Sattdampf gegen Heißdampf
In einem Kessel wird Energie aus dem Kraftstoff zu flüssigem Wasser, um Dampf zu erzeugen übertragen. Zunächst wird kaltes Wasser wärmer und empfängt Energie in Form von „fühlbarer Wärme“, direkt bis zum Siedepunkt.
Sobald die Siedepunkt erreicht ist, hört die Wassertemperatur ansteigen und bleibt gleich, bis das Wasser verdampft wird. Das Wasser geht von einem flüssigen Zustand in einen Dampfzustand et Energie in der Form von „Verdampfungswärme“ empfängt. Solange es etwas flüssiges Wasser gelassen wird der Dampf die Temperatur die gleiche wie die Flüssigkeit Wasser. Der Dampf wird dann Sattdampf genannt.
Wenn das Wasser verdampft wird, wirft eine nachträgliche Zugabe von Wärme der Temperatur des Dampfes. Dampf erhitzte über die Sattdampfstufe wird Heißdampf genannt.
Warum ist Dampf im Allgemeinen vorzuziehen, Heißdampf gesättigt?
Industries normalerweise verwendet gesättigten Dampf zum Erhitzen, Kochen, Trocknen oder anderen Verfahren. Überhitzter Dampf wird fast ausschließlich für Turbinen verwendet. Die verschiedenen Typen von Dampf haben unterschiedliche Energieaustauschkapazitäten und dies rechtfertigt ihre unterschiedlichen Verwendungen.
Abbildung 1. Wärmeübertragungskapazität (U) entsprechend dem physischen Zustand des Wassers.
Energieübertragungskapazität, die auch als Wärmeübergangskoeffizient (U) bekannt ist, verwendet wird Art von Dampf zu vergleichen. Sein Wert wird durch die Anzahl der Watt bestimmt, die durch die pro Flächeneinheit und pro Grad Temperaturdifferenz geht. Je größer dieser Wert ist, desto größer ist die Wärmeübertragung für eine gegebene Situation.
Abbildung 1 zeigt die Wärmeübertragungskapazität entsprechend der Dampfquelle verwendet. Wir können sehen, dass die Wärmeübertragungskapazität von Sattdampf ist viel höher als die von Wasser oder Heißdampf.
Überhitzter Dampf muss abkühlen, bevor Kondensation
Überhitzter Dampf liefert nur fühlbare Wärme in einem Wärmetauscher. Es muss daher abkühlen, bevor Sie eine andere Substanz erhitzt wird. Überhitzter Dampf auf eine Oberfläche geklebt abkühlt, während Energie zu dem Wärmetauscher führt. Jedoch überhitztem Dampf weiter weg von der Oberfläche nicht leicht abkühlen, und seine Energieausbeute, da überhitzter Dampf ein Isolator (ein schlechter Wärmeleiter) ist, wie alle Gase.
Überhitzter Dampf ist ein Wärmeisolator
Abbildung 2: Temperaturverlauf in der Nähe der Oberfläche eines Wärmetauscher mit überhitztem Dampf.
Überhitzter Dampf hat die gleichen U Koeffizienten wie Luft, die in allen guten Isolatoren, wie Mineralwolle oder Styropor verwendet wird.
Weil es Wärme leitet schlecht, hat überhitztem Dampf eine schlechte Wärmeübertragungskapazität, auch wenn es heißer als Sattdampf ist und mehr Energie enthält. Die Tatsache, dass die Wärmeleitung ist gering in überhitztem Dampf induziert ein Temperaturprofil zwischen dem Dampf und der Heizfläche. Abbildung 2 zeigt dieses Profil.
Die Wärmeübertragung ist weit überlegen, wenn Dampf gesättigt ist
Da die Temperatur von gesättigtem Dampf ist gleichmäßig. kein Temperaturprofil kann zwischen Dampf und Heizfläche angezeigt werden.
Wir haben, dass der als der Sattdampf geringer ist die Energieaustauschkapazität von flüssigem Wasser, das vorher gesehen. Der Kondensatfilm auf der Heizoberfläche ausgebildet ist, durch die Schwerkraft angezogen und fließt in Richtung auf den Boden des Tauschers. Dieser Film der Dicke ist relativ gleichmäßig über die gesamte Heizfläche des Gerätes, es sei denn, die Heizfläche zu lange vertikal ist. Die Strömungs entzerrt die Temperatur des Kondensatfilms und verhindert die Bildung eines Temperaturprofils. Dadurch wird die Wärmeübertragung zwischen Dampf und Flüssigkeit zu einem Maximum.
3 zeigt ein Temperaturprofil, wenn gesättigter Dampf verwendet wird. Der Unterschied zu dem vorherigen Diagramm ist, dass es nun eine Schicht von Kondensat auf der Heizfläche und Dampftemperatur konstant ist.
Abbildung 3: Temperaturverlauf in der Nähe der Oberfläche eines Wärmetauschers gesättigten Dampf.
Überhitzter Dampf ist effizienter in einer Turbine
In einer Turbine muss Dampf trocken sein. Wassertropfen ist nicht erlaubt, da sie die Flügel brechen könnten. Bei der hohen Rotationsgeschwindigkeit der Schaufeln in einer Turbine ausgeübte Zentrifugalkraft, die auf kleinen Wassertropfen kann sehr wichtig sein, um die Flügel Unwucht und veranlassen, sie zu brechen. Das ist der erste Grund, warum überhitztem Dampf besser in einer Turbine ist.
In einer Turbine, dann ist es die Menge der Arbeit von Dampf zugeführt, was zählt. Die Menge der Arbeit, die Dampfversorgung hängt von seiner Energie und Heißdampf enthält mehr Energie als Sattdampf. Überhitzter Dampf drückt auf die Schaufeln einer Turbine statt Kondensieren und verliert seine Fähigkeit, seine Energie in Form von Arbeit zu liefern. Dies ist der zweite Grund, warum überhitztem Dampf effizienter in einer Turbine ist.