Noções básicas sobre vapor: vapor superaquecido
O vapor superaquecido é a combinação perfeita para aplicações como secagem, limpeza ou cura. Descubra os seus benefícios hoje mesmo e torne-se um especialista em vapor.
O vapor superaquecido é outro tipo de vapor, como o vapor saturado ou insaturado. Você obtém esse tipo de vapor aquecendo-o além do ponto de ebulição. Como resultado, a temperatura do vapor é maior (a densidade é menor). Esse tipo é usado principalmente para geração de energia e em turbinas a vapor.
O vapor saturado, na prática, nunca é 100% seco. Geralmente contém 3% a 5% de umidade. O que o torna um risco de menor eficiência de transferência de calor ou até mesmo corrosão do tubulações. Não há umidade no vapor superaquecido. E assim, é a combinação perfeita para aplicações como secagem, limpeza ou cura.
Vapor superaquecido versus saturado: qual é a diferença?
Quando você aquece o vapor saturado além do ponto de ebulição, obtém vapor superaquecido. Durante esse processo, você separa o vapor das gotículas de água restantes. Portanto, existem algumas diferenças entre vapor superaquecido e saturado.
Pressão – relação de temperatura
Ao contrário do vapor saturado, o vapor superaquecido não tem uma relação direta entre pressão e temperatura. Isto significa que pode existir vapor superaquecido a uma ampla faixa de temperaturas. Normalmente, é especificado pela pressão e um grau de superaquecimento (= o grau acima da temperatura saturada do vapor).
Diminuindo a temperatura
Em comparação com o vapor saturado, o vapor superaquecido também tem uma densidade mais baixa. Diminuir a temperatura do vapor saturado irá revertê-lo de volta ao seu estado líquido, incluindo gotículas de água. O que não é o caso do vapor superaquecido.
Uso em aplicações
Dependendo da aplicação, será necessário um tipo de vapor diferente. Esta tabela fornece uma visão geral rápida do tipo de vapor preferido para cada aplicação. Mas há alguns detalhes, claro! Você vai ler mais sobre eles neste artigo.
Aplicação |
Vapor saturado |
Vapor superaquecido |
Aquecimento |
V |
|
Esterilização |
V |
X |
Secagem |
|
V |
Remoção |
|
V |
Limpeza |
X |
V |
Higienização |
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V |
Catalisação (reforma a vapor) |
|
V |
Como gerar vapor superaquecido?
Você obtém vapor superaquecido quando o vapor saturado sai do tambor da caldeira para uma área de aquecimento secundária chamada superaquecedor. É o aquecimento secundário que transforma vapor saturado em vapor superaquecido. O vapor superaquecido e a água não podem coexistir simplesmente porque o calor irá evaporá-lo. Portanto, o vapor superaquecido deve ser criado fora do tambor da caldeira principal.
O vapor superaquecido é criado em várias fases
Vantagens e desvantagens do vapor superaquecido
Já mencionamos que falta umidade ao vapor superaquecido. Isso é importante por alguns motivos:
- Sem umidade aumenta a eficiência da caldeira.
- Reduz as chances de corrosão ou da ocorrência de golpe de aríete.
Além disso, o vapor superaquecido tem alguns outros benefícios:
- Alta temperatura a uma pressão normal
- Como você pode atingir altas temperaturas sem aplicar alta pressão, a tubulação pode ser simples. Altas temperaturas podem ser alcançadas independentemente das especificações do reservatório de pressão ou da caldeira.
- Condutividade térmica extremamente alta
- O vapor superaquecido oferece uma condutividade térmica extremamente alta em comparação com o ar quente. A razão é que ele tem uma alta capacidade térmica por volume de unidade.
- Condições de baixo oxigênio
- O vapor superaquecido é um gás com baixos níveis de oxigênio. Que impede a oxidação de itens aquecidos e reduz a possibilidade de incêndios ou explosões.
O que é corrosão ao gerar vapor?
Quando o vapor evapora do tambor da caldeira, ele deixa para trás algumas impurezas. E quando o vapor está úmido, as gotículas de água têm essas impurezas dissolvidas nelas. Como resultado, as impurezas são transportadas para a rede de vapor e para os equipamentos. Esse condensado pode causar danos por erosão ou corrosão carbônica.
O que é golpe de aríete?
O golpe de aríete é o fenômeno quando o fluido em movimento causa um pico ou onda de pressão. Também é conhecido como choque hidráulico. No caso do vapor: uma massa de condensados que se desloca a alta velocidade e atinge a tubulação. Isso pode causar diferentes problemas, desde ruído e vibração até ruptura ou colapso do tubo. Existem meios para evitar ou reduzir esses efeitos, como usar o vapor certo para cada aplicação, usar válvulas de descarga, entre outros.
Existem também algumas desvantagens no vapor superaquecido, certamente, se você quiser usá-lo para aquecimento:
- Baixo coeficiente de transferência de calor
- Isso resulta na redução da produtividade e na necessidade de uma área maior da superfície para transferência de calor.
- Temperatura de vapor variável, mesmo a uma pressão constante
- O vapor superaquecido precisa manter uma alta velocidade. Se isso não acontecer, as temperaturas cairão à medida que o calor for perdido.
- Calor sensível usado para transferir calor
- Isso significa que, quando a temperatura cai, pode haver um impacto negativo na qualidade do produto.
- As temperaturas podem ser extremamente altas
- Não é necessário usar tubulação especial porque o vapor superaquecido funciona a uma pressão normal. Mas como as temperaturas podem ficar extremamente altas, você pode precisar de materiais de construção mais fortes. E isso requer um maior gasto inicial de equipamento.
O que é coeficiente de transferência de calor?
Usamos o coeficiente de transferência de calor para calcular quão bem o calor é transferido. Anteriormente escrevemos: “Um alto coeficiente de transferência de calor requer uma pequena superfície de transferência de calor, resultando em redução do gasto inicial do equipamento.” Como mais água evaporou-se em vapor saturado, o vapor também absorveu mais calor latente. Como resultado, há mais calor contido na mesma massa. E, assim, ele tem capacidade de fazer mais trabalho.
Conclusão
- O vapor superaquecido é o vapor que é aquecido além do ponto de ebulição.
- O vapor superaquecido tem uma temperatura mais alta e densidade mais baixa.
- É usado principalmente para geração de energia e em turbinas a vapor. Isso o torna uma combinação perfeita para aplicações como secagem, limpeza ou cura. No entanto, ele não pode ser usado para esterilização.
- O vapor superaquecido não contém umidade. Isso o torna uma boa abordagem para processos que não permitem umidade. Além disso, reduz as chances de corrosão ou golpe de aríete.
- Não há relação direta entre pressão e temperatura. Assim, ao contrário do vapor saturado, o vapor superaquecido pode existir em uma ampla faixa de temperaturas.
- O grau de superaquecimento é o grau acima da temperatura do vapor saturado.
- A diminuição da temperatura do vapor superaquecido não resultará na reversão ao estado líquido, como acontece com o vapor saturado.
Os 3 principais benefícios do vapor superaquecido são:
- Altas temperaturas em pressão normal: o que significa que você pode usar tubulação simples.
- Condutividade térmica extremamente alta em comparação com o ar quente devido à alta capacidade por unidade de volume.
- Condições de baixo oxigênio: prevenção de oxidação e redução da possibilidade de incêndios ou explosões