各种状态蒸汽的分类
什么是蒸汽的状态
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。
饱和蒸汽
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:
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
过热蒸汽
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:
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
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。
各种类型蒸汽的分类
根据压力和温度对各种蒸汽的分类

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各种类型蒸汽的状态
液态

这是我们最熟悉的水的状态。据说人体体重的70%来源于水。水在常温常压下因氢键的组合处于稳定的液态。
饱和蒸汽
饱和蒸汽一旦冷凝就失去了潜热。所以当饱和蒸汽通过排气孔从管道排放到大气,一部分接触到大气的蒸汽会冷凝,形成白色的水雾(小水珠)。如果增加热量,内部能量上升,分子运动加速。分子活动性的上升使氢键断开,水就蒸发形成“水蒸气”。
过热蒸汽
只要它保持过热状态,即使和大气接触并且温度下降,过热蒸汽也不回冷凝。所以不会形成水雾。在相同压力下,过热蒸汽比饱和蒸汽含有更多热量,它的分子运动更快,所以密度更低(比体积更大)。
超临界水

肉眼所看到的超临界水
通过肉眼观察是很难区分的,这时候的水既不是液态也不是气态。通常概念上,分子运动是接近于气态蒸汽,密集的地方接近与液态水。