نسبة جفاف البخار

ما هو نسبة الجفاف؟

يُقال إن البخار مشبوع وجاف عندما يكون درجة حرارته عند ضغط معين تساوي نقطة الغليان. من الصعب إنتاج بخار مشبوع وجاف في الممارسة العملية، وغالبًا ما يحتوي البخار على قطرات ماء. لذا، فإن البخار الذي يتم توليده في طبلة المرجل غالبًا ما يكون رطبًا ويحتوي على بعض الرطوبة. إذا كان محتوى الرطوبة في البخار 7% بالكتلة، فإن نسبة الجفاف للبخار تكون 0.93 وهذا يعني أن البخار جاف بنسبة 93% فقط.
تُعبر عن طاقة التبخر للبخار الرطب كناتج لضرب الحرارة النوعية (hfg) ونسبة الجفاف (x). محتوى الحرارة للبخار الرطب والبخار المشبوع وجاف مختلف. يحتوي البخار المشبوع وجاف على محتوى حراري أعلى (طاقة قابلة للاستخدام) من البخار الرطب.

الحرارة النوعية الفعلية للتبخر
الحرارة النوعية الكلية الفعلية للبخار الرطب
حيث hf هي الحرارة النوعية للسائل.
كثافة الماء أعلى من كثافة البخار، لذا فإن الحجم النوعي للماء أقل بكثير من الحجم النوعي للبخار.
وبالتالي، فإن قطرات الماء في البخار الرطب ستشغل مساحة مهملة والحجم النوعي للبخار الرطب أقل من حجم البخار الجاف ويتم تحديده بواسطة المعادلة:
الحجم النوعي الفعلي = x vg
حيث vg هو الحجم النوعي للبخار المشبوع وجاف

مخطط الطور للبخار

يتم تمثيل العلاقة بين الحرارة النوعية والدرجة الحرارية المقابلة لمدى ضغوط مختلفة بشكل رسومي في مخطط الطور.

الحرارة النوعية للسائل (hf) في مخطط الطور

عند تسخين الماء من 0°C إلى درجة حرارته المشبوعة عند الضغط الجوي فإنه يتبع خط السائل المشبوع حتى يستقبل كل حرارة نشاطه hf ويتم تمثيله بواسطة (A-B) في مخطط الطور.

الحرارة النوعية للبخار المشبوع (hfg)

أي إضافة حرارية أخرى تؤدي إلى تغيير الطور إلى بخار مشبوع ويتم تمثيلها بواسطة (hfg) في مخطط الطور أي B-C

نسبة الجفاف (x)

عند تطبيق الحرارة، يبدأ السائل في تغيير طوره من سائل إلى بخار ثم تبدأ نسبة الجفاف للمزيج في الزيادة أي اتجاه الوحدة. في مخطط الطور، نسبة الجفاف للمزيج هي 0.5 بالضبط في منتصف الخط B-C. وبالمثل، في النقطة C في مخطط الطور، قيمة نسبة الجفاف هي 1.

خط C-D

النقطة C هي في خط البخار المشبوع، أي إضافة حرارية أخرى تؤدي إلى زيادة درجة حرارة البخار أي بداية تسخين البخار فوق الحراري الممثل بخط C – D.

منطقة السائل

المنطقة على الجانب الأيسر من خط السائل المشبوع.

منطقة التسخين فوق الحراري

المنطقة على الجانب الأيمن من خط البخار المشبوع.

منطقة الطورين

المنطقة بين خط السائل المشبوع وخط البخار المشبوع هي مزيج من السائل والبخار. مزيج بنسب جفاف متعددة.

النقطة الحرجة

هي النقطة القمة حيث يلتقي خط السائل المشبوع وخط البخار المشبوع. تنخفض حرارة التبخر إلى الصفر عند النقطة الحرجة، مما يعني أن الماء يتغير مباشرة إلى بخار عند النقطة الحرجة وما بعدها.
أعلى درجة حرارة يمكن أن يصل إليها السائل أو يوجد تكافئ النقطة الحرجة.

معلمات النقطة الحرجة

درجة الحرارة 374.15°C، الضغط 221.2 بار، القيم فوق هذا تعتبر قيم فوق حرجة وهي مفيدة في زيادة كفاءة دورة رانكين.

بخار الفلاش

ما هو بخار الفلاش؟

بخار الفلاش ينتج عندما يتم خفض ضغط الماء من الضغط العالي إلى الضغط المنخفض، بحيث يكون الماء عند درجة حرارة أعلى من درجة الحرارة المشبوعة عند الضغط المنخفض. وبالتالي، يتم إطلاق هذه الحرارة الزائدة عند الضغط المنخفض على شكل بخار فلاش والبخار المنتج يسمى "بخار الفلاش".

تفريغ البخار