Основы работы с паром: насыщенный сухой и ненасыщенный влажный пар
Узнайте о разнице между насыщенным сухим паром и ненасыщенным влажным паром. Каковы преимущества, и где его использовать?
Насыщенный, ненасыщенный, сухой, влажный, вторичный, сверхкритический и перегретый пар… Многие вещи указывают на то, что не весь пар одинаковый. Определяет ли область применения то, какой тип пара вам нужен?
Свойства зависят от объема, давления и температуры. Это означает, что область применения определяет необходимый тип пара.
Давайте рассмотрим различные существующие типы пара, а также их преимущества и недостатки.
Насыщенный или сухой пар
Насыщенный или сухой пар – это тип пара, который мы получаем, если все молекулы воды остаются в газообразном состоянии. В качестве примера можно взять чайник, который свистит, когда вода закипела. Пар не выходит свободно, так как давление регулируется в соответствии с назначением. Иногда из чайника выходит пар: это сухой пар.
Сухой пар теряет некоторое количество энергии при переходе в более холодную атмосферу. Он передает эту энергию в окружающий воздух, вызывая конденсацию в виде тумана. Другими словами, вы вырабатываете сухой пар, нагревая воду в закрытой камере.
При таком давлении температура пара близка к точке кипения.
Ненасыщенный или влажный пар
Мы получаем ненасыщенный или влажный пар, когда при нагревании пара в него попадают крошечные капли воды. Когда паровой котел нагревает воду, пузырьки лопаются на поверхности. Поэтому, когда пар начинает образовываться, он содержит жидкость. Это жидкость, которая делает пар частично влажным, если вы не используете перегреватель. Даже лучшие паровые котлы могут выпускать пар, содержащий 3–5% влажности.
Как давление и температура влияют на воду и пар
Как правило, пар напрямую связан с давлением и температурой.
- Чем выше давление в котле, тем больше энергии необходимо подавать для производства пара.
- При повышении давления пар будет вырабатываться при более высоких температурах. Этот пар с более высокой температурой содержит больше энергии на кг.
- Исключение из этого правила – перегретый пар.
На этом графике показано, какое состояние воды (жидкое или газообразное) будет получено при заданной температуре и давлении. При давлении 1 бар (нормальное атмосферное давление) вода замерзает при температуре 0 °C и закипает при температуре 100 °C. При давлении 2 бар температура замерзания будет ниже, а температура кипения – выше.
Таблица перегретого пара в качестве руководства
Таблицы пара являются незаменимым инструментом для всех, кто работает с паром. Вы можете сравнить его важность с расписанием движения поездов или картой в GPS при движении по незнакомой местности. Как правило, для определения температуры при определенном давлении используется таблица с данными пара.
Это ценный инструмент, который также включает в себя удельную энтальпию и объем. Энтальпия – это количество энергии, содержащейся в 1 кг. Энтальпия пара рассчитывается путем вычисления суммы энтальпии различных состояний (жидкого и газообразного).
В таблице пара показано соотношение между давлением и температурой для перехода от воды к перегреваемому пару
Степень сухости пара
Как упоминалось выше, для паровых котлов практически невозможно получить 100% сухой пар. Мы измеряем фактический уровень пара в степени сухости.
Если пар содержит 5% воды, он считается на 95% сухим и имеет степень сухости 0,95.
Степень сухости оказывает прямое влияние на общее количество передаваемой энергии. В свою очередь, это влияет на качество и эффективность нагрева.
Помните разницу между скрытой и удельной теплотой? На 100% сухой пар также содержит 100% скрытой теплоты (при данном конкретном давлении). Насыщенная вода с сухостью 0% будет содержать только удельную теплоту.
Если вы не уверены в различиях между этими двумя типами теплоты, вы можете почитать о них в этой статье.
Знаете ли вы, что можно нагреть пар выше точки кипения, чтобы получить перегретый пар?
В отличие от насыщенного пара, перегретый пар не имеет прямого отношения между температурой и давлением. Это означает, что он может существовать в широком диапазоне температуры. Мы предпочитаем использовать насыщенный пар для систем отопления и перегретый пар для производства электроэнергии или в турбинах.
Это кажется маловероятным, но знаете ли вы, что сухость пара может быть более 100%? В этом случае мы говорим о перегретом паре. Мы обычно используем насыщенный сухой пар для систем отопления. В то время как перегретый пар является предпочтительным выбором для производства электроэнергии или использования в турбинах.
Насыщенный (сухой) пар является отличным источником тепла по следующим причинам:
- Благодаря быстрому и равномерному нагреву качество и производительность вашего продукта повысятся.
- Поскольку давление регулирует температуру, мы можем быстро и точно достичь определенной температуры.
- Так как коэффициент теплопередачи высокий, требуется меньшая поверхность нагрева. Это означает, что вы можете сократить первоначальные расходы на оборудование.
- Пар поступает из воды, поэтому он безопасный, чистый и недорогой.
Теперь мы знаем, что пар не полностью сухой. Тепловое излучение вызывает конденсацию некоторого количества пара, что делает влажный пар еще более влажным, а также приводит к образованию конденсата. При ненадлежащей эксплуатации и техническом обслуживании соответствующего оборудования (и принадлежностей) это может привести к нежелательным последствиям:
- Влиять на эффективность теплопередачи.
- Вызывать коррозию трубопроводов и критически важного оборудования.
Что такое коэффициент теплопередачи?
Коэффициент теплопередачи используется для расчета качества передачи тепла. Ранее мы написали: «Для высокого коэффициента теплопередачи требуется небольшая поверхность нагрева. В результате этого снижаются первоначальные затраты на оборудование». Поскольку в насыщенный пар испаряется больше воды, пар также поглощает больше скрытой теплоты. В результате этого в одной и той же массе содержится больше тепла. И это дает возможность выполнять больше работы.
В чем разница между насыщенным (сухим) паром и ненасыщенным (влажным) паром?
Сухой или насыщенный пар не содержит капель воды и образуется при нагревании воды в закрытой камере. Влажный или ненасыщенный пар содержит капли воды. Насыщенный (сухой) пар является отличным источником тепла. Ненасыщенный (влажный) пар может вызвать коррозию или снизить эффективность теплопередачи при неправильном использовании.
Что такое степень сухости?
Это показатель, который мы используем для определения того, насколько пар сухой. Он влияет на способность пара нагреваться.