Noţiuni de bază despre abur: aburul uscat saturat şi aburul umed nesaturat
Descoperiţi diferenţa dintre aburul uscat saturat şi aburul umed nesaturat. Care sunt avantajele şi unde îl utilizaţi?
Abur saturat, nesaturat, uscat, umed, flash, supercritic şi superîncălzit… Există multe aspecte care indică faptul că nu tot aburul este acelaşi. Aşadar, aplicaţia defineşte de ce tip de abur aveţi nevoie?
Proprietăţile depind de volum, presiune şi temperatură. Aceasta înseamnă că aplicaţia defineşte tipul de abur de care aveţi nevoie.
Să vedem care sunt diferitele tipuri de abur care există, precum şi avantajele şi dezavantajele lor.
Abur saturat sau uscat
Aburul saturat sau uscat este tipul de abur pe care îl obţinem dacă toate moleculele de apă rămân în stare gazoasă. Gândiţi-vă la un ceainic, de exemplu, care fluieră când este gata. Aburul nu iese liber, deoarece presiunea este controlată pentru utilizarea prevăzută. Uneori vedeţi că iese o ceaţă din fierbător: acesta este aburul uscat.
Aburul uscat îşi pierde o parte din energie atunci când este eliberat în atmosfera mai rece. El transferă energia respectivă în aerul ambiant, făcându-l să condenseze, fiind vizibil sub formă de ceaţă. Cu alte cuvinte: produceţi abur uscat prin încălzirea apei într-o cameră închisă.
Temperatura aburului este apropiată de punctul de fierbere la acea presiune.
Aburul nesaturat sau umed
Obţinem abur nesaturat sau umed atunci când aburul extrage mici picături de apă în timpul încălzirii. Când un cazan de abur încălzeşte apa, bulele se sparg prin suprafaţă. Deci, când aburul începe să se formeze, acesta conţine lichid. Acest lichid face ca aburul să fie parţial umed, cu excepţia cazului în care folosiţi un superîncălzitor. Chiar şi cele mai bune cazane de abur pot elibera abur care conţine 3% - 5% umiditate.
Cum influenţează presiunea şi temperatura apa şi aburul
În general, aburul are o relaţie directă cu presiunea şi temperatura.
- Cu cât presiunea din boiler este mai mare, cu atât mai multă energie trebuie aplicată pentru a genera abur.
- Cu o presiune crescută, aburul va fi creat la temperaturi mai ridicate. Acest abur cu temperatură mai ridicată conţine mai multă energie per kg.
- Aburul supraîncălzit este o excepţie de la această regulă.
Acest grafic arată care va fi starea apei (lichid sau gaz) la o anumită temperatură şi presiune. La 1 bar (presiunea atmosferică normală) apa va îngheţa la 0 °C (32 °F) şi va fierbe la 100 °C (212 °F). La 2 bari, punctul de îngheţ va fi mai scăzut, iar punctul de fierbere va fi mai ridicat.
Tabelul aburului supraîncălzit ca ghid
Tabelele aburului sunt instrumente esenţiale pentru oricine lucrează cu abur. Puteţi compara importanţa acestora cu mersul trenurilor sau cu harta unui dispozitiv GPS atunci când conduceţi undeva unde nu aţi mai fost. Folosim de obicei un tabel al aburului pentru a determina temperatura la o anumită presiune sau invers.
Ceea ce face ca acesta să fie un instrument valoros, este faptul că include şi entalpia şi volumul specifice. Entalpia este cantitatea de energie conţinută în 1 kg. Entalpia aburului se calculează luând suma entalpiei diferitelor stări (lichidă şi gazoasă).
Pentru a trece din starea de apă în cea de abur superîncălzit, acest tabel al aburului arată relaţia dintre presiune şi temperatură
Fracţia de uscare a aburului
După cum s-a menţionat mai sus, este aproape imposibil ca boilerele de abur să producă abur uscat 100%. Măsurăm nivelul real de abur prin fracţia de uscare.
