TLV蒸汽及凝结水工作原理介绍解析

一、蒸汽的类型

内容:

如果水吸收到了超过需要达到沸点的热量，就会蒸发成气态的蒸汽。然而，并非所有的蒸汽都是相同的。蒸汽的性能很大程度上取决于它的压力和温度。

本文的内容是蒸汽的类型和应用，我们需要探讨的是蒸汽的几个应用。在下面的章节中，我们将根据蒸汽的应用将它分为几个不同的类型。

水与蒸汽：压力-温度之间的关系

当水被加热到沸点（显热）后，将会吸收更多的热量（潜热）来蒸发，从而形成干蒸汽。如果这种蒸汽再被加热到热饱和点以上，它就变成了过热蒸汽（显热）。

饱和蒸汽

上图的黑色曲线表示饱和蒸汽温度和压力之间的关系，在这个关系中蒸汽（气态）和水（液态）可以共存。换句话说，水的气化率等于凝结率。

利用饱和蒸汽加热

饱和蒸汽具有很多优点，特别是在100°C （212 ° F）及以上的温度下，这使得它成为了出色的热源，其中的一些优点如下：

二、湿蒸汽vs. 干蒸汽：蒸汽干燥度的重要性

内容:

你知道锅炉产生的蒸汽并非100%饱和吗？当蒸汽锅炉加热水时，水表面的泡沫在破碎时会将一些小水滴混入蒸汽中，除非我们使用过热蒸汽，不然夹杂水滴的蒸汽会使其变潮湿（湿蒸汽）。

蒸汽干燥度

蒸汽干燥度能衡量蒸汽中的含水量。如果说蒸汽中包含10%的水分，就说明蒸汽干燥度为90%，或者说干燥度为0.9。

蒸汽干燥度是非常重要的，因为它反应蒸汽中可被传输的热量（经常只有潜热），直接影响加热效率和质量。

例如，饱和蒸汽（100%干燥）在当前压力下包含100%潜热。而饱和水，是没有潜热的，干燥度为0，仅包含显热。

蒸汽干燥度=100%-[%夹带的水量]（以质量计算）

小贴士

蒸汽干燥度能超过100%么？虽然看上去不可能，但实际是可能的。当蒸汽干燥度超过100%时，它就被称为过热蒸汽。这种蒸汽是由持续加热超过饱和蒸汽的临界温度值得到的。当加热的热量使蒸汽的温度超过它的饱和点时，就可以通过测量它的温度简单地

确定过热量。

查看TLV过热蒸汽表

计算湿蒸汽的总热量

蒸汽表包含热焓（h），比容（v），熵（s）等等。对饱和蒸汽（100%干燥）和饱和水（0%干燥度）都适用，但是不适用于湿蒸汽。

如下列公式所定义的，可以通过蒸汽与水的比例计算得出：

湿蒸汽的比容

ν = X • νg + (1 - X) • νf

•其中：

o X = 干燥度(% / 100)

o v f = 饱和水的比容

o v g = 饱和蒸汽的比容

湿蒸汽的比焓

h = h f+ X • h fg

•其中：

o X = 干燥度(% / 100)

o h f = 饱和水的比焓

o h fg = 饱和蒸汽的比焓-饱和水的比焓

湿蒸汽的比熵

s = s f+ X • s fg

•其中：

o X = 干燥度(% / 100)

o s f = 饱和水的比熵

o s fg = 饱和蒸汽的比熵-饱和水的比熵

蒸汽干燥度是工况能否100%运行的一个影响参数，蒸汽越潮湿，它的比容，比热和比熵就越低。既然蒸汽干燥度对这些都有那么大的影响，我们就可以明白为什么提供接近100%干燥的蒸汽对于提高加热效率是非常重要的。

蒸汽干燥度和热焓的关系

随着蒸汽含水量增加，潜热减少，用于工艺/加热产品中的蒸汽可提供转换的热量也降低了。

在输送中蒸汽干燥度降低

在输送过程中，管道的热辐射损失会使一部分蒸汽失去潜热变成冷凝水，使蒸汽干燥度下降。

蒸汽管道中的冷凝水应该使用正确的方式完全排出，包括蒸汽流动中夹带的水滴。

湿蒸汽不仅影响热转换效率，还会引起管道和涡轮叶片等等重要设备的侵蚀，因此强烈推荐采取一些保护措施，如安装汽水分离器来移除蒸汽中夹杂的冷凝水。下文中一些建议也可起到一定的保护作用。

•蒸汽管线正确疏水方案

•蒸汽和冷凝水管道中的侵蚀

三、闪蒸汽

内容:

热冷凝水由于压差而再次蒸发所形成蒸汽，我们称之为闪蒸汽。

闪蒸汽和普通的蒸汽其实没有什么分别，我们这样描述它只是为了方便去解释这些蒸汽是怎样产生的。普通的或说“生”蒸汽是从锅炉、蒸汽发生器或废热回收发生器中产生的，而闪蒸汽是当高温／高压的冷凝水由于从疏水阀等设备排出而产生压力降低时产生的。

由于高温冷凝水中含有很大的能量，已经超过饱和水在低压状态所含有的热量，因此它们已经无法维持液体。结果就是这些热量导致了a％的冷凝水变成了闪蒸汽。

冷凝水排放过程中的闪蒸现象

冷凝水排出阀嘴时，部分冷凝水由于压力差蒸发（闪蒸，见图示）

为什么产生闪蒸汽？

闪蒸汽产生的原因是水的沸点随压力变化而变化。举个例子来说，常压下的水会在100 °C (212 °F) 沸腾，而在1.0 MPaG (145 psig)的压力下，水的沸点则会到184 °C (323 °F)。

所以，当冷凝水保持184 °C (363 °F)的状态从高压条件下直接释放到常压下会发生什么呢？冷凝水中含有台多的能量（热焓），一部分无法保持液态而蒸发成蒸汽而带走一部分热量，使得剩余的保持液体状态的冷凝水温度降低至饱和温度（例如，如果排放至大气则为100 °C ）。这种现象就是我们所熟知的闪蒸现象。

换句话说，当热的冷凝水排放到低压的环境中，它的热焓（总热量）保持不变，但饱和温度降低（水的气态和液态共存的温度）。为了保持总热量不变，部分的水吸收了热量蒸发成蒸汽。

其他注意点

看到没有过冷度的疏水阀出口端排出汽状云雾，首先想到的就是闪蒸汽。这些实际上是闪蒸汽雾状气体通常会被误解成生蒸汽泄漏，而切实它们只不过是高温冷凝水释放到大气中产生的闪蒸汽，夹带部分冷凝的水滴漂浮在空中的蒸汽云。