过热蒸汽

合集下载

过热蒸汽的名词解释

过热蒸汽的名词解释

过热蒸汽的名词解释蒸汽是指在水或其他液体受热产生的气体状态,具有很高的温度和压力。

而过热蒸汽则是指在蒸汽的基础上,通过继续加热而使其温度进一步升高,同时压力也随之增大。

过热蒸汽在工业和能源领域具有广泛应用,是人们日常生活、生产和研究中不可或缺的重要物质。

过热蒸汽的产生可以通过加热纯净水或其他液体,使其沸腾而得到。

沸腾是指液体在加热过程中产生气泡并向上升的现象。

当水处于正常大气压力下,其沸点为100摄氏度。

然而,通过提高压力,水的沸点也随之升高。

在由于提高了温度和压力而产生的蒸汽中,如果继续加热该蒸汽,就会出现过热蒸汽的现象。

过热蒸汽相对于饱和蒸汽而言,具有更高的温度和压力。

饱和蒸汽是指在相应压力下,蒸汽和液态水之间处于平衡状态的蒸汽。

而过热蒸汽则是指在该平衡状态之上的蒸汽,其温度超过了对应压力的饱和蒸汽温度。

在过热蒸汽状态下,蒸汽的温度和压力会随着加热的持续增加而不断增加。

过热蒸汽的使用在发电厂、化工厂以及其他工业生产中非常常见。

在发电厂中,过热蒸汽被用来驱动轮机,产生动力,驱动发电机发电。

在化工厂中,过热蒸汽则可以用作工业流程中的热源,提供能量。

过热蒸汽的应用还有助于提高能源的利用效率。

在传统的火力发电厂中,通过增加锅炉的过热程度,可以使得燃烧产生的蒸汽温度更高,从而提高蒸汽的压力和温度,最终增加汽轮机输出的功率。

这种方式可以提高燃料的利用率,降低发电厂的能源消耗。

此外,过热蒸汽还具有一定的危险性。

由于其高温高压的特性,如果处理不当,可能导致设备或管道的爆炸,造成人员伤亡和重大财产损失。

因此,在过热蒸汽的应用过程中,需要采取严格的安全措施,确保设备和人员的安全。

总之,过热蒸汽是指在蒸汽基础上继续加热,使其温度升高并伴随着压力增加的状态。

它在工业和能源领域的应用非常广泛,具有提高能源利用效率和产生动力的重要作用。

然而,在使用过热蒸汽时也需要注意安全问题,以避免潜在的危险。

蒸汽的三种状态

蒸汽的三种状态

蒸汽的三种状态蒸汽是水在高温下发生相变变成气体的状态。

在不同的温度和压力条件下,水分子的运动状态会发生变化,从而形成了蒸汽的三种状态:饱和蒸汽、过热蒸汽和湿蒸汽。

饱和蒸汽是水在特定温度和压力条件下达到平衡的状态。

当水受热至它的沸点时,水分子的运动速度变快,距离变远,从而逐渐脱离固定的位置形成气体状态。

这时的蒸汽被称为饱和蒸汽。

饱和蒸汽的温度和压力取决于物质的性质,比如水的饱和蒸汽温度是100℃(摄氏度)。

饱和蒸汽的特点是在温度和压力保持不变的情况下,其物理性质也保持不变。

这就意味着饱和蒸汽的温度和压力是一一对应的,如果你知道其中一个,就能确定另一个。

此外,饱和蒸汽的密度较高,由于其与液体状态的水之间存在较强的相互作用力,因此饱和蒸汽中水分子的相对数量较高。

过热蒸汽是指在超过饱和温度的高温条件下,蒸汽仍然保持在气体的状态。

当蒸汽的温度超过饱和温度时,水分子的平均能量增加,从而使水分子的运动更加活跃。

过热蒸汽的温度和压力不再一一对应,而是取决于蒸汽所处的热力学状态。

过热蒸汽的特点是在相同的压力下,温度比饱和蒸汽更高。

由于过热蒸汽中的水分子相对较少,它的密度比饱和蒸汽更低。

因此,过热蒸汽具有更高的热能和更强的穿透力,被广泛应用于各种工业领域,比如发电厂、工厂车间和化工过程中。

