蒸汽是被广泛使用的热源

目前使用蒸汽烤箱的家庭日益增加。这也是蒸汽的传统使用方法之一,烹饪上被称为“蒸”,在很多家庭已广泛使用。
那些蒸汽烤箱和通常的“蒸”都是直接使用蒸汽加热,蒸汽直接和被加热的物品接触。与这些家居用品相似但是尺寸更大,很多工业设备也广泛使用直接蒸汽加热,如消毒柜、蒸馏器以及生产橡胶产品的硫化机等。
但是还有一种方法,在工业上比直接加热的应用还要广泛。这种方法就是间接加热。
间接加热就是通过一种称为“换热器”的设备进行加热的方法。
蒸汽从换热器壁表面流过,蒸汽的热量就转移到被加热的物质一侧。通过这种方式,蒸汽不会和被加热的物质接触。典型的使用蒸汽加热的换热器如夹套锅、管加热、翅片式换热器(薄板翅片、空气翅片)。
这种使用换热器进行加热的方法不仅限于使用蒸汽作为唯一的热煤,其它的热煤还包括热水或热油等。
使用蒸汽加热和使用热水或热油加热有何区别?
使用蒸汽加热
供应给换热器的蒸汽处于气态,在其内部变成液态(冷凝水)并离开换热器。
换句话说,对比通过降温进行加热的热水或热油,蒸汽通过从气体转换成液态进行加热。
蒸汽通过凝结传递的热量明显比热水或热油通过对流的热量多。它还有以下优势:
∙如果换热器的换热面积相同….
o使用蒸汽可以缩短加热时间
∙如果工作量相同….
o使用蒸汽加热,换热器的换热面积更小
这就是蒸汽的两个重要的特性——除此之外蒸汽还有其它优势。因此,蒸汽在工业热源中占有重要地位。
更多的蒸汽优越特性,请参见蒸汽的热量传递。
水被加热,成为水蒸汽,处于气态。蒸汽的性质取决于蒸汽的压力和温度这两个条件的结合。
本文的内容是蒸汽的类型和应用,我们从应用这一角度把不同类型的蒸汽分类。但为了在文中讨论,我们把蒸汽按照状态分类。
这是最为熟悉的一种“蒸汽”。饱和状态蒸汽是由液态水和气态水组成的。换句话说,就是蒸发的速度等同于冷凝速度。由锅炉产生的水蒸气基本上是饱和蒸汽。因为其许多特性,饱和蒸汽成为了非常好的热源,最终被广泛用作100℃到200℃的热源。
因为以下原因,饱和蒸汽被广泛用作热源:
∙利用潜热快速、均匀地加热
o产品的质量和产量得到提高
∙压力和温度能精确地控制
o用控制压力取代控制温度成为可能
∙传热系数高
o换热面积小可以减少设备的初期投资
∙来源于水,所以……
o安全并且低成本
正如已经说过的,当用饱和蒸汽加热时,有必要留意以下情况:
∙热辐射损失导致一些蒸汽冷凝,形成冷凝水,这些冷凝水必须通过安装在蒸汽输送主管的蒸汽疏水阀排出
∙如果用的蒸汽不是完全的干饱和蒸汽,热效率会被削弱
∙如果因为管道内部摩擦引起了压力的下降,那么温度也会下降
饱和蒸汽加热得到过热蒸汽,产生的蒸汽在相同压力下比饱和蒸汽温度更高。这类蒸汽主要应用于动力设备,很少用于加热。
过热蒸汽很少用于加热主要是因为以下原因:
∙加热过程中温度会有变化,因为这部分热量是显热。
o对生产质量有影响
∙即使压力稳定,温度也不能精确控制
o不能通过压力来控制
∙因为传热系数低,所以传热效果差
o对生产效率和初期投资有影响
如我们所见,在热交换器中使用过热蒸汽和使用饱和蒸汽相比较,没有优势可言。在另一方面,当以高温气体的形式作为直接加热的热源时,它相对热空气的优势在于能在无氧条件下加热。目前正在研究在食品加工方面的应用,比如烹饪和烘干。
过热蒸汽作为透平机动力源主要是因为以下原因:
∙蒸汽驱动设备的性能会被冷凝水削弱,过热蒸汽能保持干度
∙提高热效率
在处于过热状态时提供和排除蒸汽都是有利的,因为蒸汽动力设备中不允许有因为冷凝水而造成的腐蚀。而且理论透平蒸汽效率是通过入口和出口的热焓算出的,所以增加透平入口的过热度和压力、提升热焓,以提高热效率。
超临界水是指超越了临界点的水;22.06MPa,373.95℃。。如果您手上有蒸汽表格,可以发现在临界点蒸汽的潜热为零。也就是说,液态的比体积和气态的比体积是相同的。
换句话说,水比这个不能分辨是液态还是气态的状态有着更高的温度和压力。正在进行的研究不仅包括对效率有较高要求的发电厂透平驱动用的蒸汽,而且还针对同时拥有液体和气体性质的流体(作为化学反应溶剂)的流体。
根据压力和温度对各种蒸汽的分类
点击各种蒸汽的名称查看这种蒸汽的状态

本文发布于:2024-09-22 12:48:50,感谢您对本站的认可!

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