Ezt a témát ugye én vetettem fel.
Írtam már nektek is hogy előszedtem apám közel 20 éve porosodó gőzgépmodelleit és újra életet leheltem beléjük. Voltam már velük 2 bemutatón, összejöttem mostani (főleg hajós) gőzgépmodellezőkkel. Az ő fórumukon kérdezte valaki, miért tartják akkora mumusnak a gőzkazánt, mikor annál sokkal nagyobb nyomáson is baj nélkül üzemeltetnek nyomástartó edényeket. (Levegőtartály, tűzoltópalack, stb.)
Agyaltam a dolgon, és a következőkre jutottam:
A kazánban az előzőekkel ellentétben halmazállapotváltozás zajlik le. Vízből lesz gőz. Az állapotváltozás ideje alatt a hőmérséklet állandó nyomáson nem változik, a vízé megegyezik a gőzével. (Rejtett hő.)
Zárt térben azonban a gőzfejlődés miatt nő a nyomás. A nyomás növekedésével nő a forráspont. (Kukta.) Minden hőmérséklethez tartozik egy nyomásérték ahol a rendszer egyensúlyban van. Ilyenkor a gőz telített, nem képes több vízpárát befogadni. Ha most egy valamilyen kazánsérülés miatt a nyomás hirtelen leesik, a fenti hőmérséklet-nyomás egyensúly felborul és igyekszik helyreállni. Ez a bevitt energia (rejtett hő) miatt gőzirányba történik. A kialakult kisebb nyomáson immár túlhevítetté vált víz robbanásszerűen gőzzé alakul és ez okozza a kazánrobbanást. Persze a max. 2-2.5 atm nyomáson üzemelő modelleknél ez ritkán fordul elő...
Érdekelt még, hogy függ a hőmérséklet a nyomástól. Én is ráakadtam a Wikipédián a Clausius–Clapeyron-egyenletre.
http://hu.m.wikipedia.org/wiki/Clausius–Clapeyron-egyenlet
Én ebből a következőket tudtam leszűrni:
1. A hőmérséklet növelésével a nyomás exponenciálisan nő.
2. Az egyenletet a gyakorlati számításokhoz integrálni kell.
3. Az integráláshoz kell egy C állandó, amit gyakorlati méréssel lehet meghatározni. :(
Az 1. pontból következik amit már máshol is olvastam: Egyre kevesebb plusz hőközléssel érhetünk el egyre nagyobb nyomást. Vagyis nagyobb nyomáson a gőzgép gazdaságosabban üzemeltethető. Ez elméletileg 373 celsiusig igaz, ahol a víz szuperkritikus állapotba kerül. Itt a nyomás 217 bar.
http://hu.m.wikipedia.org/wiki/Hármaspont#A_szuperkritikus_v.C3.ADz
A 3. pontból meg az következik hogy tovább kutakodtam. Így akadtam rá egy jó közelítő értéket adó formulára, amivel egyszerűen kiszámolható az adott nyomáshoz tartozó hőmérséklet.
http://www.ajdesigner.com/phpvaporpressure/l_water_vapor_pressure_equation_temperature.png
Itt T a hőmérséklet Celsius fokban, P a nyomás hgmm-ben, A=8.14019, B=1810.94, C=244,485. Ezek az állandók a víz 99-374 fok Celsius közötti hőmérsékletén érvényesek.
Ezt a képletet egy kicsit átalakítottam. A P-t megszoroztam 760-al és hozzáadtam 1-et. Valamint A B C-t behelyettesítve:
T= 1810.94/(8.14019-log(760*(P+1)))-244.485
Így a feszmérő által mutatott nyomást lehet megadni atmoszférában, ami légköri nyomáson 0. Az így kiszámolt hőmérséklet értékek 0-2.5 atm között:
0-99.84 fok C, 0.5-111.77, 1-120.75, 1.5-128.03, 2-134.19, 2.5-139.57.
Ezeket az 50g-vel számoltam ki. Beírtam az egyenletet az Y szerkesztőbe, grafikusan ábrázoltam és megnéztem a hozzá tartozó táblázatot (Table) ahol tetszőleges tartomány és lépésköz állítható be.
Ha gondoljátok (Ext :) ) lehetne írni (esetleg) (közösen(!)) egy 15C programot a témában ami letárolja az állandókat, bekéri a nyomást és számol.
A fenti egyenletről és együtthatóiról itt is olvashattok.
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Antoine_equation
Egyébként meg a fenti dolog főleg úgy jött össze hogy mostanában taxizgatok, tabletem van és nap közben van ifőm vele szarókázni. :)