湿蒸汽是同时存在气态水分子和液态水分子的混合状态。

湿蒸汽通常发生在温度和压力变化剧烈的情况下,比如蒸汽的急速减压或急速冷却。

在这样的情况下,由于温度和压力的剧烈变化,蒸汽中的水分子没有足够的时间来实现充分的相互作用,因此同时存在气态和液态水分子。

湿蒸汽的特点是在温度、压力和湿度都有一定的范围内变化。

湿蒸汽的温度和压力不能通过一一对应关系来确认,而是取决于湿蒸汽所处的具体状态。

由于湿蒸汽中存在液态水分子,其密度比饱和和过热蒸汽都要高,但比液态水的密度要低。

总结起来,蒸汽的三种状态分别是饱和蒸汽、过热蒸汽和湿蒸汽。

饱和蒸汽是在特定温度和压力条件下达到平衡的状态,具有稳定的物理性质;过热蒸汽是超过饱和温度的高温气体状态,具有较高的热能和穿透力;湿蒸汽是气态和液态水分子混合存在的状态,具有一定范围内的温度、压力和湿度变化。

过热蒸汽转换为饱和蒸汽的例子

过热蒸汽转换为饱和蒸汽的例子

过热蒸汽转换为饱和蒸汽的例子过热蒸汽转换为饱和蒸汽是在蒸汽发生器或锅炉中常见的过程。

下面是一些通过过热蒸汽转换为饱和蒸汽的实际例子:1. 发电厂中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:在发电厂中,燃烧燃料产生的热能用来加热水,生成高温高压的过热蒸汽。

然后,过热蒸汽进入汽轮机中驱动发电机发电。

在汽轮机中,过热蒸汽的能量转换为机械能,驱动发电机旋转。

在发电机中,机械能转换为电能。

当过热蒸汽离开汽轮机后,通过冷凝器冷却,将其转换为饱和蒸汽,然后重新循环使用。

2. 工业生产中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:在化工、纺织、食品等工业生产过程中,常常需要使用蒸汽加热或进行物料处理。

过热蒸汽可以提供更高的温度和压力,以满足生产的需求。

在这些过程中,过热蒸汽通过换热器或直接加热的方式转移热量给物料。

在热交换的过程中,过热蒸汽的热量逐渐转移给物料,同时自身逐渐冷却,最终转换为饱和蒸汽。

3. 蒸汽动力机车中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:蒸汽动力机车使用蒸汽驱动,过热蒸汽通过汽缸推动活塞运动,驱动机车运行。

过热蒸汽的能量转化为机械能,推动机车前进。

在过程中,过热蒸汽的能量逐渐转移给活塞和其他机械装置,同时冷却为饱和蒸汽。

4. 蒸汽加热器中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:蒸汽加热器常用于加热热水系统或加热空气。

过热蒸汽通过蒸汽加热器传递热量给冷却的水或空气,过程中,过热蒸汽的温度逐渐降低,直到达到饱和蒸汽状态。

5. 蒸汽喷射器中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:蒸汽喷射器是一种利用蒸汽的动能进行喷射、混合、加热和冷却的设备。

过热蒸汽通过蒸汽喷射器喷射出来,与其他介质混合后,其温度逐渐降低,最终达到饱和蒸汽状态。

6. 蒸汽喷嘴中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:蒸汽喷嘴是一种利用蒸汽的动能进行喷射的装置。

