水蒸汽

水和水蒸汽圖表：水蒸汽不能用理想氣體狀態(tài)方程描述。為計(jì)算方便，常將其熱力性質(zhì)制成圖和表。圖、表中規(guī)定三相點(diǎn)的飽和水的內(nèi)能和熵值為零，焓值也接近零。水和水蒸汽圖有：壓溫圖、壓容圖、溫熵圖和焓熵圖。水和水蒸汽表有兩種：飽和水蒸汽表，未飽和水和過(guò)熱蒸汽表。

壓-溫圖

用以表示水的三相狀態(tài)之間的關(guān)系。圖1中蒸發(fā)線表示水-汽兩相共存的平衡飽和狀態(tài)的集合，溶化線和升華線分別表示冰-水和冰-汽的平衡飽和狀態(tài)的集合。三條飽和曲線把水的存在形式劃分為冰、水、汽三個(gè)區(qū)域。蒸發(fā)線的頂點(diǎn)C 稱為臨界點(diǎn)。超過(guò)臨界壓力時(shí)，液相與氣相的互相轉(zhuǎn)變過(guò)程便是連續(xù)的，沒(méi)有兩相共存的情況。水的臨界壓力p0=22.1287兆帕，臨界溫度T0=647.3K。在三相點(diǎn)T上，冰、水和水蒸汽三相處于動(dòng)平衡狀態(tài)。水的三相點(diǎn)壓力pT=610.76帕，溫度TT=273.16K。

壓-容圖

水蒸汽的狀態(tài)及其變化過(guò)程可用水的壓容圖表示。a0a′a″a線表示在一定壓力下水蒸汽的形成過(guò)程線，AT為冰水共存的飽和水線，AT左側(cè)為固相的冰區(qū)；TC為水汽共存的飽和水線，AT 和TC 線之間為液相的水區(qū)；CV為干飽和蒸汽線，TC 和CV 線之間為水和蒸汽兩相共存的濕蒸汽區(qū)，用干度x表示每千克濕蒸汽中所含干飽和蒸汽量；CV 線右側(cè)表示過(guò)熱蒸汽區(qū)。

溫-熵圖

分析水蒸汽的熱力過(guò)程或熱力循環(huán)時(shí)常使用溫熵圖。TC 為飽和水線，CV 為干飽和蒸汽線，根據(jù)比熵的定義，定壓過(guò)程線a0a′a″a下面的面積表示在可逆的定壓過(guò)程中每千克水的吸熱量。其中a0a′線下的面積表示在該壓力下將未飽和的水加熱至飽和水所需要的熱量qL，a′a″線下的面積表示汽化過(guò)程的吸熱量，即汽化潛熱 γ，a″a表示由飽和蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽的加熱量qS。

焓-熵圖

在蒸汽動(dòng)力工程的計(jì)算中使用焓熵圖更為方便。CV 為飽和曲線，C 為臨界點(diǎn)，飽和曲線下側(cè)為濕蒸汽區(qū)，上側(cè)為過(guò)熱蒸汽區(qū)。在濕蒸汽區(qū)中畫(huà)有定干度線和定壓線（這時(shí)即定溫線），在過(guò)熱蒸汽區(qū)中分別畫(huà)出定壓線和定溫線。

將水置于抽盡空氣的密封容器中，就會(huì)有分子從水面逸出，同時(shí)又有分子從蒸汽空間返回水中。在同一時(shí)間內(nèi)，如逸出與返回水中的分子數(shù)量相同，達(dá)到動(dòng)平衡，水和水蒸汽便處于飽和狀態(tài)，并分別稱為飽和水和飽和水蒸汽，相應(yīng)的壓力和溫度分別稱為飽和壓力和飽和溫度。飽和溫度越高，飽和壓力也越高。

原理

水蒸氣蒸餾操作是將水蒸氣通入不溶或難溶于水但有一定揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)（近100℃時(shí)其蒸氣壓至少為1333.9Pa）中，使該有機(jī)物質(zhì)在低于100℃的溫度下，隨著水蒸氣一起蒸餾出來(lái)。

兩種互不相溶的液體混合物的蒸氣壓，等于兩液體單獨(dú)存在時(shí)的蒸氣壓之和。當(dāng)組成混合物的兩液體的蒸氣壓之和等于大氣壓力時(shí)，混合物就開(kāi)始沸騰。互不相溶的液化混合物的沸點(diǎn)，要比每一物質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)的沸點(diǎn)低。因此，在不溶于水的有機(jī)物質(zhì)中，通入水蒸氣進(jìn)行水蒸氣蒸餾時(shí)，在比該物質(zhì)的沸點(diǎn)低得多的溫度，而且比100℃還要低的溫度就可使該物質(zhì)蒸餾出來(lái)。

