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蒸汽的分類

作者:技術部 來源:上海疏水閥門 日期:2017-05-02
       
       如果水吸收到了超過需要達到沸點的熱量,就會蒸發成氣態的蒸汽。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-溫度之間的關系
      當水被加熱到沸點(顯熱)后,將會吸收更多的熱量(潛熱)來蒸發,從而形成干蒸汽。如果這種蒸汽再被加熱到熱飽和點以上,它就變成了過熱蒸汽(顯熱)。

蒸汽壓力與溫度之間的關系
       
    利用飽和蒸汽加熱
飽和蒸汽具有很多優點,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,其中的一些優點如下:
特點 優點
利用潛熱快速,均勻的加熱 提高產品質量和生產效率
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品必須牢記以下幾點:
1.如果在加熱過程中如果不使用干飽和蒸汽可能會造成產品加熱效率降低,和常識相反的是,鍋爐所產生的蒸汽往往都不是干蒸汽,而是包含著一些沒有完全蒸發的水分子的濕蒸汽。
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.重的冷凝水會從蒸汽中落下并且被管道底部的疏水閥排出,但是夾帶著小水滴的濕蒸汽還是會降低產品的換熱效率。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造成壓力的損失,因此也會導致蒸汽溫度的相應損失。
 
濕蒸汽
鍋爐所產生的蒸汽是最常見的濕蒸汽產生形式,它生產出的蒸汽中會夾帶沒有完全蒸發的水分子,從而產生潮濕的蒸汽。即使是最好的鍋爐生產出的蒸汽一般也有3%~5%的濕度。由于水是以接近飽和狀態的情況下蒸發的,因此水都是以霧氣和漂浮的小水滴形式存在的,它會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將蒸汽中的水份排除。
 
過熱蒸汽
如果蒸汽在超過了濕蒸汽和飽和蒸汽的溫度下繼續加熱,就會產生過熱蒸汽。它具有比飽和蒸汽更高的溫度和更低的密度。過熱蒸汽一般應用于推動渦輪發動機等,而非通常的傳熱設備。
 
利用過熱蒸汽驅動渦輪的優勢。
為了保證驅動設備不會因為冷凝水受損,因此一般使用過熱蒸汽。
為了提高熱效率和工作能力,例如:在低壓蒸汽下的過熱度達到極大的比容,甚至真空的情況。
供給和排放時都使用過熱蒸汽有個明顯的優點就是在蒸汽驅動設備的時候不會產生冷凝水,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聯的。因此提高了過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。
利用過熱蒸汽加熱的缺點
特點 缺點
傳熱系數低 生產效率低下 需要較大的傳熱面積
不能夠通過壓力的控制來調控蒸汽溫度 過熱蒸汽需要保證較高的運輸速度,不然熱量會從系統中損失從而導致溫度的下降。
使用顯熱來傳遞熱能 溫度的下降可能對產品造成不利的影響
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,飽和蒸汽比過熱蒸汽更適合作為熱源。另外一方面來看,它還具另外一個優勢,高溫蒸氣可以在無氧環境下作為一個直接加熱源。過熱蒸汽在食品加工行業方面,例如烹煮、烘干等的相關應用研究也在進行中。
 
超臨界水
超臨界水顧名思義就是指超越了臨界點的水:22.1MPa,374℃(3208 psia,705°F)。在臨界點上,蒸汽的潛熱為零。而且它的比容無論是在液體或是氣體都是一樣的。也就是說,水在超過了臨界點的的壓力和溫度的情況下既不是液體也不是氣體。
超臨界水是發電廠為了得到更高的效率而用來驅動渦輪機的介質。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溶劑,目前,超臨界水的研究也正在不斷的進行之中。


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