过热蒸汽通过蒸汽喷嘴喷射出来,其温度逐渐降低,最终达到饱和蒸汽状态。

7. 蒸汽加热蒸馏器中的过热蒸汽转换为饱和蒸汽:蒸汽加热蒸馏器常用于蒸馏过程中的物料加热。

过热蒸汽通过蒸汽加热蒸馏器传递热量给物料,过程中,过热蒸汽的热量逐渐转移给物料,同时自身逐渐冷却,最终转换为饱和蒸汽。

干饱和蒸汽湿饱和蒸汽和过热蒸汽

干饱和蒸汽湿饱和蒸汽和过热蒸汽

干饱和蒸汽湿饱和蒸汽和过热蒸汽干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽和过热蒸汽是常见的三种蒸汽状态。

它们在工业生产和能源利用等领域都有着重要的应用。

干饱和蒸汽,即干燥饱和蒸汽。

在一定的温度和压力下,蒸汽与液体处于平衡状态,这时的蒸汽为干饱和蒸汽。

在这种状态下,蒸汽中的水分子已经达到最大可能的数量,没有液态水存在。

干饱和蒸汽的热量和温度是一一对应的,即在一定的压力下,温度唯一确定,热量也唯一确定。

因此,干饱和蒸汽也常被用作蒸汽表的基准状态。

湿饱和蒸汽是指蒸汽中含有一定的液态水。

在一定的温度和压力下,当蒸汽中的水分子未达到最大可能的数量时,就会出现液态水的存在。

湿饱和蒸汽的热量和温度不再一一对应,而是受到液态水含量的影响。

在工业生产中,湿饱和蒸汽常被用作加热和干燥等工序的介质。

过热蒸汽是指在一定的温度和压力下,蒸汽的温度高于其饱和温度。

这时的蒸汽中不含有液态水,而且温度和热量也不再一一对应,而是受到压力和温度的共同影响。

过热蒸汽的热量大于饱和蒸汽,因此在工业生产中常被用作动力机械的工作介质。

在工业生产中,不同的蒸汽状态都有着不同的应用。

干饱和蒸汽常被用作蒸汽表的基准状态,湿饱和蒸汽常被用作加热和干燥等工序的介质,而过热蒸汽则常被用作动力机械的工作介质。

同时,在能源利用中,通过控制蒸汽状态可以实现能源的高效利用。

对于锅炉、汽轮机等设备,控制蒸汽的状态可以提高其能源转换效率和安全性。

干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽和过热蒸汽是常见的三种蒸汽状态,在工业生产和能源利用等领域都有着重要的应用。

