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    過熱蒸汽及飽和蒸汽還有減溫減壓系統介紹
    發布時間:2022-05-31      點擊次數:628

    一、什么是過熱

    過熱蒸汽是指溫度高于飽和溫度的蒸汽。例如:表壓為3Bar g的飽和蒸汽的溫度為143.762℃,如果對其繼續加熱并維持壓力不變,它將變成過熱蒸汽,這額外的熱量使蒸汽:

    1. 溫度高于飽和溫度;

    2. 比飽和蒸汽具有更多的熱量;

    3. 比飽和蒸汽具有更大的比容;

    過熱蒸汽主要用于電廠以驅動汽輪機來發電。根據朗肯循環的原理,用過熱蒸汽驅動汽輪機的熱效率要遠高于用飽和蒸汽。

    二、過熱蒸汽的優點:

    1. 濕蒸汽在汽輪機內會形成水滴,導致汽輪機葉輪沖蝕,同時增加了摩擦阻力,故只能使用過熱蒸汽;

    2. 可以使用更高的的管道流速(高至100m/s),這樣可以減小蒸汽管網的尺寸;

    3. 對于連續運行的工廠,過熱蒸汽意味著管道中沒有冷凝水的形成,因此只需要在系統啟動時進行疏水。

    三、使用過熱蒸汽的缺點:

    1. 雖然過熱蒸汽包含了更多的熱量,這種熱量以三種形式存在:水的焓、蒸發焓(潛熱)、過熱焓,但大部分熱量是蒸發焓,過熱部分的熱量僅占很小的一部分。例如:在10Barg壓力下溫度為300℃的過熱蒸汽,水的焓為=763KJ/Kg;蒸發焓為=2015KJ/Kg;過熱焓為=274KJ/Kg。

    2. 但使用過熱蒸汽作為傳熱介質時,其傳熱系數是變化的,比較低且難于準確量化。這樣很難進行換熱器的準確選型和控制。同時與使用飽和蒸汽的設備相比其換熱器更大、更昂貴。

    3. 過熱蒸汽一旦冷卻到飽和蒸汽,其傳熱系數將會大幅度提高,并且蒸汽冷凝成水的過程中溫度保持恒定不變,這樣有助于換熱設備的正確選型和控制。由于使用飽和蒸汽的換熱系數高,與過熱蒸汽相比其換熱設備會減小、便宜。

    4. 某些過程(例如蒸餾罐)當使用過熱蒸汽時效率會降低;

    5. 高溫的過熱蒸汽意味著所有使用的換熱設備等級更高,因此更昂貴;

    6. 過熱蒸汽的高溫可能會損壞敏感的設備,比如密封件、法蘭間的密封墊等;

    以上缺點表明過熱蒸汽通常不適合用于一般的制程使用。

    四、減溫的基本方式

    減溫的過程是指將過熱蒸汽的溫度降到飽和狀態,或者降低到低的蒸汽的過熱度。大多數減溫器設計為使蒸汽溫度接近于飽和溫度(典型的小值為高于飽和溫度3℃)。有兩種基本的減溫器形式:

    1. 非接觸式 — 冷卻蒸汽的介質不和被冷卻的蒸汽直接接觸。溫度較低的液體、氣體均可以作為冷卻介質,比如不保溫的過熱蒸氣管路。

    通過調節過熱蒸汽的進口流量或冷卻介質的流量對過熱蒸汽的出口溫度進行控制,而通常調節過熱蒸汽的進口流量的可操作性差,因此大多數系統調節冷卻介質的流量。

    2. 直接接觸式 — 用來冷卻過熱蒸汽的介質直接和過熱蒸汽接觸。通常冷卻介質和過熱氣體為同一種物質,但處于液態。對于蒸汽減溫器通常使用水。

    減溫器工作時,將一定量的水通過減溫器的混合裝置加入到過熱蒸汽中,當水進入減溫器,它吸收過熱蒸汽的熱量而蒸發,這樣過熱蒸汽的溫度隨之降低。加入的水的流量控制通過測量減溫器下游的蒸汽溫度來完成。減溫蒸汽的溫度通常設定為高于飽和蒸汽溫度3℃。在這種布置中,減溫器的蒸汽進口壓力應該保持恒定。


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