Таблица давления и плотности насыщенного водяного пара

Справочная таблица позволяет быстро и точно определить давление и температуру насыщения, необходимые для ваших расчетов для проектирования и оптимизации тепловых и вакуумных сушильных шкафов, где необходимы точные параметры. Ниже представлена подробная таблица, а также основные термины и их определения.

Содержание

• 1. Основные термины и определения
• 2. Как пользоваться таблицей?
• 3. Таблица параметров пара
• 4. Практическое применение в вакуумных технологиях
• 5. Ориентиры для вакуумной сушки
• 6. Формулы для расчета

Основные термины и определения

• Пар — газ, верхний предел рабочих температур которого ниже критической температуры сжижения.

• Насыщенный пар — пар, находящийся при данной температуре в термодинамическом равновесии с жидкой фазой (водой). Именно его параметры приведены в таблице.

• Давление насыщенного пара — давление пара, находящегося в равновесии с водой при заданной температуре. Чем выше температура, тем выше давление насыщения.

• Ненасыщенный пар (перегретый) — пар, давление которого ниже давления насыщенного пара при той же температуре. Это состояние часто используется для предотвращения конденсации.

• Степень насыщения пара — отношение давления имеющегося пара к давлению насыщенного пара при той же температуре.

Как пользоваться таблицей?

Таблица служит удобным инструментом для инженеров и технологов. Вот примеры ее практического применения:

• Определение температуры кипения (сушки) чистой воды при разных давлениях. Найдите в колонке "Давление" нужное значение (например, 100 мбар) и в соседней колонке увидите соответствующую температуру насыщения (~46°C). Это — теоретический минимум температуры, до которой нужно нагреть чистую воду, чтобы она закипела при данном давлении. На практике, при сушке реальных материалов, из-за наличия пор и растворенных веществ, температура продукта в процессе сушки будет выше указанной температуры насыщения для того же давления.
• Расчет тепловой нагрузки. Зная температуру процесса, вы можете определить давление насыщенного пара, необходимое для ее поддержания. Давление насыщенного пара определяет температуру теплоносителя, которую необходимо поддерживать для передачи тепла продукту. Сама тепловая нагрузка рассчитывается, исходя из количества теплоты на испарение влаги, но давление пара — отправная точка для определения температуры процесса. давление насыщенного пара определяет максимально возможную температуру теплоносителя. Реальная температура продукта будет равна температуре насыщения только при условии, что испарение происходит интенсивно и система находится в равновесии.
• Определение точки росы. При охлаждении газа температура, при которой пар начнет конденсироваться, соответствует температуре насыщения при его парциальном давлении.

Совет: Для точных инженерных расчетов всегда учитывайте поправки и используйте специализированное ПО, однако для большинства практических задач данная таблица предоставляет достаточно точные данные.

**Таблица. Давление и плотность насыщенного водяного пара в зависимости от температуры**

Используете другие единицы давления? Воспользуйтесь онлайн конвертером единиц давления на нашем сайте.

Практическое применение в вакуумных технологиях

Применение данных таблицы в полочных вакуумных сушильных шкафах с подогреваемыми полками

Полочные вакуумные сушильные шкафы с подогреваемыми полками (вакуумные сушильные шкафы с обогреваемыми полками/стеллажами) — это высокоэффективное оборудование для деликатной сушки термочувствительных продуктов (в фармацевтике, биотехнологиях, производстве продуктов питания). Принцип их работы напрямую основан на параметрах насыщенного водяного пара, и наша таблица является для них "шпаргалкой" оператора и инженера.

Для обеспечения такого процесса требуется правильно рассчитать производительность вакуумной системы. Рассчитать требуемую производительность насоса с помощью онлайн-калькулятора →.

Как это работает?

• Создание вакуума: В камере шкафа создается разрежение. Согласно данным таблицы, при снижении давления температура кипения воды падает.
• Нагрев через полки: Подогреваемые полки мягко передают тепло продукту. Цель — нагреть влагу в продукте до температуры, при которой давление насыщенного пара для этой температуры сравняется с давлением в камере.
• Удаление влаги: Как только давление пара, равновесное с влагой в материале при его температуре, достигает давления насыщения (см. значение в таблице для текущей температуры полки), вода активно испаряется (закипает) и удаляется из камеры вакуумным насосом. Обратите, пожалуйста внимание - многие насосы не могут работать с большими объёмами влаги. Необходимо применение специальных фильтров — охладителей. Для защиты насосов в таких процессах мы рекомендуем использовать вакуумные конденсационные ловушки (осушители):

• серии ФВХ общепромышленного исполнения.

• серии ФВХ химически стойкого исполнения.