通过控制蒸汽状态,可以实现能源的高效利用和工业生产的优化。

过热蒸汽参数焓值计算公式

过热蒸汽参数焓值计算公式

过热蒸汽参数焓值计算公式过热蒸汽是指在饱和蒸汽状态下,再加热至一定温度以上的蒸汽。

过热蒸汽通常用于工业生产中的热能传递和动力传递。

在工程实践中,需要对过热蒸汽的参数进行计算和分析,其中最基本的参数之一就是焓值。

本文将介绍过热蒸汽参数焓值计算公式及其应用。

过热蒸汽的焓值是指单位质量蒸汽在过热状态下的焓值,通常用单位质量的焓值来表示。

焓值是描述物质内能的重要物理量,它与温度、压力等参数密切相关。

在工程实践中,我们常常需要根据过热蒸汽的温度和压力来计算其焓值,以便进行热力分析和设计。

过热蒸汽参数焓值计算公式可以通过热力学基本原理推导得出,其基本形式为:h = h_f + Cp (T T_f)。

其中,h表示过热蒸汽的焓值,h_f表示饱和蒸汽的焓值,Cp表示蒸汽的定压比热容,T表示过热蒸汽的温度,T_f表示饱和蒸汽的饱和温度。

在这个公式中,h_f和T_f是通过蒸汽表或蒸汽性质计算软件等工具可以直接查得的值,而Cp则是蒸汽的物性参数,通常可以通过实验或者计算得到。

因此,通过这个公式,我们可以根据过热蒸汽的温度和饱和蒸汽的参数来计算其焓值。

除了上述基本形式的公式外,针对不同工况和不同蒸汽性质,还可以有一些修正和补充的公式。

例如,在高温高压下,蒸汽的性质会发生变化,此时需要考虑气体的非理想性和分子间相互作用等因素,可以采用修正公式来计算焓值。

另外,对于不同工质的蒸汽,也需要根据其特性来选择相应的计算公式。

过热蒸汽参数焓值计算公式的应用非常广泛,它可以用于工程设计、热力分析、燃料燃烧等方面。

在蒸汽动力系统中,我们常常需要根据过热蒸汽的参数来设计锅炉、汽轮机和其他热能设备,而焓值则是热力分析和热能转化效率计算的重要参数。

此外,在工业生产中,过热蒸汽也被广泛应用于热能传递和动力传递。

通过对过热蒸汽的参数进行计算和分析,可以优化工艺流程,提高能源利用效率,降低生产成本,从而实现经济和环保的双重目标。

总之,过热蒸汽参数焓值计算公式是工程实践中不可或缺的工具,它为我们提供了便捷而准确的手段来分析和计算过热蒸汽的性质和行为。

过热蒸汽加热技术概念

过热蒸汽加热技术概念

过热蒸汽加热技术概念
过热蒸汽加热技术是指通过加热蒸汽使其超过其饱和蒸汽温度,以提高加热效果的一种技术。

过热蒸汽加热技术常应用于工业生产过程中的加热设备中。

在过热蒸汽加热技术中,蒸汽通过加热设备,如过热器,蒸汽会被持续加热,使其温度升高超过其饱和蒸汽温度。

相比于饱和蒸汽,过热蒸汽具有更高的温度和热能,因此可以提供更高的加热效果。

过热蒸汽加热技术的应用涵盖了多个领域,如发电厂中的蒸汽发电系统、化工厂中的加热设备、石化工业中的高温加热过程等。

通过使用过热蒸汽加热技术,可以提高加热效率、节约能源、降低环境污染等。

然而,过热蒸汽加热技术也存在一些挑战和限制。

首先,需要合适的设备和系统来产生和控制过热蒸汽。

其次,过热蒸汽的高温和高压会对设备和材料提出更高的要求,需要使用高温和高压耐受材料。

此外,过热蒸汽也会增加对系统的压力和安全风险。

总之,过热蒸汽加热技术是一种能够提高加热效果的应用技术,在工业生产中有广泛的应用。

然而,需要充分考虑材料和设备的耐受性、系统的安全性等方面,以确保其可靠和高效的应用。

过热蒸汽流量计算

过热蒸汽流量计算

过热蒸汽流量计算过热蒸汽流量计算是工业生产过程中常用的一种测量技术。

它用于确定在给定压力和温度下,通过管道中流动的过热蒸汽的质量流量。

过热蒸汽是指超过其饱和蒸汽温度的蒸汽。

