Tartalom:

Ha forráspontja fölé melegített vízről van szó, gőzzé válik, vagy gáz halmazállapotú vízzé válik. Azonban nem minden gőz azonos. A gőz tulajdonságai nagymértékben változnak attól függően, hogy milyen nyomásnak és hőmérsékletnek van kitéve.

A Main Applications for Steam cikkben különféle alkalmazásokat tárgyalunk, amelyekben gőzt használnak. A következő részben megvitatjuk az ezekben az alkalmazásokban használt gőzfajtákat.

A víz és a gőz nyomás-hőmérséklet viszonya

Kattintson egy szóra az animáció megtekintéséhez.

special

Telített (száraz) gőz keletkezik, amikor a vizet forráspontra (érzékeny hőre) melegítjük, majd további hővel (látens hő) elpárologtatjuk. Ha ezt a gőzt később a telítési pont fölé melegítik, akkor túlhevített gőzzé válik (érzékeny hő).

Telített gőz

Amint azt a grafikon tetején található fekete vonal jelzi, telített gőz lép fel olyan nyomásokon és hőmérsékleteken, amelyek mellett a gőz (gáz) és a víz (folyadék) együtt létezhet. Más szavakkal, ez akkor fordul elő, amikor a víz párolgási tartománya megegyezik a kondenzációs tartománnyal.

A fűtéshez telített gőz alkalmazásának előnyei

A telített gőznek számos olyan tulajdonsága van, amelyek nagy hőforrássá teszik, különösen 100 ° C (212 ° F) és magasabb hőmérsékleten. Néhány ezek közül:

Ingatlan Előny
Kiegyensúlyozott fűtés látens hőátadással és sebességgel Javítja a termelékenységet és a termékek minőségét
A nyomás szabályozhatja a hőmérsékletet A hőmérséklet gyorsan és pontosan beállítható
Magas hőátadási tényező A szükséges hőátadási terület kisebb, ami lehetővé teszi a berendezés kezdeti költségeinek csökkentését
Vízből származik Tiszta, biztonságos és olcsó

Ezt követően telített gőzzel történő melegítéskor a következőket kell szem előtt tartani:

  • A fűtési hatékonyság csökkenthető, ha a fűtési folyamatokhoz nem csak gőzt használnak. A közönséges felfogással ellentétben gyakorlatilag nem minden kazánban keletkező gőz száraz gőz, hanem nedves gőz, amely tartalmaz néhány nem párologtatott vízmolekulát.
  • A sugárzás által okozott hőveszteség a gőz egy részének kondenzálódását okozza. Ezért a keletkező nedves gőz még nedvesebbé válik, és több kondenzátum is keletkezik, amelyet a megfelelő helyekre történő gőzcsapdák telepítésével kell eltávolítani.
  • A nehezebb kondenzátum leesik a gőz áramlásából, és kondenzátum lábakon és gőzfogókon keresztül eltávolítható. A behatolt nedves gőz azonban csökkenti a fűtés hatékonyságát, és a felhasználási vagy elosztási helyen leválasztó állomásokon keresztül kell eltávolítani.
  • Az a gőz, amely nyomásveszteséget okoz a csővezeték túlzott súrlódása miatt stb., Szintén ennek megfelelő hőmérséklet-veszteséget eredményezhet.

Nedves gőz

Ez a növényekben tapasztalható leggyakoribb gőzforma. Amikor a gőzt kazán segítségével állítják elő, általában nedvességet tartalmaz a nem párologtatott vízrészecskékből, amelyek a gőzelosztó vezetékekbe kerülnek. Még a legjobb kazánok is képesek 3–5% nedvességet tartalmazó gőzt leadni. Abban a pillanatban, amikor a víz a telítettség állapotához közeledik és elpárologni kezd, általában a víz kis része, általában cseppek formájában, bekerül a gőzáramba, és az elosztási pontokba kerül. Ez az egyik kulcsfontosságú pont, ami miatt a kondenzátumot elválasztják az elosztóvezetékből.

Túlhevített gőz

A túlhevített gőzt telített vagy nedves gőz túlhevítése hozza létre, hogy elérje a telítettségnél magasabb pontot. Ez azt jelenti, hogy ez egy olyan gőz, amely magasabb hőmérsékletet és kisebb sűrűséget tartalmaz, mint a telített gőz azonos nyomáson. A túlhevített gőzt elsősorban impulzus-mozgású alkalmazásokhoz, például turbinákhoz használják, és általában nem használják hőátadási alkalmazásokhoz.

A túlhevített gőz turbinák meghajtásának előnyei:

  • Gőzszárazság fenntartása gőzüzemű berendezéseknél, ahol a teljesítményt a kondenzátum jelenléte befolyásolja
  • A hőhatékonyság és a munkaképesség javítása érdekében pl. Nagyobb változások elérése a túlhevített állapot térfogatában alacsonyabb nyomáson, még vákuum alatt is.

