湿蒸汽 vs. 干蒸汽:蒸汽干燥度的重要性
你知道锅炉产生的蒸汽并非100%饱和吗?当蒸汽锅炉加热水时,水表面的泡沫在破碎时会将一些小水滴混入蒸汽中,除非我们使用过热蒸汽,不然夹杂水滴的蒸汽会使其变潮湿(湿蒸汽)。
蒸汽干燥度
蒸汽干燥度能衡量蒸汽中的含水量。如果说蒸汽中包含10%的水分,就说明蒸汽干燥度为90%,或者说干燥度为0.9。
蒸汽干燥度是非常重要的,因为它反应蒸汽中可被传输的热量(经常只有潜热),直接影响加热效率和质量。
例如,饱和蒸汽(100%干燥)在当前压力下包含100%潜热。而饱和水,是没有潜热的,干燥度为0,仅包含显热。
蒸汽干燥度=100%-[%夹带的水量](以质量计算)
计算湿蒸汽的总热量
蒸汽表包含热焓(h),比容(v),熵(s)等等。对饱和蒸汽(100%干燥)和饱和水(0%干燥度)都适用,但是不适用于湿蒸汽。
如下列公式所定义的,可以通过蒸汽与水的比例计算得出:
湿蒸汽的比容
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其中:
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X = 干燥度 (% / 100)
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vf = 饱和水的比容
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vg = 饱和蒸汽的比容
湿蒸汽的比焓
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其中:
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X = 干燥度 (% / 100)
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hf = 饱和水的比焓
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hfg = 饱和蒸汽的比焓-饱和水的比焓
湿蒸汽的比熵
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其中:
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X = 干燥度 (% / 100)
-
sf = 饱和水的比熵
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sfg = 饱和蒸汽的比熵-饱和水的比熵
蒸汽干燥度是工况能否100%运行的一个影响参数,蒸汽越潮湿,它的比容,比热和比熵就越低。既然蒸汽干燥度对这些都有那么大的影响,我们就可以明白为什么提供接近100%干燥的蒸汽对于提高加热效率是非常重要的。
蒸汽干燥度和热焓的关系
随着蒸汽含水量增加,潜热减少,用于工艺/加热产品中的蒸汽可提供转换的热量也降低了。
在输送中蒸汽干燥度降低
在输送过程中,管道的热辐射损失会使一部分蒸汽失去潜热变成冷凝水,使蒸汽干燥度下降。
蒸汽中夹带着水滴
蒸汽管道中的冷凝水应该使用正确的方式完全排出,包括蒸汽流动中夹带的水滴。
湿蒸汽不仅影响热转换效率,还会引起管道和涡轮叶片等等重要设备的侵蚀,因此强烈推荐采取一些保护措施,如安装汽水分离器来移除蒸汽中夹杂的冷凝水。下文中一些建议也可起到一定的保护作用。
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