在许多工业过程中,过热蒸汽被广泛应用于驱动涡轮机和发电机,以及供暖和工艺加热等领域。

过热蒸汽流量的准确测量对于工业生产的安全和效率至关重要。

因此,工程师们开发了多种不同的过热蒸汽流量计算方法。

下面将介绍其中两种常用的方法。

第一种方法是通过使用差压流量计来测量过热蒸汽的流量。

差压流量计利用蒸汽通过管道时产生的压力差来计算流量。

具体而言,差压流量计测量蒸汽通过一个特殊设计的孔板或者喷嘴时产生的压力差,然后利用流体力学原理将压力差转换为流量。

这种方法简单易行,可以用于大部分工业场合。

另一种常用的方法是通过使用热量计来测量过热蒸汽的质量流量。

热量计是一种基于热传导原理的流量计。

它包含两个传感器,一个传感器用于测量蒸汽进入管道的温度,另一个传感器用于测量蒸汽离开管道的温度。

通过测量进出口温度差和已知的管道热导率,可以计算出过热蒸汽的质量流量。

这种方法在高精度和高温度的要求下更为常用。

无论使用哪种方法,都需要在测量之前对蒸汽进行准备和处理。

首先,蒸汽的压力和温度必须在一定范围内稳定。

其次,蒸汽中的杂质和固体颗粒必须被过滤或者清除,以确保测量结果的准确性。

此外,还需要根据具体的流量计算方法选择合适的设备和传感器。

在过热蒸汽流量计算中,还需要考虑到一些其他因素。

例如,管道的直径和长度、流体的密度和粘度、以及管道的布局和阻力等。

这些因素会对测量结果产生影响,因此需要进行合理的修正和校准。

过热蒸汽流量计算是工业生产中重要的技术之一。

准确地测量过热蒸汽的质量流量对于确保工业过程的安全和效率至关重要。

通过使用差压流量计和热量计等测量方法,结合合适的设备和传感器,可以实现对过热蒸汽流量的准确测量和控制。

同时,还需要考虑其他因素的影响,并进行相应的修正和校准,以提高测量的准确性和可靠性。

过热蒸汽压力和温度的关系

过热蒸汽压力和温度的关系

过热蒸汽压力和温度的关系过热蒸汽是指在饱和蒸汽状态下,继续加热而温度上升的蒸汽。

过热蒸汽的压力和温度之间存在着一定的关系。

本文将从理论与实际两个方面探讨过热蒸汽压力和温度的关系。

一、理论分析理论上,过热蒸汽的压力和温度之间符合热力学的理想气体状态方程。

根据理想气体状态方程,可以得到以下关系式:P = ρRT其中,P为蒸汽的压力,ρ为蒸汽的密度,R为气体常数,T为蒸汽的温度。

根据上述关系式,可以得出结论:过热蒸汽的压力和温度成正比,即温度升高时,压力也随之升高。

这是因为在过热蒸汽状态下,蒸汽分子的平均动能增加,分子间碰撞频率增加,从而导致压力的升高。

二、实际情况在实际工程中,过热蒸汽的压力和温度的关系受到多种因素的影响。

其中最主要的因素是蒸汽发生器的设计和运行参数。

蒸汽发生器的设计参数会直接影响过热蒸汽的压力和温度。

设计中需要考虑到蒸汽发生器内部的传热面积、传热效率、传热介质等因素。

合理的设计能够使过热蒸汽的温度和压力达到预期的要求。

蒸汽发生器的运行参数也会对过热蒸汽的压力和温度产生影响。

运行参数包括蒸汽发生器的进口流量、进口温度、进口压力等因素。

通过调节这些运行参数,可以实现对过热蒸汽的压力和温度的控制。

蒸汽发生器的维护和管理也对过热蒸汽的压力和温度产生一定的影响。

定期的清洗、检修和保养工作可以确保蒸汽发生器的正常运行,从而保证过热蒸汽的质量和性能。

总体而言,过热蒸汽的压力和温度是相互关联的,其关系受到多种因素的影响。

在实际工程中,需要通过合理的设计和运行参数的控制,确保过热蒸汽的压力和温度在要求范围内。

结论本文从理论和实际两个方面探讨了过热蒸汽压力和温度的关系。

理论上,过热蒸汽的压力和温度符合理想气体状态方程,成正比关系。

