سوال: تفاوت بین بخار خشک اشباع شده و بخار مرطوب غیراشباع چیست؟ چه مزایایی دارند و در چه شرایطی از آنها استفاده می شود؟
وجود انواع بخار مثل بخار اشباع، غیراشباع، خشک، مرطوب، فلاش، فوق بحرانی و بخار فوق گرم… نشان می دهد همه بخارها یکسان نیستند .
برای چه کاری به بخار نیاز دارید ؟ این کاربری است که تعیین می کند به چه نوع بخاری نیاز دارید؟
انتخاب هر یک از انواع بخار به نیاز شما به مقدار حجم، فشار و دما در آن کار وابسته است. و باز هم این کاربرد بخار است که تعیین می کند به کدام نوع بخار نیاز دارید.
بیایید نگاهی به انواع بخار موجود و مزایا و معایب آنها بیندازیم.
وقتی آب حرارت داده می شود، دمای آن ادامه می‌یابد تا زمانی که به نقطه جوش آن در فشار مورد نظر برسد. با افزایش گرما، آب به بخار تبدیل می‌شود. بخاری که در همان دمای آبی که از آن تشکیل شده است وجود دارد به عنوان بخار اشباع شناخته می‌شود. به عبارت دیگر، بخار اشباع در دمای تقریبی ۱۰۰ درجه سانتیگراد (۲۱۲ درجه فارنهایت) در فشار جوی وجود دارد.
یکی از ویژگی‌های اصلی بخار اشباع این است که خشک است؛ یعنی هیچ قطره آبی را شامل نمی‌شود. و همه مولکول های آب در حالت گاز باقی می مانند. ویژگی مهم دیگر بخار اشباع این است که برای چشم انسان غیر قابل رویت است. ولی می توانید در نزدیک نازل‌های برخی از تهویه‌های بخار مشاهده کنید زیرا بخار خشک وقتی در جو سردتر آزاد می شود مقداری از انرژی خود را از دست می دهد . این انرژی را به هوای محیط منتقل می کند و باعث می شود آن را متراکم کرده و به صورت مه نشان دهد.
به عبارت دیگر: شما با گرم کردن آب در یک محفظه بسته بخار خشک تولید می کنید.
دمای بخار در آن فشار به نقطه جوش نزدیک است.
بخار اشباع معمولاً به عنوان منبع گرمایش برای چندین کاربرد از جمله ریبویلرها، راکتورها، تبادل حرارتی و سایر تجهیزات انتقال حرارت استفاده می‌شود.
هنگامی که بخار، قطرات ریز آب را پس از گرم شدن جذب می کند، بخار غیراشباع یا مرطوب دریافت می‌کنیم. هنگامی که دیگ بخار آب را گرم می کند، حباب ها از سطح آن عبور می کنند. بنابراین، هنگامی که بخار شروع به تشکیل می کند، حاوی مایع است. این مایع است که بخار را تا حدی خیس می کند مگر اینکه از سوپرهیتر استفاده کنید. حتی بهترین دیگ های بخار می توانند بخار حاوی 3 تا 5 درصد رطوبت را آزاد کنند.
چگونه فشار و دما بر آب و بخار تأثیر می گذارد
به طور کلی، بخار رابطه مستقیمی با فشار و دما دارد.
· هر چه فشاردر دیگ بیشتر باشد، انرژی بیشتری برای تولید بخار باید اعمال کنیم.
· با افزایش فشار، بخار در دماهای بالاترایجاد می شود . این بخار دمای بالاتر به ازای هر کیلوگرم انرژی بیشتری دارد .
· بخار فوق گرم از این قاعده مستثنی است.
همانطور که در بالا ذکر شد، برای دیگ های بخار تقریبا غیرممکن است که 100٪ بخار خشک تولید کنند. سطح واقعی بخار را در کسر خشکی اندازه گیری می کنیم.
اگر بخار حاوی 5٪ آب باشد، گفته می شود که 95٪ خشک است و کسری خشکی آن 0.95 است.
کسر خشکی تأثیر مستقیمی بر مقدار کل انرژی قابل انتقال دارد. به نوبه خود، بر کیفیت و راندمان گرمایش تأثیر می گذارد.
تفاوت بین گرمای نهان و محسوس را به خاطر دارید؟ 100٪ بخار خشک همچنین حاوی 100٪ گرمای نهان موجود (در آن فشار خاص) است. آب اشباع شده با 0% خشکی فقط حاوی گرمای محسوس خواهد بود.
آیا می دانستید که می توانید بخار را فراتر از نقطه جوش گرم کنید تا بخار فوق گرم بدست آورید؟
برخلاف بخار اشباع، بخار فوق گرم رابطه مستقیمی بین دما و فشار ندارد. به این معنی که می تواند در طیف وسیعی از دما وجود داشته باشد. ما بخار اشباع را برای کاربردهای گرمایشی و بخار فوق گرم را برای تولید برق یا در توربین ها ترجیح می دهیم.
بعید به نظر می رسد، اما آیا می دانستید که خشکی بخار می تواند بیش از 100٪ باشد؟ در این مورد ما در مورد بخار فوق گرم صحبت می کنیم. ما بخار خشک اشباع را برای کاربردهای گرمایشی ترجیح می دهیم. در حالی که بخار سوپرهیت گزینه مناسبی برای تولید برق یا در توربین است.
بخار اشباع شده (خشک) به دلایل زیر منبع گرمایی عالی است:
· به دلیل گرمایش سریع و یکنواخت، کیفیت و بهره وری محصول شما بهبود می یابد.
· از آنجایی که فشار دما را کنترل می کند، می توانیم به سرعت و با دقت به یک دمای خاص دست پیدا کنیم.
· از آنجایی که ضریب انتقال حرارت بالا وجود دارد، سطح گرمای کوچکتری مورد نیاز است. این بدان معناست که می توانید هزینه اولیه تجهیزات را کاهش دهید.
· از آنجایی که بخار از آب منشا می گیرد، ایمن، تمیز و کم هزینه است.
با این حال، ما اکنون می دانیم که بخار 100٪ خشک نیست.اتلاف حرارت تابشی باعث می شود که مقداری از بخار متراکم شود و بخار مرطوب حتی مرطوب تر شود و میعانات نیز تشکیل شود . اگر با تجهیزات (و لوازم جانبی) مناسب مدیریت و نگهداری نشود، می تواند اثرات مضری داشته باشد:
· راندمان انتقال حرارت را تحت تأثیر قرار می دهد.
· باعث خوردگی لوله ها و تجهیزات حیاتی شود.
ما از ضریب انتقال حرارت برای محاسبه میزان انتقال گرما استفاده می کنیم. قبلاً نوشتیم: «ضریب انتقال حرارت بالا به سطح گرمای کوچکی نیاز دارد. منجر به کاهش هزینه تجهیزات اولیه می شود. از آنجایی که آب بیشتری به بخار اشباع تبخیر شده است، بخار گرمای نهان بیشتری را نیز جذب کرده است. در نتیجه، گرمای بیشتری در همان جرم وجود دارد. و بنابراین، توانایی انجام کارهای بیشتر را دارد.
گردآورنده: صنایع دما بخار مشهد
