蒸汽基礎(chǔ)知識(shí)

1、蒸汽基礎(chǔ)知識(shí)蒸汽作為傳熱介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)蒸汽的熱容量高，和液體傳熱介質(zhì)相比，在輸送同樣的熱量時(shí)，蒸汽系統(tǒng)的管道較小， 這也意味著較低的費(fèi)用。蒸汽管線重量相對(duì)較輕，可以減少管道的支撐費(fèi)用。在蒸汽管道中，只要有壓力降就有流動(dòng)，因此不需要循環(huán)泵的費(fèi)用。蒸汽系統(tǒng)彈性大，在一定的范圍內(nèi)可以根據(jù)需要增加或減小負(fù)載。蒸汽使用二通控制閥就能控制，從而避免使用三通閥。從使用角度看，蒸汽到介質(zhì)的傳熱系數(shù)通常是從水到介質(zhì)的2倍，因此可以使傳熱設(shè) 備更加緊湊。此外，蒸汽傳熱表面不存在溫度梯度，蒸汽充滿的空間溫度使相同的。過熱蒸汽如果飽和蒸汽經(jīng)過溫度更高的換熱面，則蒸汽的溫度會(huì)高于其蒸發(fā)溫度，此時(shí)蒸汽稱 為過熱蒸汽，高于飽和

2、蒸汽的溫度稱為過熱度。過熱蒸汽有其本身的應(yīng)用領(lǐng)域，如用在發(fā)電機(jī)組的透平，通過噴嘴至電機(jī)，推動(dòng)電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)。但是過熱蒸汽很少用于工業(yè)制程的熱量傳遞過程，這是因?yàn)檫^熱蒸汽在冷凝釋放蒸發(fā) 焓之前必須先冷卻到飽和溫度，很顯然，與飽和蒸汽的蒸發(fā)焓相比，過熱蒸汽冷卻到飽和溫 度釋放的熱量是很小的，從而會(huì)降低工藝制程設(shè)備的性能。蒸汽干度在一定壓力下的沸騰點(diǎn)溫度產(chǎn)生的蒸汽稱為干飽和蒸汽，此時(shí)干度為1。但實(shí)際應(yīng)用 中很難產(chǎn)生100%的干蒸汽，通常都帶有一定量的水滴。如果蒸汽中含有10%質(zhì)量的水分， 則蒸汽為90%的干度，即蒸汽干度為0.9。因此實(shí)際的濕蒸汽蒸發(fā)焓不是蒸汽表上所顯示的 hfg，而為干度x和hfg的乘

3、積：實(shí)際蒸發(fā)焓=蒸發(fā)焓x干度蒸汽和焓的概念蒸汽是水的汽態(tài)表現(xiàn)形式。產(chǎn)生蒸汽需要把水加熱至沸騰點(diǎn)，如果繼續(xù)加熱則沸騰水 變?yōu)檎羝?。這兩個(gè)過程涉及以下的幾個(gè)能量術(shù)語：液態(tài)焓或顯熱這部分能量是指將水加熱至沸騰點(diǎn)所需要的熱量，此時(shí)加熱的熱量只改變水的溫度， 通常用符號(hào)hf表示。將1kg的水從0 C加熱到沸騰點(diǎn)的熱量可從蒸汽表上讀取。例如，在 大氣壓下（0 bar g ），水的沸點(diǎn)為100 C，則將1kg的水從0 C加熱到100 C所需的熱量 為 419 kJ。蒸發(fā)焓或蒸發(fā)潛熱指將沸騰溫度下的水全部轉(zhuǎn)化成蒸汽所需的熱量，通常用符號(hào)hfg表示。當(dāng)熱量加入 時(shí)，水/蒸汽混合物的溫度沒有改變，所有的熱量用來將

4、液態(tài)（水）轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)（蒸汽），發(fā) 生相變。蒸發(fā)1kg沸騰溫度下的水所需的熱量可從蒸汽表上讀取。例如，在大氣壓下（0 bar g），需要2257 kJ的熱量將1 kg 100 C的水蒸發(fā)成為1kg 100 C的蒸汽。全熱能指蒸汽中所有的能量，是液態(tài)焓和蒸發(fā)焓的總和，用hg表示。全熱能也可從蒸汽表 上讀取。例如，在大氣壓下（0 bar g ），1 kg 0 C的水完全轉(zhuǎn)化為100 C的蒸汽需要的全 熱能為 419 + 2257 = 2676 kJ。當(dāng)蒸汽在工藝過程傳遞熱量時(shí)，首先傳遞的是蒸發(fā)焓，這也是能實(shí)際應(yīng)用到的熱量。 此時(shí)蒸汽冷凝成同溫度下的水，稱為冷凝水。當(dāng)液體在有限的密閉空間中蒸發(fā)時(shí)，液體

