapalina: 3 kritická fakta

Nasycená kapalina VS podchlazená kapalina: Potřebujete znát kritická fakta

Nasycená kapalina a podchlazená kapalina jsou různé stupně během procesu změny fáze čisté kapaliny. Základní fáze čisté látky jsou pevná látka, kapalina a plyn.

Podchlazená kapalina se týká fáze látky, kde existuje v kapalné formě při teplotě pod bodem varu při systémovém tlaku. The nasycená kapalina je kapalina, která se chystá vypařit, což znamená, že jakýkoli pokles tlaku bez změny teploty způsobí její var.

Nasycená kapalina vs. podchlazená kapalina

Obrazový kredit: Nasycená kapalina vs. podchlazená kapalina https://s3.studentvip.com.au/notes/11438-

Jakákoli kapalina, ať už ve své čisté formě nebo ve směsi, vyvíjí specifický tlak nad povrchem kapaliny při určité teplotě, který se nazývá tlak par látky při této teplotě. Zvyšuje-li se teplota kapaliny, zvyšuje se i její tlak par. Jakmile se tento tlak par vyrovná tlaku okolní atmosféry, kapalina začne vřít. Kapalina při jejím bodu varu se nazývá a nasycená kapalina.

Například voda je nasycená kapalina bod varu 100 °C za atmosférických podmínek na úrovni hladiny moře nebo tlaku 1 atmosféry. Když se voda ochladí pod 100 °C, podchlazuje se. Když se tlak zvýší nad 1 atmosféru, zvýší se bod varu vody nebo se z ní při 100 °C stane podchlazená kapalina.

Příklad podchlazené kapaliny

Jakákoli kapalina pod teplotou varu při daném tlaku může být považována za podchlazenou kapalinu.

Voda se vaří při 373 °K (100 °C). Voda při pokojové teplotě 293 °K (25 °C) a při normálním atmosférickém tlaku je příkladem Podchlazená kapalina.

Některé podmínky, které způsobují podchlazení kapaliny, jsou:

Při daném tlaku v systému, když kapalina dosáhne teploty nižší, než je její teplota nasycení. Když je kapalina pod tlakem vyšším, než je její tlak nasycení při dané teplotě. Termodynamicky má kapalina nižší entalpii a specifický objem než a nasycená kapalina.

Článek 3 obrázek 1

Obrazový kredit: Tv diagram představující fázovou změnu pro vodu při konstantním tlaku https://engineering.purdue.edu/CFDLAB/class/me200/filesFall2010/me200_notes_f10_week3.pdf

Některé další příklady podchlazené kapaliny jsou:

  • Kapalný amoniak při teplotě nižší než -33.3°C a tlaku 1 bar nebo vyšším.
  • Kapalný amoniak při teplotě nižší než -50°C a tlaku 0.41 bar nebo vyšším.
  • Ethylenglykol při teplotě nižší než 197 C a tlaku 1 bar nebo vyšším
  • Ethylalkohol při teplotě nižší než 77.8 C a tlaku 1 bar nebo vyšším.

Jak je vidět výše, v příkladu kapalného amoniaku může vystupovat v podchlazených podmínkách za různých podmínek tlaku a teploty. -33.3°C je teplota nasycení amoniaku při tlaku 1 bar. Podobně pro teplotu -50 °C je odpovídající saturační tlak pro amoniak 0.41 bar (přibližně).

Tlak podchlazené kapaliny

Kapalina s tlakem vyšším, než je její tlak nasycení při dané teplotě, se nazývá podchlazená nebo stlačená kapalina.

Podchlazená kapalina znamená, že teplota kapaliny je nižší než teplota nasycení pro tento konkrétní tlak a stlačená kapalina znamená, že tlak kapaliny je vyšší než tlak nasycení pro danou teplotu. Oba termíny lze použít alternativně.

Protože kapaliny jsou ve své podstatě nestlačitelné, jejich vlastnosti jsou relativně nezávislé na tlaku. Podchlazené kapaliny jsou definovány:

  • Vyšší tlak než nasycená kapalina (P>Pobecv daném T)
  • Nižší teplota než nasycená kapalina (T<Tobec v daném P)
  • Nižší entalpie než nasycená kapalina (h<hfpři daném T nebo P)
  • Nižší vnitřní energie než nasycená kapalina (u<ufpři daném T nebo P)
  • Nižší specifický objem než nasycená kapalina (v<vf při daném T nebo P)

Entalpie je nejvíce ovlivněna tlakem, přesnější vztah pro h

hf~hf@T+vf(PPobec)

pv

Image Credit:PV Diagram čisté látky http://processandinstrumentation.blogspot.com/

Často kladené otázky

Otázka: Jaký je rozdíl mezi nasycenou a podchlazenou kapalinou?

Odpověď:I když obojí Nasycená kapalina a Podchlazená kapalina jsou dvě fáze téže kapaliny, jsou od sebe dost odlišné.

Podchlazený je stav, kdy je kapalina chladnější než minimální teplota (teplota nasycení), která je nutná k tomu, aby se zabránilo varu. Naopak nasycená kapalina je stav, kdy kapalina má téměř bod varu.

V případě nasycené kapaliny, pokud se tlak dále snižuje a teplota se udržuje konstantní, začne nasycená kapalina vřít. Na druhé straně bude kapalina podchlazena, pokud se tlak zvýší nad její nasycený tlak při jejím bodu varu.

Otázka: Proč je v chladicím systému žádoucí podchlazení?

Odpověď:A podchlazená kapalina zvyšuje energetickou účinnost chladicího systému, protože má nižší specifický objem

Chladivo je podchlazeno v kondenzátoru, aby se zabránilo předčasnému vypařování chladiva před jeho směřováním k expanznímu zařízení.

Pokud není zajištěna správná plocha kondenzátoru pro zajištění správného podchlazení, může se chladivo částečně odpařit v potrubí, když se pohybuje do expanzního zařízení. Pokud se chladivo před vstupem do expanzního zařízení částečně odpaří, bude k dosažení stejného chlazení vyžadovat čerpání většího objemu chladiva. To zvyšuje náklady na čerpání a tím i spotřebu energie.