实际情况下,过热蒸汽的压力和温度受到多种因素的影响,需要通过合理的设计和运行参数的控制来保证。

只有在合适的条件下,过热蒸汽才能发挥其应有的作用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

2.3 过热蒸汽如果锅炉中产生的饱和蒸汽通过更高温度的换热面,它的温度会上升并超过蒸发温度。

这时,蒸汽就会被描述为超过饱和温度一定温度的过热蒸汽。

当仍有水存在的时候,过热度是无法产生的,因为吸收的热量首先会蒸发更多的水。

饱和蒸汽必须通过额外的换热器才能得到更高的温度,这就需要在锅炉中二次换热或经过单独的过热器,主要的加热媒介可以是热烟气或者单独加热。

过热蒸汽有其应用,例如:在汽轮机中,蒸汽通过喷嘴直接作用于转子上,从而带动转子转动,使之发生的能量只能来自于蒸汽,所以,在逻辑上,蒸汽通过汽轮机后能量降低,如果这个蒸汽采用的是饱和蒸汽,那么失去能量后会使蒸汽冷图. 2.3.1 作用于汽轮机叶片上的蒸汽和力凝。

汽轮机有以下很多过程:从同一个轴的第一级转子出来的蒸汽需要进入第二级转子继续做功,这就是说通过连续不断的过程,蒸汽会变的越来越湿,这样不仅会导致水锤,而且这些水滴微粒还会导致汽轮机内部冲蚀。

所以,最终结论就是:在进口处供应过热蒸汽,利用过热蒸汽做功,直到温度/压力比较接近饱和时再排出蒸汽。

另外一个在汽轮机上使用过热蒸汽的原因是为了提高热效率。

热机如汽轮机的热效率,可以用下列两个理论之一来计算:卡诺循环,其效率是进口和出口蒸汽的温度差与进口温度的比值郎肯循环, 其效率是进口和出口蒸汽的能量差与进口能量的比值例2.3.1汽轮机进口蒸汽为过热蒸汽压力90 bar a绝对压力/温度450°C,排气压力为0.06 bar a绝对压力(部分真空) and 10% 湿度,饱和温度= 36.2°C.注意:在以下例子中用到的温度和能量数值均来自于蒸汽表公式2.3.12.3.1.1 计算卡诺循环效率(C)公式2.3.22.3.1.2 计算郎肯循环效率(R)根据以上两种循环公式可以看出,为了得到更高的热效率:汽轮机进口的温度或能量应尽可能高,这就意味着实际中所能达到的压力和温度;过热蒸汽是达到这种条件的最简单的办法。

排气的温度或能量应尽可能低,这就意味着实际中所能达到的压力和温度;这通常是通过在汽轮机排气处装冷凝器来实现的。

注意:例2.3.1.1 和2.3.1.2 计算的是热力学效率,不能和机械效率相混淆。

尽管效率看起来很低,但不能把它们孤立起来看待,应当与其它热机比较来看待。

例如:气轮机、蒸汽轮机和柴油机。

过热蒸汽表过热蒸汽表显示的是蒸汽在不同压力下的性质,这与饱和蒸汽表采用的是同样的办法。

但是,对过热蒸汽来说,它的压力和温度没有直接关系,因此,在特定压力下的过热蒸汽可能对应有很大的范围的温度值。

通常,饱和蒸汽对应的是表压,过热蒸汽对应的是绝对压力。

表 2.3.1 摘录自过热蒸汽表例2.3.2压力1.013 bar a (0 bar g) 、温度400°C的过热蒸汽比同样压力的饱和蒸汽含有多多少热量?1.013 bar a时饱和蒸汽焓hg = 2 676 kJ/kg (饱和蒸汽表)1.013 bar a 和400°C的蒸汽焓hg = 3 278 kJ/kg (过热蒸汽表)过热部分的焓= 3 278 kJ/kg - 2 676 kJ/kg:过热部分的焓= 602 kJ/kg看起来可利用的能量多了,但是实际上,这对那些想利用蒸汽来做加热用途的工程师来说更为困难。

从过热部分的能量来看,比热容可以由饱和蒸汽(100°C)和过热蒸汽(400°C)之间的温度差别来计算:但是,与水的比热容不同,过热蒸汽的比热容受到压力和温度的影响而变化,并不是一个常数。