在餾出物中，隨水蒸氣一起蒸餾出的有機(jī)物質(zhì)同水的質(zhì)量之比，等于兩者的分壓（PA和PH2O）分別和兩者的相對(duì)分子質(zhì)量（MA和18）的乘積之比，所以餾出液中有機(jī)物質(zhì)同水的質(zhì)量之比可按下式計(jì)算：

例如，苯胺和水的混合物用水蒸氣蒸餾時(shí)，苯胺的沸點(diǎn)是184.4℃，苯胺和水的混合物在98.4℃就沸騰。在這個(gè)溫度下，苯胺的蒸氣壓是5599.5Pa，水的蒸氣壓是95725.5Pa，兩者相加等于101325Pa。苯胺的相對(duì)分子質(zhì)量為93，所以餾出液中苯胺與水的質(zhì)量比等于：

由于苯胺略溶于水，這個(gè)計(jì)算所得的僅是近似值。

水蒸氣蒸餾是用以分離和提純有機(jī)化合物的重要方法之一，常用于下列各種情況：一般蒸餾會(huì)發(fā)生分離的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物；混合物中含有大量的樹(shù)脂狀或焦油狀以及不揮發(fā)雜質(zhì)，采用蒸餾、萃取等方法難以分離；從固體較多的反應(yīng)混合物中分離被吸附的液體；從反應(yīng)混合物中去除易揮發(fā)的有機(jī)物。

水蒸氣蒸餾裝置和操作

水蒸氣蒸餾裝置，主要由水蒸氣發(fā)生器A、三口或二口圓底燒瓶D和長(zhǎng)的直型水冷凝管F組成。若反應(yīng)在圓底燒瓶?jī)?nèi)進(jìn)行，可在圓底燒瓶上裝配蒸餾頭（或克氏蒸餾頭）代替三口燒瓶。鐵質(zhì)發(fā)生器A通常可用二口或三口燒瓶代替。器內(nèi)盛水約占其容量的1/2，可從其側(cè)面的玻璃水位管察看器內(nèi)的水平面。長(zhǎng)玻璃管B為安全管。管的下端接近器底，根據(jù)管中水柱的高低，可以估計(jì)水蒸氣壓力的大小。圓底燒瓶D應(yīng)當(dāng)用鐵夾夾緊，其中口通過(guò)螺口接頭插入水蒸氣導(dǎo)管C，其側(cè)口插入餾出液導(dǎo)管E。導(dǎo)管C外徑一般不小于7mm，以保證

水蒸氣蒸餾裝置

A—水蒸氣發(fā)生器 B—安全管 C—水蒸氣導(dǎo)管 D—三口圓底燒瓶

E—餾出液導(dǎo)管 F—冷凝管

水蒸氣暢通，其末端應(yīng)接近燒瓶底部，以便水蒸氣和蒸餾物質(zhì)充分接觸并起攪動(dòng)作用。導(dǎo)管E應(yīng)略微粗一些，其外徑約為l0mm，以便蒸氣能暢通地進(jìn)入冷凝管中。若管E的直徑太小，蒸氣的導(dǎo)出將會(huì)受到一定的阻礙，這會(huì)增加燒瓶D中的壓力。導(dǎo)管E在彎曲處前的一段應(yīng)盡可能短一些；在彎曲處后一段則允許稍長(zhǎng)一些，因它可起部分的冷凝作用。用長(zhǎng)的直型水冷凝管F可以使餾出液充分冷卻。由于水的蒸發(fā)潛熱較大，所以冷卻水的流速也宜稍大一些。發(fā)生器A的支管和水蒸氣導(dǎo)管C之間用一個(gè)T形管連接。在T形管的支管上套一段短橡皮管，用螺旋夾旋緊，它可以用以除去水蒸氣中冷凝下來(lái)的水分。在操作中，如果發(fā)生不正?，F(xiàn)象，應(yīng)立刻打開(kāi)夾子，使與大氣相通。