În cazul în care aburul conţine 5% apă, se spune că este 95% uscat şi că are o fracţie de uscare de 0,95.
Fracţia de uscare are un efect direct asupra cantităţii totale de energie transferabilă. La rândul său, afectează calitatea şi eficienţa încălzirii.
Vă amintiţi diferenţa dintre căldura latentă şi cea sensibilă? Aburul uscat 100% conţine, de asemenea, 100% din căldura latentă disponibilă (la presiunea specifică respectivă). Apa saturată la uscăciune 0% va conţine doar căldură sensibilă.
În cazul în care nu sunteţi sigur cu privire la diferenţa dintre cele două, puteţi citi mai multe despre acest subiect în acest articol.
Ştiaţi că puteţi încălzi aburul dincolo de punctul de fierbere, pentru a obţine abur supraîncălzit?
Spre deosebire de aburul saturat, aburul supraîncălzit nu are o relaţie directă între temperatură şi presiune. Ceea ce înseamnă că poate exista la o gamă largă de temperaturi. Preferăm aburul saturat pentru aplicaţiile de încălzire şi aburul supraîncălzit pentru generarea de energie sau în turbine.
Pare puţin probabil, dar ştiaţi că uscarea aburului poate fi mai mare de 100%? În acest caz, vorbim despre aburul superîncălzit. Preferăm aburul uscat saturat pentru aplicaţii de încălzire. În timp ce aburul supraîncălzit este opţiunea favorită pentru generarea de energie sau în turbine.
Aburul saturat (uscat) este o sursă excelentă de căldură din următoarele motive:
- Datorită încălzirii rapide şi uniforme, calitatea şi productivitatea produsului se vor îmbunătăţi.
- Deoarece presiunea controlează temperatura, putem obţine rapid şi precis o anumită temperatură.
- Deoarece există un coeficient ridicat de transfer de căldură, este necesară o suprafaţă de căldură mai mică. Aceasta înseamnă că puteţi reduce cheltuielile iniţiale legate de echipament.
- Deoarece aburul provine din apă, este sigur, curat şi ieftin.
Cu toate acestea, acum ştim că aburul nu este 100% uscat. Pierderea de căldură radiantă cauzează condensarea unei părţi din abur, ceea ce face ca aburul umed să devină şi mai umed şi să se formeze condens. Dacă nu este gestionat şi întreţinut corespunzător, cu echipamentul (şi accesoriile) potrivit(e), pot apărea efecte dăunătoare:
- afectează eficienţa transferului de căldură.
- determină corodarea conductelor şi a echipamentelor critice.
Ce este coeficientul de transfer termic?
Folosim coeficientul de transfer termic pentru a calcula cât de bine se transferă căldura. Mai devreme am scris: „un coeficient ridicat de transfer termic necesită o suprafaţă mică de încălzire, care duce la reducerea cheltuielilor iniţiale cu echipamentul”. Deoarece mai multă apă s-a evaporat în aburul saturat, acesta a absorbit şi mai multă căldură latentă. Astfel, aceeaşi masă conţine mai multă căldură şi are capacitatea de a face mai multă treabă.
Care este diferenţa dintre aburul saturat (uscat) şi aburul nesaturat (umed)?
Aburul uscat sau saturat nu conţine picături de apă şi îl produceţi prin încălzirea apei într-o cameră închisă. Aburul umed sau nesaturat conţine picături de apă. Aburul saturat (uscat) este o sursă excelentă de încălzire. Aburul nesaturat (umed) poate cauza coroziune sau poate reduce eficienţa transferului de căldură, dacă nu este gestionat corespunzător.
Ce este fracţia de uscare?
Aceasta este dată de măsurătoarea de pe care o folosim pentru a defini cât de uscat este aburul în realitate. Are impact asupra capacităţilor de încălzire a aburului.