Практический пример использования таблицы:

Задача: Высушить ферментный препарат, не допуская его перегрева выше 40°C.

Решение с помощью таблицы и вакуумного шкафа:

• Смотрим в таблицу: находим температуру 40°C.
• Видим, что давление насыщенного пара для этой температуры равно ~55.3 торр (мм рт. ст.) или 73.8 мбар.
• Вывод: Чтобы вода кипела и активно удалялась из препарата при 40°C, необходимо поддерживать давление в сушильной камере на уровне ниже 55.3 торр.
• Вы настраиваете вакуумную систему на поддержание давления, например, на уровне 40-45 торр. При таком давлении тепло от подогреваемых полок (установленных на 40-45°C) будет направлено исключительно на фазовый переход "вода -> пар", а не на нагрев продукта выше критической температуры.

Преимущества такого подхода:

• Сохранение продукта: Низкотемпературная сушка предотвращает денатурацию белков, потерю активности и расплавление.
• Скорость: Интенсивное парообразование в вакууме ускоряет сушку по сравнению с атмосферными условиями.
• Контроль: Точное управление температурой полки и давлением позволяет воспроизводить циклы сушки с высочайшей точностью.

Практическая реализация этих преимуществ зависит от точности и надежности оборудования. Запросить подбор сушильного шкафа.

Ориентиры для вакуумной сушки:

*Сублимация (прямой переход лёд → пар) требует, чтобы давление пара над льдом было ниже давления тройной точки воды (4.58 Торр при 0.01°C). На практике давление в камере поддерживают значительно ниже, обычно на уровне единиц или десятых долей Торра.

Указание 4.6 Торр — это верное давление насыщения над льдом при 0°C, но не типичное рабочее давление для эффективной сублимации. Для эффективной сублимационной сушки давление в камере поддерживают значительно ниже (обычно < 1 Торр).

Для реализации каждого из этих режимов требуется специализированное оборудование.

• Щадящая сушка термочувствительных материалов: Лабораторные вакуумные сушильные шкафы с точным контролем.
• Стандартная вакуумная сушка: Промышленные вакуумные сушильные шкафы.

Рекомендуемые дополнительные материалы:

• Сушка термочувствительных либо пористых материалов в вакууме — узнайте больше о технологиях и оборудовании для щадящей сушки. Практическое применение представленных данных.
• Подогреваемая полка в вакуумных сушильных шкафах — преимущества, технологии применения.

Хотите гарантированного результата в вакуумной сушке?

Мы не просто продаем оборудование — мы предлагаем технологическое решение. Используя данные из этой таблицы и наш опыт, мы рассчитаем и обеспечим идеальный режим сушки именно для вашего материала.

Получить бесплатную консультацию.

Формулы для расчёта параметров насыщенного водяного пара

1.Давление насыщенного пара над льдом (при t < 0 °C):

Для диапазона глубокого вакуума (от -100 °C до 0 °C) с высокой точностью используется формула Магнуса–Тетенса:

P = 6.1094 * exp( (22.452 * t) / (272.55 + t) )

• P — давление в гектопаскалях (гПа).
• t — температура в градусах Цельсия (°C).
• exp — экспоненциальная функция.

2.Давление насыщенного пара над водой (при t ≥ 0 °C):

P = 6.1094 * exp( (17.625 * t) / (243.04 + t) )

3.Перевод единиц давления:

• P(Торр) ≈ P(гПа) * 0.75006168
• P(Па) = P(гПа) * 100

Конвертер единиц давления

4.Плотность насыщенного пара (кг/м³):

Рассчитывается из уравнения состояния идеального газа с достаточной точностью для инженерных расчётов:

ρ = P / (R_в * T)

• ρ — плотность, кг/м³ (для перевода в г/м³ умножьте на 1000).
• P — давление насыщенного пара в Паскалях (Па).
• R_в — удельная газовая постоянная для водяного пара: 461.5 Дж/(кг·К).
• T — абсолютная температура в Кельвинах (K): T = t + 273.15.

Примечание: Формула для льда применима для расчётов в системах глубокого вакуума с криогенными ловушками или при сублимационной сушке. Для всех процессов с испарением жидкой воды используйте формулу для воды.

Для сверхвысокой точности в широком диапазоне давлений используются более сложные уравнения (например, уравнения Ардена Бак, формулы IAPWS), но для практических целей приведённых формул достаточно.

Данные таблиц и формул являются основой для инженерного расчёта. На их основе компания «ТУЛА-ТЕРМ» проектирует и производит готовые вакуумные сушильные установки, гарантирующие соблюдение заданных технологических параметров.

Получить инженерный расчёт параметров сушки для вашего продукта.