蒸汽的基础知识

HEATS

　　1.蒸汽作为传热介质的优点w蒸汽的热容量高，和液体传热介质相比，在输送同样的热量时，蒸汽系统的管道较小，这也意味着较低的费用。

; K" G: H, r3 r

　　w蒸汽管线重量相对较轻，可以减少管道的支撑费用。

2 [* F9 v) u/ |3 ^0 L& }8 E! ]% `

　　w在蒸汽管道中，只要有压力降就有流动，因此不需要循环泵的费用。

　　w蒸汽系统弹性大，在一定的范围内可以根据需要增加或减小负载。

　　w蒸汽使用二通控制阀就能控制，从而避免使用三通阀。

　　w从使用角度看，蒸汽到介质的传热系数通常是从水到介质的2倍，因此可以使传热设备更加紧凑。此外，蒸汽传热表面不存在温度梯度，蒸汽充满的空间温度使相同的。

5 l6 p+ o# X( Y$ h6 ^

　　2.过热蒸汽如果饱和蒸汽经过温度更高的换热面，则蒸汽的温度会高于其蒸发温度，此时蒸汽称为过热蒸汽，高于饱和蒸汽的温度称为过热度。

　　过热蒸汽有其本身的应用领域，如用在发电机组的透平，通过喷嘴至电机，推动电机转动。但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量传递过程，这是因为过热蒸汽在冷凝释放蒸发焓之前必须先冷却到饱和温度，很显然，与饱和蒸汽的蒸发焓相比，过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的，从而会降低工艺制程设备的性能。

　　3.蒸汽干度在一定压力下的沸腾点温度产生的蒸汽称为干饱和蒸汽，此时干度为1。但实际应用中很难产生100%的干蒸汽，通常都带有一定量的水滴。如果蒸汽中含有10%质量的水分，则蒸汽为90%的干度，即蒸汽干度为0.9。因此实际的湿蒸汽蒸发焓不是蒸汽表上所显示的hfg，而为干度x和hfg的乘积：实际蒸发焓=蒸发焓x干度

　　4.蒸汽和焓的概念蒸汽是水的汽态表现形式。产生蒸汽需要把水加热至沸腾点，如果继续加热则沸腾水变为蒸汽。这两个过程涉及以下的几个能量术语：

0 o9 `: y+ M* R- @$ H, l" l$ ]

　　w液态焓或显热

　　这部分能量是指将水加热至沸腾点所需要的热量，此时加热的热量只改变水的温度，通常用符号hf表示。将1 kg的水从0°C加热到沸腾点的热量可从蒸汽表上读取。例如，在大气压下(0 bar g)，水的沸点为100°C，则将1 kg的水从0°C加热到100°C所需的热量为419 kJ。

7 V# g: C n v3 H

　　w蒸发焓或蒸发潜热

& }1 _5 ^( h* Z8 z9 t

　　指将沸腾温度下的水全部转化成蒸汽所需的热量，通常用符号hfg表示。当热量加入时，水/蒸汽混合物的温度没有改变，所有的热量用来将液态(水)转变为气态(蒸汽)，发生相变。蒸发1 kg沸腾温度下的水所需的热量可从蒸汽表上读取。例如，在大气压下(0 bar g)，需要2257 kJ的热量将1 kg 100°C的水蒸发成为1kg 100°C的蒸汽。

$ R5 k) N' N/ a* O6 q5 I) R2 B

　　w全热能

: o1 j2 G) C! [: R. u

　　指蒸汽中所有的能量，是液态焓和蒸发焓的总和，用hg表示。全热能也可从蒸汽表上读取。例如，在大气压下(0 bar g)，1 kg 0°C的水完全转化为100°C的蒸汽需要的全热能为419 + 2257 = 2676 kJ。

j& K7 N5 ~; Z9 V

　　当蒸汽在工艺过程传递热量时，首先传递的是蒸发焓，这也是能实际应用到的热量。此时蒸汽冷凝成同温度下的水，称为冷凝水。