Основы работы с паром: перегретый пар
Перегретый пар идеально подходит для сушки, очистки или отверждения материалов. Узнайте о его преимуществах уже сегодня и станьте экспертом в области пара.
Перегретый пар – это еще один тип пара, помимо насыщенного или ненасыщенного. Этот тип пара можно получить, нагрев его выше точки кипения. В результате температура пара выше (плотность ниже). Этот тип в основном используется для производства электроэнергии и в паровых турбинах.
На практике насыщенный пар никогда не является на 100% сухим. Обычно он содержит 3–5% влаги. Это создает риск снижения эффективности теплопередачи или даже коррозии труб. Но в перегретом паре влага отсутствует. Таким образом, он идеально подходит для сушки, очистки или отверждения.
Перегретый и насыщенный пар: в чем разница?
При нагревании насыщенного пара до температуры, превышающей точку кипения, вы получаете перегретый пар. При этом процессе пар отделяется от оставшихся капель воды. Таким образом, существует несколько различий между перегретым и насыщенным паром.
Зависимость давления от температуры
В отличие от насыщенного пара, у перегретого пара нет прямой зависимости между давлением и температурой. Это означает, что перегретый пар может существовать в широком диапазоне температур. Обычно это определяется давлением и степенью перегрева (= температура выше температуры насыщенного пара).
Снижение температуры
По сравнению с насыщенным паром перегретый пар также имеет меньшую плотность. Снижение температуры насыщенного пара приведет к его возврату в жидкое состояние, включая образование капель воды. Это не относится к перегретому пару.
Области применения
В зависимости от области применения вам могут потребоваться разные типы пара. В этой таблице представлен краткий обзор предпочтительного типа пара для каждой области применения. Разумеется, есть некоторые нюансы! Подробнее о них см. в этой статье.
Применение |
Насыщенный пар |
Перегретый пар |
Нагрев |
В |
|
Стерилизация |
В |
Х |
Осушение |
|
В |
Разборка |
|
В |
Чистка |
Х |
В |
Санитарная обработка |
|
В |
Катализация (паровой реформинг) |
|
В |
Как создать перегретый пар?
Если насыщенный пар выходит из барабана котла во вторичную зону нагрева, называемую пароперегревателем, вы получаете перегретый пар. Это вторичный нагрев, который превращает насыщенный пар в перегретый пар. Перегретый пар и вода не могут существовать вместе просто потому, что они испаряются вследствие нагрева. Таким образом, перегретый пар должен быть создан за пределами барабана главного котла.
Перегретый пар создается в несколько этапов
Преимущества и недостатки перегретого пара
Мы уже упомянули, что в перегретом паровом паре отсутствует влага. Это важно по нескольким причинам:
- Отсутствие влаги повышает эффективность котла.
- Это снижает вероятность коррозии или гидравлического удара.
Помимо этого, перегретый пар имеет ряд других преимуществ:
- Высокая температура при нормальном давлении
- Так как вы можете достичь высоких температур без применения высокого давления, трубопровод может иметь простое устройство. Высоких температур можно достичь независимо от характеристик сосуда высокого давления или котла.
- Чрезвычайно высокая теплопроводность
- Перегретый пар обеспечивает чрезвычайно высокую теплопроводность по сравнению с горячим воздухом. Причина – высокая теплоемкость на единицу объема.
- Низкое содержание кислорода
- Перегретый пар – это газ с низким содержанием кислорода. Он предотвращает окисление нагреваемых элементов и снижает вероятность пожара или взрыва.
Что такое коррозия при производстве пара?
Когда пар испаряется из барабана котла, он оставляет некоторое количество загрязнений. А когда пар влажный, эти загрязнения растворяются в каплях воды. В результате загрязнения переносятся в паровую сеть и оборудование. Этот конденсат может привести к повреждению вследствие эрозии или коррозии углеродистой стали.
Что такое гидравлический удар?
Гидравлический удар — это явление, когда движущаяся жидкость вызывает скачок давления или волну. Он также известен как водяной молот. В случае подачи пара: сгусток конденсата, перемещающийся с высокой скоростью по трубопроводу. Это может привести к различным проблемам, например шуму и вибрации, разрыву или обрушению трубы. Существует способ избежать этих эффектов или уменьшить их, например, использовать подходящий пар для каждого применения. Кроме того, можно использовать продувочные клапаны.
Также существует ряд недостатков перегретого пара, особенно если вы хотите использовать его для нагрева:
- Низкий коэффициент теплопередачи
- Это приводит к снижению производительности и потребности в увеличенной площади поверхности теплопередачи.
- Регулируемая температура пара, даже при постоянном давлении
- Перегретый пар должен поддерживать высокую скорость. В противном случае температура будет падать при потере тепла.
- Для передачи тепла используется удельная теплота
- Это означает, что падение температуры может отрицательно сказаться на качестве продукции.
- Температура может быть очень высокой
- Вам не нужны специальные трубопроводы, так как перегретый пар работает при нормальном давлении. Но поскольку температура может стать очень высокой, может потребоваться использование более прочных материалов конструкции. А это требует более высоких первоначальных расходов на оборудование.
Что такое коэффициент теплопередачи?
Коэффициент теплопередачи используется для расчета качества передачи тепла. Ранее мы написали: «Для высокого коэффициента теплопередачи требуется небольшая поверхность нагрева. В результате этого снижаются первоначальные затраты на оборудование». Поскольку в насыщенный пар испаряется больше воды, пар также поглощает больше скрытой теплоты. В результате этого в одной и той же массе содержится больше тепла. И это дает возможность выполнять больше работы.
Заключение
- Перегретый пар — это пар, нагретый до температуры выше точки кипения.
- Перегретый пар имеет более высокую температуру и более низкую плотность.
- В основном он используется для производства электроэнергии и в паровых турбинах. Это делает его идеальным выбором для таких применений, как сушка, очистка или отверждение. Однако его нельзя использовать для стерилизации.
- Перегретый пар не содержит влаги. Благодаря этому он хорошо подходит для процессов, которые не допускают попадания влаги. Кроме того, это снижает вероятность коррозии или гидравлических ударов.
- Прямая связь между давлением и температурой отсутствует. В отличие от насыщенного пара, перегретый пар может работать с широким диапазоном температуры.
- Степень перегрева — это степень выше температуры насыщенного пара.
- Снижение температуры перегретого пара не приведет к возврату в жидкое состояние, как в случае с насыщенным паром.
3 основных преимущества перегретого пара:
- Высокие значения температуры при нормальном давлении: это означает, что можно использовать простые трубопроводы.
- Чрезвычайно высокая теплопроводность по сравнению с горячим воздухом благодаря высокой емкости на единицу объема.
- Низкое содержание кислорода: предотвращение окисления и снижение вероятности пожара или взрыва