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过热蒸汽与饱和蒸汽的区别

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过热蒸汽与饱和蒸汽的区别

        过热蒸汽饱和蒸汽的区别在于它们的热力学状态饱和蒸汽是指在一定压力下,液体与气体同时存在于一个平衡状态。在这种状态下,液体会不断蒸发,而气体则会不断凝结,直到两者达到一个动态平衡。此时,蒸汽的温度和压力是固定的,称为饱和温度饱和压力。平衡初期的蒸汽是湿饱和蒸汽,继续加热至饱和水中的水分完全蒸发后会形成干饱和蒸汽,蒸汽从湿饱和到干饱和的过程中温度是不增加的(即湿饱和到干饱和过程中温度保持不变),干饱和蒸汽在定压条件下继续加热则温度会上升,成为过热蒸气,过热蒸气中绝不含液滴或液雾,属于实际气体。

通俗的讲:

        1、水在一定压力下,加热至沸腾,水就开始气化,也就逐渐变为蒸汽,这时蒸汽的温度也就等于饱和温度。这种状态的蒸汽就称为饱和蒸汽。

        一定的压力下的水对应一个饱和温度。这个温度与其所受压力大小有关,压力愈大,则饱和温度也就越高;反之,压力小,则饱和温度也低。例如压力为0.10MPa(1atm)时,其饱和温度为99.09°C;压力为4.05MPa(40atm)时,其饱和温度为249.18°C;压力10.13MPa(100atm)时,其饱和温度为309.53°C。

饱和蒸汽压力与温度对照表

        2、把饱和蒸汽继续进行加热,其温度将会升高,并超过该压力下的饱和温度。这种超过饱和温度的蒸汽就称为过热蒸汽。在这种状态下,蒸汽的温度和压力不再是固定的,而是随着热量的增加而增加。过热蒸汽具有更高的热能热容量

        3、过热蒸汽与饱和蒸汽的热量对比

        从上表1可以看出,在大气压下,即压力1.013 bar a(0 bar g) 、温度300℃的过热蒸汽,其蒸汽焓hg = 3278 kJ /kg (过热蒸汽表)

        从上表2可以看出,在大气压下,即压力1.013 bar a(0 bar g) 、温度100℃的饱和蒸汽,其蒸汽焓hg = 2676 kJ /kg (饱和蒸汽表)

        两者过热部分的焓 = 3278 – 2676=602kJ /kg

        这样看起来好像过热蒸汽比饱和蒸汽可利用的能量多了,但是实际上,利用过热蒸汽来加热,效率非常低。这是因为过热蒸汽必须先冷却到饱和温度才能释放出蒸发焓,从过热蒸汽冷却到饱和温度所放出的热量与蒸发焓相比来说很小。如果蒸汽过热度很小,这很小的一部分热量比较容易释放出来,但是过热度很大的时候,冷却的时间相对要长很多,而且,在这段时间内仅能放出很少一部分热量。在实际的换热设备中,使用过热蒸汽会在换热设备内形成干墙,干墙区会很快结垢,造成管壁超温导致管子失效。因此,尽管相同压力下的过热蒸汽的温度是高于饱和蒸汽的,但它的加热能力要远低于饱和蒸汽。

        所以在实际生产中,电厂生产出来的高温高压的过热蒸汽,都需要先通过减温减压站系统,

        把过热蒸汽变成饱和蒸汽以后,再输送给各用户使用,过热蒸汽只有在冷却到饱和状态时,才能释放出最有用的潜热。使用过热蒸汽材质的要求更高;使用过热蒸汽时需要的换热面积大,因为加热主要用的是蒸汽的冷凝潜热,需要很大的换热面积来将过热蒸汽冷却为饱和蒸汽,这部分面积就浪费了。根据实际经验,如果过热度每增加2℃,则换热器需要增加1%的换热面积。一般不推荐使用过热度超过10℃的过热蒸汽,主要是因为换热面积不成比例以及经济性差,而且易造成设备结垢损坏设备

综上所述:

        过热蒸汽与饱和蒸汽的区别在于温度、热量、压强、能量传递方式和应用场景等方面。

        1.温度不同:过热蒸汽的温度高于饱和蒸汽的温度,即过热蒸汽的温度高于其饱和温度。例如,水在100℃时达到饱和蒸汽,而在100℃以上,水变为过热蒸汽。

        2. 热量不同:过热蒸汽比饱和蒸汽具有更多的热量,即过热蒸汽的比焓值高于饱和蒸汽的比焓值。例如,1kg的饱和蒸汽和1kg的过热蒸汽,尽管它们的温度相同,但过热蒸汽具有更多的热量。

        3. 压强不同:在相同温度下,过热蒸汽的压强高于饱和蒸汽的压强。例如,水在100℃时的饱和蒸汽压强为1个大气压,而水的过热蒸汽压强则高于1个大气压。

        4. 能量传递方式不同:过热蒸汽传递热量的方式是通过对物体的直接加热,而饱和蒸汽传递热量的方式是通过热量的相变,即水蒸气的液化过程来完成。例如,在汽轮机中,过热蒸汽直接加热涡轮发电机,而饱和蒸汽相变热传递热量。

        5. 应用场景不同:由于过热蒸汽具有更高的温度和压力,适用于一些需要高温高压的应用场景,如汽轮机、高压锅炉等;而饱和蒸汽适用于一些相对较低温度、较低压力的应用场景,如加热、干燥、蒸煮等。

文章内容来源自“化育万物”,目的在于传递分享更多信息。

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