作者:上疏點(diǎn)擊數:發(fā)布時(shí)間:2017-05-02
如果水吸收到了超過(guò)需要達到沸點(diǎn)的熱量,就會(huì )蒸發(fā)成氣態(tài)的蒸汽。然而,并非所有的蒸汽都是相同的。蒸汽的性能很大程度上取決于它的壓力和溫度。
水與蒸汽:壓力-溫度之間的關(guān)系
當水被加熱到沸點(diǎn)(顯熱)后,將會(huì )吸收更多的熱量(潛熱)來(lái)蒸發(fā),從而形成干蒸汽。如果這種蒸汽再被加熱到熱飽和點(diǎn)以上,它就變成了過(guò)熱蒸汽(顯熱)。
利用飽和蒸汽加熱
飽和蒸汽具有很多優(yōu)點(diǎn),特別是在100°C (212 ° F)及以上的溫度下,這使得它成為了出色的熱源,其中的一些優(yōu)點(diǎn)如下:
特點(diǎn) | 優(yōu)點(diǎn) |
利用潛熱快速,均勻的加熱 | 提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 |
控制壓力就可以控制溫度 | 可以迅速的確定和控制溫度 |
傳熱系數高 | 要求傳熱面積相對較小,能夠有效的減少初期的設備投入 |
原料是水 | 安全清潔且低成本 |
使用飽和蒸汽加熱產(chǎn)品必須牢記以下幾點(diǎn):
1.如果在加熱過(guò)程中如果不使用干飽和蒸汽可能會(huì )造成產(chǎn)品加熱效率降低,和常識相反的是,鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽往往都不是干蒸汽,而是包含著(zhù)一些沒(méi)有完全蒸發(fā)的水分子的濕蒸汽。
2.熱輻射的熱量損失使得一些蒸汽凝結,因此濕蒸汽會(huì )更加潮濕,并且形成冷凝水。因此,必須在管道適當的部位安裝疏水閥從而將冷凝水排出。
3.重的冷凝水會(huì )從蒸汽中落下并且被管道底部的疏水閥排出,但是夾帶著(zhù)小水滴的濕蒸汽還是會(huì )降低產(chǎn)品的換熱效率。因此,必須在管道的某些部位安裝汽水分離器。
4.由于蒸汽在管道中的摩擦等會(huì )造成壓力的損失,因此也會(huì )導致蒸汽溫度的相應損失。
濕蒸汽
鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽是最常見(jiàn)的濕蒸汽產(chǎn)生形式,它生產(chǎn)出的蒸汽中會(huì )夾帶沒(méi)有完全蒸發(fā)的水分子,從而產(chǎn)生潮濕的蒸汽。即使是最好的鍋爐生產(chǎn)出的蒸汽一般也有3%~5%的濕度。由于水是以接近飽和狀態(tài)的情況下蒸發(fā)的,因此水都是以霧氣和漂浮的小水滴形式存在的,它會(huì )夾雜在上升的蒸汽之中,這也就是為什么我們要使用汽水分離器來(lái)將蒸汽中的水份排除。
過(guò)熱蒸汽
如果蒸汽在超過(guò)了濕蒸汽和飽和蒸汽的溫度下繼續加熱,就會(huì )產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。它具有比飽和蒸汽更高的溫度和更低的密度。過(guò)熱蒸汽一般應用于推動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機等,而非通常的傳熱設備。
利用過(guò)熱蒸汽驅動(dòng)渦輪的優(yōu)勢。
為了保證驅動(dòng)設備不會(huì )因為冷凝水受損,因此一般使用過(guò)熱蒸汽。
為了提高熱效率和工作能力,例如:在低壓蒸汽下的過(guò)熱度達到極大的比容,甚至真空的情況。
供給和排放時(shí)都使用過(guò)熱蒸汽有個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)就是在蒸汽驅動(dòng)設備的時(shí)候不會(huì )產(chǎn)生冷凝水,這樣就能有效的避免由于碳酸侵蝕和腐蝕設備的危險。此外,汽輪機的理論熱效率是和其出口和入口的焓值相關(guān)聯(lián)的。因此提高了過(guò)熱蒸汽的壓力就等于提高汽輪機入口方向的焓值,從而有效提供了熱效率。
利用過(guò)熱蒸汽加熱的缺點(diǎn)
特點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
傳熱系數低 | 生產(chǎn)效率低下 需要較大的傳熱面積 |
不能夠通過(guò)壓力的控制來(lái)調控蒸汽溫度 | 過(guò)熱蒸汽需要保證較高的運輸速度,不然熱量會(huì )從系統中損失從而導致溫度的下降。 |
使用顯熱來(lái)傳遞熱能 | 溫度的下降可能對產(chǎn)品造成不利的影響 |
溫度可能非常高 | 需要建設堅固的設備,因此需要較高的初期投入 |
由于這些原因,在熱交換器中,飽和蒸汽比過(guò)熱蒸汽更適合作為熱源。另外一方面來(lái)看,它還具另外一個(gè)優(yōu)勢,高溫蒸氣可以在無(wú)氧環(huán)境下作為一個(gè)直接加熱源。過(guò)熱蒸汽在食品加工行業(yè)方面,例如烹煮、烘干等的相關(guān)應用研究也在進(jìn)行中。
超臨界水
超臨界水顧名思義就是指超越了臨界點(diǎn)的水:22.1MPa,374℃(3208 psia,705°F)。在臨界點(diǎn)上,蒸汽的潛熱為零。而且它的比容無(wú)論是在液體或是氣體都是一樣的。也就是說(shuō),水在超過(guò)了臨界點(diǎn)的的壓力和溫度的情況下既不是液體也不是氣體。
超臨界水是發(fā)電廠(chǎng)為了得到更高的效率而用來(lái)驅動(dòng)渦輪機的介質(zhì)。超臨界水還具有氣體和液體的兩種特性,并且它非常的適宜作為化學(xué)溶劑,目前,超臨界水的研究也正在不斷的進(jìn)行之中。