Fracció de sequedat de vapor
Què és la fracció de sequedat?
Es diu que el vapor està saturat i sec quan, a una pressió determinada, la seva temperatura és igual al punt d'ebullició. És difícil produir vapor saturat i sec en la pràctica i sovint conté gotes d'aigua. Per tant, el vapor generat a la caldera sovint és humit i conté alguna humitat. Si el contingut d'humitat del vapor és del 7% en massa, llavors la fracció de sequedat del vapor és de 0,93, i això significa que el vapor només té un 93% de sequedat.
La entalpia d'evaporació del vapor humit es expressa com el producte de l'entalpia específica (hfg) i la fracció de sequedat (x). El contingut calorífic del vapor humit i del vapor saturat sec són diferents. El vapor saturat sec té un contingut calorífic (energia utilitzable) més alt que el vapor humit.
Entalpia real d'evaporació
Entalpia total real del vapor humit
On, hf és l'entalpia líquida.
La densitat de l'aigua és més alta que la del vapor, per tant, el volum específic de l'aigua és molt menor que el del vapor.
Així, les gotes d'aigua en el vapor humit ocupen un espai negligible i el volum específic del vapor humit és menor que el del vapor sec, i es dona per la fórmula:
Volum específic real = x vg
On, vg és el volum específic del vapor saturat sec
Diagrama de fase del vapor
La relació entre l'entalpia i la temperatura corresponent a diferents rangs de pressió es representa gràficament en el diagrama de fase.
Entalpia líquida (hf) en el diagrama de fase
Quan l'aigua es calenta des de 0oC fins a la seva temperatura de saturació a pressió atmosfèrica, segueix la línia del líquid saturat fins que ha rebut tota la seva entalpia líquida hf i es representa per (A-B) en el diagrama de fase.
Entalpia del vapor saturat (hfg)
Qualsevol addició de calor addicional resulta en un canvi de fase a vapor saturat i es representa per (hfg) en el diagrama de fase, és a dir B-C
Fracció de sequedat (x)
Quan s'aplica calor, el líquid comença a canviar de fase de líquid a vapor i, aleshores, la fracció de sequedat de la barreja comença a augmentar, és a dir, es mou cap a la unitat. En el diagrama de fase, la fracció de sequedat de la barreja és de 0,5 exactament al mig de la línia B-C. De manera similar, al punt C del diagrama de fase, el valor de la fracció de sequedat és 1.
Línia C-D
El punt C està a la línia de vapor saturat, qualsevol addició de calor addicional resulta en un increment de la temperatura del vapor, és a dir, el principi de la supercalorificació del vapor representat per la línia C – D.
Zona líquida
Regió a l'esquerra de la línia de líquid saturat.
Zona de supercalorificació
Regió a la dreta de la línia de vapor saturat.
Zona de dues fases
Àrea entre la línia de líquid saturat i la línia de vapor saturat, és una mescla de líquid i vapor amb diverses fraccions de sequedat.
Punt crític
És el punt culminant on es troben les línies de líquid saturat i vapor saturat. L'entalpia d'evaporació disminueix a zero al punt crític, això significa que l'aigua canvia directament a vapor al punt crític i després. La temperatura màxima que el líquid pot assolir o existir és equivalent al punt crític.
Paràmetres del punt crític
Temperatura 374,15oC, Pressió 221,2 bar, els valors superiors a aquests són valors supercrítics i són útils per augmentar l'eficiència del cicle de Rankine.
Vapor flash
Què és el vapor flash?
Vapor flash es produeix quan la pressió de l'aigua es redueix d'alta a baixa, i l'aigua està a una temperatura més alta que la de saturació a baixa pressió. Així, aquest excedent d'energia calorífica es libera a baixa pressió en forma de vaporització, i el vapor així produït és "vapor flash".