5、分子通過液面進(jìn)入上面空間，成為蒸汽 分子。由于蒸汽分子處于紊亂的熱運(yùn)動(dòng)之中，它們相互碰撞，并和容 器壁以及液面發(fā) 生碰撞，在和液面碰撞 時(shí)，有的分子則被液體分子所吸引，而重新返 回液體中成為液 體分子。開始蒸發(fā)時(shí)，進(jìn)入空 間的分子數(shù)目多于返回液體中 分子的數(shù)目，隨著蒸發(fā)的 繼續(xù)進(jìn)行，空間蒸汽分 子的密度不斷增大，因而返回液體中 的分子數(shù)目也增多。當(dāng)單 位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入 空間的分子數(shù)目與返回液體中的 分子數(shù)目相等時(shí)，則蒸發(fā)與凝結(jié)處于動(dòng) 平衡狀態(tài)，這時(shí)雖然蒸 發(fā)和凝結(jié)仍在進(jìn)行，但空間中蒸汽分 子的密度不再增大，此時(shí) 的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。在飽和狀態(tài)下的液體稱為飽和液體，其對(duì)應(yīng)的蒸汽是飽和蒸汽， 但最初只

6、是濕 飽和蒸汽，待蒸汽中的水分 完全蒸發(fā)后才是 干飽和蒸汽。蒸汽從不飽和 到濕飽和再到干飽和的過程溫度是不增加的，干飽和之后繼續(xù)加熱則溫度 會(huì)上升，成 為過熱蒸汽。封閉狀態(tài)下，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.023W/m-k傳熱系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)傳熱系數(shù)以往稱總傳熱系數(shù)。國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一定名為傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù) K值，是指在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1度（K，。），1小時(shí) 內(nèi)通過1平方米面積傳遞的熱量，單位是瓦/平方米度（W/m*K，此處K可用。C 代替）。導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K,C）， 在1小時(shí)內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米度（W/

7、mK，此處為 K可用C代替）。導(dǎo)熱系數(shù)與材料的組成結(jié)構(gòu)、密度、含水率、溫度等因素有關(guān)。 非晶體結(jié)構(gòu)、密度較低的材料，導(dǎo)熱系數(shù)較小。材料的含水率、溫度較低時(shí)，導(dǎo) 熱系數(shù)較小。通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料，而把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05 瓦/米度以下的材料稱為高效保溫材料。熱導(dǎo)和熱阻熱導(dǎo)系數(shù)（又被稱作“導(dǎo)熱系數(shù)”或“導(dǎo)熱率”）是反映材料熱性能的重要物理量。熱傳導(dǎo)是熱 交換的三種（熱傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射）基本形式之一，是工程熱物理，材料科學(xué)，固態(tài)物理， 能源，環(huán)保等各個(gè)研究領(lǐng)域的課題。材料的導(dǎo)熱機(jī)理在很大程度上取決于它的微觀結(jié)構(gòu)，熱 量的傳遞依靠原子，分子圍繞平衡位置的振動(dòng)以及自由電子的遷移。在導(dǎo)電金屬中電子流起 支配作用，在絕緣體和大部分半導(dǎo)體中則以晶格振動(dòng)起主導(dǎo)作用。熱導(dǎo)系數(shù)又稱導(dǎo)熱系數(shù)或?qū)崧?。表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)性能的物理量。設(shè)在物體內(nèi)部垂直于導(dǎo)熱 方向取兩個(gè)相距1米，面積為1平方米的平行面，而這兩個(gè)平面的溫度相差1度，則在1 秒內(nèi)從一個(gè)平面?zhèn)鲗?dǎo)到另一平面的熱量就規(guī)定為該物質(zhì)的熱導(dǎo)率。其單位為：瓦/ （米.攝氏 度），原工程單位制中則為：千卡/ （米.小時(shí).攝氏度），熱導(dǎo)率的倒數(shù)稱為導(dǎo)熱熱阻。其它條 件不變時(shí)，熱導(dǎo)率愈大導(dǎo)熱熱阻就愈小，則導(dǎo)熱量就愈大；反之則導(dǎo)熱量就愈小。封閉狀態(tài)下，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為口.mswm - k在大氣壓下