Előnyös mind a gőzellátás, mind a gőzkibocsátás során, túlhevített állapotban, mivel a gőzhajtású berendezésekben a normál működés során nem keletkezik kondenzátum, így minimalizálva az erózió vagy a szénsaverózió károsodásának kockázatát. Továbbá, mivel a turbina elméleti hőhatékonyságát a turbina be- és kimeneténél az entalpia értékéből számítják ki, a túlmelegedés mértékének növelése, valamint a nyomás növeli az entalpiát a turbina bemeneténél, ezért mindkettő hatékony a hőhatékonyság javításában.

A túlhevített gőz fűtéshez való használatának hátrányai:

Ingatlan Hátrány
Alacsony hőátadási tényező Csökkenti a termelékenységet
A hőátadáshoz nagyobb felületre van szükség
Változtatható hőmérséklet állandó nyomás mellett is A túlhevített gőz megköveteli a nagy sebesség fenntartását, különben a hőmérséklet csökken, mivel a rendszer elveszíti a hőt
Érzékeny hő, amelyet hőátadáshoz használnak A hőmérsékletesés negatívan befolyásolhatja a termék minőségét
A hőmérséklet rendkívül magas lehet Erősebb anyagokra lehet szükség a berendezések gyártásához, amelyek magasabb kezdeti költséget igényelnek.

Ezen és egyéb okok miatt a telített gőz előnyös a hőcserélőkben és más hőátadó berendezésekben a túlhevített gőz helyett fűtőközegként. Másrészről, abból a szempontból, hogy hőforrásként használják közvetlen fűtéshez magas hőmérsékletű gázként, van néhány előnye a forró levegővel szemben, mivel oxigénmentes körülmények között fűtőforrásként használható. Ugyanígy kutatást végeznek a túlhevített gőz felhasználásával az élelmiszer-feldolgozó iparokban, például a főzésben és a szárításban.

Szuperkritikus víz

A szuperkritikus víz olyan állapotban lévő víz, amely meghaladja a kritikus pontját: 22,1 bar, 374 ° C (3208 psia, 705 ° F). A kritikus pontban a látens gőzhő nulla, és fajlagos térfogata pontosan megegyezik attól függetlenül, hogy gáznak vagy folyadéknak tekintjük-e. Más szavakkal, a kritikus pontjánál magasabb nyomáson és hőmérsékleten lévő víz megkülönböztethetetlen állapot, amelyben nem folyadék vagy gáz.

Szuperkritikus vizet használnak a nagyobb hatékonyságot igénylő erőművek turbináinak meghajtására. A szuperkritikus víz kutatása során hangsúlyt fektetnek folyékony és gáz tulajdonságú folyadékként történő felhasználására, különös tekintettel arra, hogy kémiai reakciókban oldószerként használható.

Különböző vízállapotok

Telítetlen víz

Ez a víz a legismertebb állapotában. Az emberi test súlyának körülbelül 70% -a víz. A víz folyékony formájában a hidrogénkötések összetartják a hidrogénmolekulákat. Ennek eredményeként a telítetlen víz viszonylag sűrű, tömör és stabil szerkezetű.

Telített víz

A gőzzel telített molekulák láthatatlanok. Ha egy csőből történő szellőzés révén telített gőz kerül a légkörbe, annak egy része kondenzálódik, hőjét a környező levegőbe továbbítva, és fehér gőzfelhők (kis vízcseppek) képződnek. Amikor a gőz magában foglalja ezeket az apró vízcseppeket, nedves gőznek hívják.

Gőzrendszerben a gőzcsapdák által felszabadított gőzt általában tévesen telített (élő) gőznek tévesztik, míg valójában villámgőz. A kettő közötti különbség az, hogy a telített gőz azonnal nem látható a cső kimeneténél, míg a villámgőz kis vízcseppeket tartalmaz, amelyek a környezet hatására keletkeznek.

Túlhevített gőz

Amíg megőrzi túlhevített állapotát, a túlhevített gőz akkor sem kondenzálódik, ha érintkezik a légkörrel és annak hőmérséklete csökken. Ennek eredményeként nem képződnek gőzfelhők. A túlhevített gőz ugyanabban a nyomásban több hőt tárol, mint a telített gőz, és molekuláinak mozgása sokkal gyorsabb, ezért kisebb a sűrűsége (vagyis fajlagos térfogata nagyobb).

Szuperkritikus víz

Bár vizuális megerősítéssel nem lehet azonosítani, ez a víz olyan formában, amelyben sem folyékony, sem nem gáz. Az általános elképzelés egy molekuláris mozgás, amely közel áll a gázhoz, és egy sűrűség, amely közel áll a folyadékhoz.