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過(guò)熱蒸汽為什么不適合于過(guò)程加熱？
2025-03-28
根據(jù)熱力學(xué)原理，蒸汽的總焓（hg）等于液體焓（hf）加上蒸發(fā)焓（hfg），即
hg = hf + hfg
這里的液體焓是指水在液態(tài)狀態(tài)下的熱含量，而蒸發(fā)焓則是水轉(zhuǎn)化為蒸汽時(shí)所需的熱量。因此，蒸汽的焓值實(shí)際上是液體焓和汽化熱之和。
焓值絕對(duì)值是沒(méi)有意義的，焓的差值才有意義。因?yàn)槎x的計(jì)算基準(zhǔn)不同，焓值就不一樣。一般的基準(zhǔn)為：0.101325MPa(絕壓)下飽和水的焓值H=0、熵值S=0。
過(guò)熱蒸汽必須先冷卻到飽和溫度才能釋放出蒸發(fā)焓，從過(guò)熱蒸汽冷卻到飽和溫度所放出的熱量與蒸發(fā)焓相比來(lái)說(shuō)很小。如果蒸汽過(guò)熱度很小，這很小的一部分熱量比較容易釋放出來(lái)，但是過(guò)熱度很大的時(shí)候，冷卻的時(shí)間相對(duì)要長(zhǎng)很多，而且，在那段時(shí)間內(nèi)僅能放出很少一部分熱量。
與飽和蒸汽不同的是，過(guò)熱蒸汽的溫度并不確定，過(guò)熱蒸汽必須冷卻來(lái)放熱，而飽和蒸汽僅是發(fā)生相變放熱，這就是說(shuō)過(guò)熱蒸汽放熱的時(shí)候可能在換熱沿程產(chǎn)生溫度梯度。
在換熱器中，使用過(guò)熱蒸汽會(huì)在管殼式換熱器管板附近形成干墻，干墻區(qū)會(huì)很快結(jié)垢,造成管壁超溫導(dǎo)致管子失效。
在傳熱應(yīng)用中，過(guò)熱蒸汽沒(méi)有飽和蒸汽效率高。這看起來(lái)違背了我們的常規(guī)認(rèn)識(shí)，一般傳熱率與換熱面上的溫度差別成正比，如果相同壓力下，過(guò)熱蒸汽比飽和蒸汽溫度更高，那么過(guò)熱蒸汽應(yīng)該釋放更多的熱量？事實(shí)上，這個(gè)答案是否定的，因?yàn)椋?/p>
Q=UAΔT，對(duì)任何換熱設(shè)備來(lái)說(shuō)，傳熱面積A是固定的，但是，傳熱系數(shù)U值則是不固定的，過(guò)熱蒸汽的傳熱系數(shù)隨制程不同而不同，但遠(yuǎn)小于飽和蒸汽，而且過(guò)熱度越高，U值就越小。
過(guò)熱蒸汽的U一般為50到100 W/(m2·℃)，而飽和蒸汽則為1200 W/( m2·℃)
所以在實(shí)際生產(chǎn)中，尤其現(xiàn)在越來(lái)越多的用戶是使用熱電廠集中供熱，電廠生產(chǎn)出來(lái)的都是高溫高壓的過(guò)熱蒸汽，都需要先通過(guò)減溫減壓站系統(tǒng)，把過(guò)熱蒸汽變成飽和蒸汽以后，再輸送給各用戶使用，過(guò)熱蒸汽只有在冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)，才能釋放出最有用的潛熱。
這些都清楚地表明了在熱交換應(yīng)用中，過(guò)熱度過(guò)大的蒸汽應(yīng)用很少，總結(jié)如下：
①在冷卻到飽和溫度前放出熱量很少；
②熱交換表面溫度梯度較大；
③蒸汽過(guò)熱的換熱率較低；
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2025 /
03-28
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