把要蒸餾的物質(zhì)倒入燒瓶D中，其量約為燒瓶容量的1/3。操作前，水蒸氣蒸餾裝置應(yīng)經(jīng)過(guò)檢查，必須嚴(yán)密不漏氣。開(kāi)始蒸餾時(shí)，先把T形管上的夾子打開(kāi)，用直接火把發(fā)生器里的水加熱到沸騰。當(dāng)有水蒸氣從T形管的支管沖出時(shí)，再旋緊夾子，讓水蒸氣通入燒瓶中，這時(shí)可以看到瓶中的混合物翻騰不息，不久在冷凝管中就出現(xiàn)有機(jī)物質(zhì)和水的混合物。調(diào)節(jié)火焰，便瓶?jī)?nèi)的混合物不致飛濺得太厲害，并控制餾出液的速度約為每秒鐘2～3滴。為了使水蒸氣不致在燒瓶?jī)?nèi)過(guò)多地冷凝，在蒸餾時(shí)通常也可用小火將燒瓶加熱。在操作時(shí)，要隨時(shí)注意安全管中的水柱是否發(fā)生不正常的上升現(xiàn)象，應(yīng)立刻打開(kāi)夾子，移去火焰，找出發(fā)生故障的原因；必須把故障排除后，方可繼續(xù)蒸餾。

當(dāng)餾出液澄清透明不再含有有機(jī)物質(zhì)的油滴時(shí)，可停止蒸餾。這時(shí)應(yīng)首先打開(kāi)夾子，然后移去火焰 。2100433B

2000年版的《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》解釋如下：

汽：1.液體或某些固體受熱而變成的氣體，例如水變成的水蒸氣；2.特指水蒸氣：汽機(jī)、汽船。

氣：1.氣體。2.特指空氣。4.自然界冷熱陰晴等現(xiàn)象。……其中，1和4也是《古漢語(yǔ)常用字字典》上的解釋。《列子·天瑞》：虹霓也，云霧也，風(fēng)雨也，四時(shí)也，此積氣之成乎天者也。

水蒸汽：指特定空間的水存在形態(tài)是氣-液二相，其中液相可以是“霧”狀分散形式存在（水蒸氣是水的氣態(tài)形式），也可以是大量液滴聚集形式存在，當(dāng)然這也必須滿足一定的物理?xiàng)l件和其他的一些環(huán)境條件。在實(shí)際應(yīng)用中，接觸到的大多數(shù)指的是“水蒸汽”。氣體與蒸汽是有區(qū)別的。蒸汽（例如水、水銀、乙醚、氨、汽油等的蒸汽）是這樣一種氣體，它由液體生成的，在普通大氣壓下與液體同時(shí)存在，并且很容易變成液體。而氣體（例如氫、氧、氮等）比較卻比較穩(wěn)定，必須在非常低的溫度和高的壓力下才能變成液體。

水蒸汽的熱能可以轉(zhuǎn)變成機(jī)械能、加熱和蒸發(fā)液體等。利用水蒸汽來(lái)做功（把水提到高處）的初步嘗試是在17世紀(jì)開(kāi)始的。

2002年大島克仁利用水蒸汽處理裝置進(jìn)行了過(guò)熱水蒸氣條件下柳杉試件的力學(xué)特性的研究。

1999年李杰等研究了脈沖放電等離子體中水蒸汽活化作用。

1998年4月，鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院為江西景德鎮(zhèn)焦化煤氣總廠設(shè)計(jì)的工業(yè)燃?xì)馍a(chǎn)裝置，選用了該項(xiàng)技術(shù)，以義馬長(zhǎng)焰煤為原料，以空氣一水蒸汽為氣化劑，生產(chǎn)工業(yè)燃?xì)?，單爐制氣能力lxl了襯/h，已于2001年2月投人使用。

1997年該工作組提出了工業(yè)用水和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算公式。

王良恩等于1997年分別對(duì)福州市塑料橡膠廠和福建省三豐鞋業(yè)有限公司運(yùn)動(dòng)鞋車間的三苯廢氣進(jìn)行治理，采用了活性炭吸附—水蒸汽脫附—工業(yè)水冷凝的組合技術(shù)。

1997年1月，利用燒結(jié)廠停產(chǎn)的間隙，上了一套重力噴淋除塵器，利用含水蒸汽煙氣與大氣的密度差，不需任何外用動(dòng)力，靠自然抽風(fēng)進(jìn)行工作。