因此,上边计算的比热容的值2.0 kJ/kg °仅表示在那个压力下特定的温度范围下的值。

由于过热蒸汽的温度、压力和比热之间没有直接的对应关系,然而,在过热度比较小的时候,随着压力的增加比热容的变化趋势却可以确定,本例中不讨论该问题:典型的值: 2.0 kJ/kg °C at 125°C and 1.013 bar a (0 bar g)3.5 kJ/kg °C at 400°C and 120 bar a.过热蒸汽可以用在过程热交换器和其它热系统上?尽管不是一个理想的换热媒介,过热蒸汽仍然在世界上很多工厂中得到了广泛应用,尤其是用于HPIs(烃类工艺工业)中,这些工艺是生产各类油和石化产品的。

这方面的应用类似于电站使用的过热蒸汽,是由于过热蒸汽更适合于汽轮机使用,而并非是说它比饱和蒸汽对加热工艺更有优势。

为了弄清楚这一点,在更多情况下,饱和蒸汽更适合用于热交换工艺,有时甚至需要把过热蒸汽减温成饱和蒸汽来使用。

HPIs中通常通过减温把蒸汽过热度降到10度以内,这个过热度通过第一个换热表面而被消除,过大的过热度无法做到这一点而且对加热目的来说并不经济,最好避免过大的过热度。

有很多理由可以证明过热蒸汽为什么不如饱和蒸汽适合于过程加热。

过热蒸汽必须先冷却到饱和温度才能释放出蒸发焓,这部分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,在那段时间内仅能放出很少一部分热量。

与饱和蒸汽不同的是,过热蒸汽的温度并不确定,过热蒸汽必须冷却来放热,而饱和蒸汽仅是发生相变来放热,这就是说过热蒸汽放热的时候可能在换热表面产生温度梯度。

在换热器中,使用过热蒸汽会在沸腾区内靠近管片的地方形成干墙,干墙区会很快鳞化和变粗糙,管墙的高温会导致管子失效。

这些都清楚地表明了在热交换应用中,过热度过大的蒸汽应用很少,因为:- 在冷却到饱和温度前放出热量很少;- 热交换表面温度梯度较大;- 蒸汽过热时换热率较低;- 需要更多的换热面;所以,在传热应用中,过热蒸汽没有饱和蒸汽效率高。

这看起来很奇怪,一般热交换的比率与换热面上的温度差别成正比,如果相同压力下,过热蒸汽比饱和蒸汽温度更高,那么当然应该过热蒸汽能释放更多的热量?这个答案是否定的,现在我们更详细地讨论这个问题。

根据公式2.5.3,温度的差别对换热的效果有影响,这是正确的。

公式 2.5.3其中:= 单位时间传递的热量(W)U = 总的传热系数(W/m2°C)A = 传热面积(m2)T = 两种流体之间的温度差(°C)公式2.5.3 也表明了热传递也同样取决于总的传热系数“U”和换热面积“A”。

