1.蒸汽作為傳熱介質的優點w蒸汽的熱容量高,和液體傳熱介質相比,在輸送同樣的熱量時,蒸汽系統的管道較小,這也意味著較低的費用。
w蒸汽管線重量相對較輕,可以減少管道的支撐費用。
w在蒸汽管道中,只要有壓力降就有流動,因此不需要循環泵的費用。
w蒸汽系統彈性大,在一定的范圍內可以根據需要增加或減小負載。
w蒸汽使用二通控制閥就能控制,從而避免使用三通閥。
w從使用角度看,蒸汽到介質的傳熱系數通常是從水到介質的2倍,因此可以使傳熱設備更加緊湊。此外,蒸汽傳熱表面不存在溫度梯度,蒸汽充滿的空間溫度使相同的。
2.過熱蒸汽如果飽和蒸汽經過溫度更高的換熱面,則蒸汽的溫度會高于其蒸發溫度,此時蒸汽稱為過熱蒸汽,高于飽和蒸汽的溫度稱為過熱度。
過熱蒸汽有其本身的應用領域,如用在發電機組的透平,通過噴嘴至電機,推動電機轉動。但是過熱蒸汽很少用于工業制程的熱量傳遞過程,這是因為過熱蒸汽在冷凝釋放蒸發焓之前必須先冷卻到飽和溫度,很顯然,與飽和蒸汽的蒸發焓相比,過熱蒸汽冷卻到飽和溫度釋放的熱量是很小的,從而會降低工藝制程設備的性能。
3.蒸汽干度在一定壓力下的沸騰點溫度產生的蒸汽稱為干飽和蒸汽,此時干度為1。但實際應用中很難產生100%的干蒸汽,通常都帶有一定量的水滴。如果蒸汽中含有10%質量的水分,則蒸汽為90%的干度,即蒸汽干度為0.9。因此實際的濕蒸汽蒸發焓不是蒸汽表上所顯示的hfg,而為干度x和hfg的乘積:實際蒸發焓=蒸發焓x干度
4.蒸汽和焓的概念蒸汽是水的汽態表現形式。產生蒸汽需要把水加熱至沸騰點,如果繼續加熱則沸騰水變為蒸汽。這兩個過程涉及以下的幾個能量術語:
w液態焓或顯熱
這部分能量是指將水加熱至沸騰點所需要的熱量,此時加熱的熱量只改變水的溫度,通常用符號hf表示。將1 kg的水從0°C加熱到沸騰點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。
w蒸發焓或蒸發潛熱
指將沸騰溫度下的水全部轉化成蒸汽所需的熱量,通常用符號hfg表示。當熱量加入時,水/蒸汽混合物的溫度沒有改變,所有的熱量用來將液態(水)轉變為氣態(蒸汽),發生相變。蒸發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的水蒸發成為1kg 100°C的蒸汽。
w全熱能
指蒸汽中所有的能量,是液態焓和蒸發焓的總和,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的水完全轉化為100°C的蒸汽需要的全熱能為419 + 2257 = 2676 kJ。
當蒸汽在工藝過程傳遞熱量時,首先傳遞的是蒸發焓,這也是能實際應用到的熱量。此時蒸汽冷凝成同溫度下的水,稱為冷凝水。
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