鋁板順?biāo)羁p處涂玻璃膠密封后鋁板既起著保護(hù)作用，又起防潮層作用，但在實(shí)際施工中由于搭縫多，涂膠密封這項(xiàng)工作大都疏忽做得不好，外界空氣中的水蒸汽易滲入聚氨酯孔隙中熱脹冷縮造成破壞，因此我們?cè)?995年新建12只大罐的續(xù)建工程保溫中特別注意做好這項(xiàng)工作。

歐空局在1991年發(fā)射的歐洲遙感衛(wèi)星，裝載有兩波段的微波輻射計(jì)，用來(lái)復(fù)原大氣中總的水蒸汽含量，解譯海洋表面溫度受大氣的影響，開(kāi)始了星載微波輻射計(jì)的研究工作等等。

1990年國(guó)際水和水蒸汽性質(zhì)學(xué)會(huì)IAPWS成立了一個(gè)由多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家組成的工作組，研究新的計(jì)算公式。

金陵石化公司煉油廠發(fā)明的“不用水蒸汽的大氣式熱力除氧方法”于1986年3月12日向中國(guó)專利局申請(qǐng)了發(fā)明專利，經(jīng)過(guò)將近五年的審查，中國(guó)專利局于1990年12月12日授予發(fā)明專利權(quán)。

在1984年安全月中查出的18條重大隱患，已整改了10條，象山冶金機(jī)械廠鑄造車間廠房原設(shè)計(jì)起重荷載為8噸，但經(jīng)常超負(fù)荷作業(yè)，造成屋面多處裂縫；水爆房鋼屋架受水蒸汽和煤氣侵蝕，焊縫府蝕嚴(yán)重，水泥掛條外面巳剝落。

1982年11月中旬，工作面上隅角再次出現(xiàn)達(dá)37℃的高溫，同時(shí)有水蒸汽和“掛汗.現(xiàn)象，煤炭自燃征兆已相當(dāng)明顯。

這意味著無(wú)需加防水涂層就足以擋住風(fēng)和雨滴，但對(duì)人體散發(fā)的水蒸汽而言，又足以使之逸散出去，即具有能“呼吸”透濕防風(fēng)雨性能，如1981年鐘紡公司開(kāi)發(fā)的SavinaDP超高密防水織物。

后來(lái)，于1975年和1977年由國(guó)際水蒸汽性質(zhì)協(xié)會(huì)（I APS）先后公布了經(jīng)過(guò)鑒定的粘度和導(dǎo)熱系數(shù)的最新測(cè)試數(shù)據(jù)表〔一川。

1972年2月電解槽預(yù)試途中因槽蓋在90℃濕氯氣及鹽水蒸汽侵襲下，使用不到幾小時(shí)就鼓泡整塊脫落，槽底因水泥養(yǎng)護(hù)質(zhì)量差裂紋多，鹽水滲透，陽(yáng)極頭接縫處及底邊周圍漏出鹽水，與此同時(shí)瀝青被軟化呈菌狀滲出槽底表面。

1972年進(jìn)行了硫化料礦濃密機(jī)的各種覆蓋層在溫度為80℃的含有硫化氫、水蒸汽介質(zhì)中的耐腐蝕試驗(yàn)研究。

自1972年英國(guó)的APV公司和托里（Torry）研究所聯(lián)合研制的第一臺(tái)生產(chǎn)型真空水蒸汽解凍裝置問(wèn)世后，這種解凍方法就進(jìn)入了實(shí)用階段，并在凍品解凍工藝中發(fā)揮了重要作用。

1971年該廠在一個(gè)按兩個(gè)階段減輕臭 蒸濃器的效果氣、飛灰和水蒸汽逸出的方案中，在470噸/ 最先使用PFR蒸濃器的工廠之一是設(shè)日回收爐系統(tǒng)用一臺(tái)PFR蒸濃器代替直接在美國(guó)蒙大拿州的Hoerner Waldorf公司的接觸蒸發(fā)器，并同時(shí)安裝了一臺(tái)省煤器、靜工廠。

中國(guó)自行研究開(kāi)發(fā)的水蒸汽脫附固定床分子篩脫蠟技術(shù)，已有二十多年的歷史，1969年至今先后在南京、燕化煉、大慶煉廠、荊門煉廠和林源煉廠建成五套用于生產(chǎn)輕液蠟或重液蠟的生產(chǎn)裝置。