对任何单一的应用中,传热面积可以固定,但是,对“U”值则不能固定;饱和蒸汽和过热蒸汽的换热系数是它们的主要区别。

过热蒸汽的“U”随着工艺而不同,但远小于饱和蒸汽。

对过热蒸汽来说,很难预知“U”值,但是总的来说,过热度越高,“U”值越小。

典型地,对水平蒸汽盘管换热器来说,过热蒸汽的“U”一般低于50 到100 W/m2 °C,而饱和蒸汽则为1 200 W/m2 °C,如图2.3.2所示。

对蒸汽加热油的应用来说,“U”值更小,过热蒸汽一般低于20 W/m2 °C而饱和蒸汽则为150 W/m2 °C。

在管壳式热交换器中,过热蒸汽为100 W/m2 °C而饱和蒸汽为500 W/m2 °C,这些数据比较典型,实际的数据会因设计和运行情况不同而有所区别。

图2.3.2 对过热蒸汽和饱和蒸汽加热水的典型‘U’值尽管相同压力下的过热蒸汽的温度总是大于饱和蒸汽的,它的传热能力要远小于饱和蒸汽。

因此,在相同压力下的热传递过程中,过热蒸汽的效率要比饱和蒸汽的低很多。

下一节中“结垢”中将更详细介绍。

过热蒸汽在传热中不仅效率低,而且还很难根据公式2.5.3, = U A DT来量化,因为蒸汽通过换热面的时候温度会下降。

预先确定过热蒸汽的换热面积非常困难且复杂,实践中,需要的基础数据要么无法确定要么根据经验获得,这就使它们的可靠性和精确性受到质疑。

显然,既然过热蒸汽在热传递方面比饱和蒸汽效率低,那么,在换热量相同的情况下,使用过热蒸汽换热的需要的盘管面积就比饱和蒸汽大。

如果别无选择只能使用过热蒸汽时,那么想要在整个换热盘管或换热器中维持蒸汽的过热度是不可能的,因为在其中,蒸汽冷却到饱和温度并把热量传递给了二次侧流体,在饱和状态以前释放的热量相比冷凝释放的热量来说是非常小的一部分。

在过程中,蒸汽必须很快冷却到饱和状态,然后冷凝放出较多的热量,从而使整个换热的过程中的“U”达到比较高的值,如图2.3.3所示。

为了达到这个目的,热传递过程中的过热度不要超过10°C。

图2.3.3 少量的过热度使蒸汽在盘管中冷凝并提高总的‘U’值到接近于饱和蒸汽如果是这样的,那么设计换热器或盘管就变的方便且可行,先用同等压力的饱和蒸汽计算,然后加上一定的换热面积来允许一定的过热度。

根据这个方针,盘管的第一部分完全是为了把过热蒸汽的温度将到饱和温度,其余的盘管就可以利用饱和蒸汽的高换热能力,这样,总的“U”值就不会比饱和蒸汽的小很多。

根据实际经验,如果过热蒸汽的额外需要的换热面积是每2°C 过热度增加1%,那么盘管(或换热器)已经足够大,这对过热度小于10°C的情况下适用。

对加热目的来说,不推荐使用过热度超过10°C的过热蒸汽,主要是因为可能换热面并不按照上边这个比例以及经济性比较差,而且容易结垢以及产品容易被不均匀的高温所损坏。

结垢结垢是在传热表面沉积形成的,对传热有一定阻抗作用。

很多过程中液体可以在换热表面沉积淤泥或水垢,而且随着温度升高,结垢速度变快。

另外,过热蒸汽是一种干的气体。

热量从蒸汽流向金属墙壁时必须通过这层附着于管壁的薄膜层,这样会阻止热传递。

与之对应的是,饱和蒸汽的冷凝使蒸汽朝着管壁运动,并直接在冷凝面上放出大量的潜热。

这些综合因素意味着过热蒸汽传热率要低的多,即便蒸汽和二次侧流体的温差比较大。

例2.3.3 选取过热蒸汽的管径3 bar g 的过热蒸汽,过热度为10°C (154°C)用作管壳式换热器的加热源,热负荷为250 kW,被加热流体从80°C到120°C (二次侧流体温度的算术平均值为100°C). 计算需要的主蒸汽盘管的换热面。

(温差用算术平均值是为了使计算简单化,实际中,对数平均值更为精确,请参考2.5章“热传递”相关内容了解更多算术平均值和对数平均值温差)首先,考虑盘管被饱和蒸汽加热3 bar g (144°C).饱和蒸汽加热新的钢制盘管的‘U’值取500 W/m2°C.其它使用过热蒸汽的应用:以上应用中均为蒸汽通过相对较小的通道,如:管壳式换热器的管子或板式换热器的板。

在一些应用中,如造纸机械中的烘干筒,过热蒸汽被引入一个很大的容积,因此流速变的非常小。

相关文档
最新文档