蒸汽相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)
1. 蒸汽:作為傳熱介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是 蒸汽的熱容量高,和液體傳熱介質(zhì)相比,在輸送同樣的熱量時(shí),蒸汽系統(tǒng)的管道較小,這也意味著較低的費(fèi)用。 蒸汽管線重量相對(duì)較輕,可以減少管道的支撐費(fèi)用。 在蒸汽管道中,只要有壓力降就有流動(dòng),因此不需要循環(huán)泵的費(fèi)用。 蒸汽系統(tǒng)彈性大,在一定的范圍內(nèi)可以根據(jù)需要增加或減小負(fù)載。 蒸汽使用二通控制閥就能控制,從而避免使用三通閥。 從使用角度看,蒸汽到介質(zhì)的傳熱系數(shù)通常是從水到介質(zhì)的2倍,因此可以使傳熱設(shè)備更加緊湊。此外,蒸汽傳熱表面不存在溫度梯度,蒸汽充滿的空間溫度是相同的。
2. 過(guò)熱蒸汽 :如果飽和蒸汽經(jīng)過(guò)溫度更高的換熱面,則蒸汽的溫度會(huì)高于其蒸發(fā)溫度,此時(shí)蒸汽稱為過(guò)熱蒸汽,高于飽和蒸汽的溫度稱為過(guò)熱度。 過(guò)熱蒸汽有其本身的應(yīng)用領(lǐng)域,如用在發(fā)電機(jī)組的透平,通過(guò)噴嘴至電機(jī),推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是過(guò)熱蒸汽很少用于工業(yè)制程的熱量傳遞過(guò)程,這是因?yàn)檫^(guò)熱蒸汽在冷凝釋放蒸發(fā)焓之前一定要先冷卻到飽和溫度,很顯然,與飽和蒸汽的蒸發(fā)焓相比,過(guò)熱蒸汽冷卻到飽和溫度釋放的熱量是很小的,從而會(huì)降低工藝制程設(shè)備的性能。
3. 蒸汽干度: 在一定壓力下的沸騰點(diǎn)溫度產(chǎn)生的蒸汽稱為干飽和蒸汽,此時(shí)干度為1。但實(shí)際應(yīng)用中很難產(chǎn)生 的干蒸汽,通常都帶有一定量的水滴。如果蒸汽中含有10%質(zhì)量的水分,則蒸汽為90%的干度,即蒸汽干度為0.9。因此實(shí)際的濕蒸汽蒸發(fā)焓不是蒸汽表上所顯示的hfg,而是干度x和hfg的乘積,即計(jì)算公式為:實(shí)際蒸發(fā)焓 = 蒸發(fā)焓 x 干度
4. 蒸汽和焓的概念: 蒸汽是水的汽態(tài)表現(xiàn)形式。產(chǎn)生蒸汽需要把水加熱至沸騰點(diǎn),如果繼續(xù)加熱則沸騰水變?yōu)檎羝?。這兩個(gè)過(guò)程涉及以下的幾個(gè)能量術(shù)語(yǔ):液態(tài)焓或顯熱 這部分能量是指將水加熱至沸騰點(diǎn)所需要的熱量,此時(shí)加熱的熱量只改變水的溫度,通常用符號(hào)hf表示。將1 kg的水從0°C加熱到沸騰點(diǎn)的熱量可從蒸汽表上讀取。例如,在大氣壓下(0 bar g),水的沸點(diǎn)為100°C,則將1 kg的水從0°C加熱到100°C所需的熱量為419 kJ。 蒸發(fā)焓或蒸發(fā)潛熱 指將沸騰溫度下的水全部轉(zhuǎn)化成蒸汽所需的熱量,通常用符號(hào)hfg表示。當(dāng)熱量加入時(shí),水/蒸汽混合物的溫度沒(méi)有改變,所有的熱量用來(lái)將液態(tài)(水)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)(蒸汽),發(fā)生相變。蒸發(fā)1 kg沸騰溫度下的水所需的熱量可從蒸汽表上讀取。例如,在大氣壓下(0 bar g),需要2257 kJ的熱量將1 kg 100°C的水蒸發(fā)成為1kg 100°C的蒸汽。 全熱能 指蒸汽中所有的能量,是液態(tài)焓和蒸發(fā)焓的總和,用hg表示。全熱能也可從蒸汽表上讀取。例如,在大氣壓下(0 bar g),1 kg 0°C的水完全轉(zhuǎn)化為100°C的蒸汽需要的全熱能為419 + 2257 = 2676 kJ。 當(dāng)蒸汽在工藝過(guò)程傳遞熱量時(shí),首先傳遞的是蒸發(fā)焓,這也是能實(shí)際應(yīng)用到的熱量。此時(shí)蒸汽冷凝成同溫度下的水,稱為冷凝水。
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