鍋爐熱力計(jì)算方案多數(shù)參考日方白皮書(shū)，汽機(jī)按簡(jiǎn)化熱力試驗(yàn)（水電部規(guī)范）進(jìn)行，公式參考日方白皮書(shū)，水和水蒸汽狀態(tài)方程用1968年IFC公式。

設(shè)備于1967年投入生產(chǎn)，操作介質(zhì)為焦碳、渣油、油氣和水蒸汽等。

為了適應(yīng)上述變化，我們基于國(guó)際公式化委員會(huì)提出的“工業(yè)用1967年IFC公式，編制通用的水和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)水和水蒸汽熱力性質(zhì)的計(jì)算機(jī)通用求解。

在編制水和水蒸汽熱力性質(zhì)計(jì)算通用程序時(shí)，主要依照工業(yè)用1967年IFC公式，對(duì)其中某些不準(zhǔn)確區(qū)域采用了蘇聯(lián)熱工研究所擬合的公式，且對(duì)公式中個(gè)別系數(shù)做小幅度修改。

IFC公式是由國(guó)際公式化委員會(huì)（IFC）于1967年提出來(lái)的，直到2013年采用的水蒸汽性質(zhì)圖、表就是以IFC公式為基礎(chǔ)的。

水和水蒸汽性質(zhì)表采用1967年IWi公式。

計(jì)算范圍為第六屆國(guó)際水蒸汽性質(zhì)會(huì)議的國(guó)際公式化委員會(huì)（IFC）擬定的“工業(yè)用1967年IFC公式”規(guī)定的整個(gè)區(qū)域。

水和水蒸汽表計(jì)算程序采用當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)的“工業(yè)用1967年IFC公式”作為計(jì)算依據(jù)，能夠計(jì)算水和水蒸汽的飽和溫度、飽和壓力、焓h、熵s、比容v、火用e。

以Baker的流動(dòng)圖為基礎(chǔ)，1961年，Goldman〔得到了絕熱的水蒸汽一水二相流的流動(dòng)圖，使二相流研究進(jìn)入汽一液二相流研究階段。

1960年武大周嫦、楊弘適兩先生采用普通熱水瓶中保存的溫?zé)崴羝麃?lái)處理稽穗,達(dá)到催花毅雄的目的。

我吲扯1959年曾終大搞松針油的生產(chǎn)，將粉碎的針葉，用水蒸汽進(jìn)行蒸餾，餾出液經(jīng)油水分離收集松針油。

某廠在1956年新建一座尾氣吸收塔，投產(chǎn)后，茫茫一股自煙從尾氣煙囪冒出，當(dāng)時(shí)對(duì)其不夠了解，孰為尾氣吸收塔用氨水循環(huán)吸收，必定有水蒸汽產(chǎn)生，自煙就是水蒸汽是不可避免的。

自1954年到2013年短短幾年中就迎檀舉行了雨灰國(guó)際性會(huì)畿來(lái)尊同封諭水和水蒸汽的性耍。

自1954年到2013年短短幾年中就連續(xù)舉行了兩次國(guó)際性會(huì)議來(lái)專門討論水和水蒸汽的性質(zhì)。

自1954年起，由于及氣層核試驗(yàn)，使大氣層水蒸汽和雨水中的氮濃度逐步增加。

1941年德國(guó)Harteck和美國(guó)urey等人提出用水蒸汽和氫交換生產(chǎn)重水，不久在挪威建成世界上第一座氫一水同位素交換法重水生產(chǎn)工廠協(xié)，l。

1929年日本宮田等發(fā)明了鋁陽(yáng)極氧化膜水蒸汽封孔法，1931年歐洲出現(xiàn)了沸水和重鉻酸鉀溶液封閉法，至此為鋁陽(yáng)極化工業(yè)化奠定了實(shí)用技術(shù)基礎(chǔ)。

1904年德國(guó)人莫利哀提出水蒸汽的焓熵圖。

16.1904年德國(guó)人莫利哀提出水蒸汽焓一熵圖。

1895年初，威爾遜采用愛(ài)特肯（J．Aitken）創(chuàng)造的方法：愛(ài)特肯早在1880年就發(fā)現(xiàn)，火焰升起的氣體，可以引起飽和氣體中水蒸汽沉積，愛(ài)特肯把能讓水蒸汽自行凝結(jié)的裝置稱之為“記塵計(jì)”

1705年英國(guó)的鐵匠紐可門制成了第一臺(tái)礦井抽水蒸汽機(jī)。

《化學(xué)工程名詞》第一版。 2100433B