Dampf-Trockenheitsgrad

Was ist Trockenheitsgrad?

Dampf wird als trockensättig bezeichnet, wenn bei einem bestimmten Druck seine Temperatur gleich dem Siedepunkt ist. In der Praxis ist es schwierig, trockensättigen Dampf zu erzeugen, und der Dampf enthält oft Wassertropfen. Daher ist der in dem Kessel erzeugte Dampf oft feucht und enthält etwas Feuchtigkeit. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Dampfes 7% Masse beträgt, dann wird der Trockenheitsgrad des Dampfes als 0,93 angegeben, was bedeutet, dass der Dampf nur 93% trocken ist.
Die Verdampfungsenthalpie von feuchtem Dampf wird als Produkt der spezifischen Enthalpie (hfg) und des Trockenheitsgrades (x) ausgedrückt. Die Wärmeinhalte von feuchtem Dampf und trockensättigem Dampf sind unterschiedlich. Trockensättiger Dampf hat einen höheren Wärmeinhalt (nutzbare Energie) als feuchter Dampf.

Tatsächliche Verdampfungsenthalpie
Tatsächliche Gesamtenthalpie des feuchten Dampfes
Wobei, hf die Flüssigkeitsenthalpie ist.
Die Dichte von Wasser ist höher als die des Dampfes, daher ist das spezifische Volumen des Wassers viel geringer als das des Dampfes.
Daher nehmen die Wassertropfen im feuchten Dampf einen vernachlässigbaren Raum ein, und das spezifische Volumen des feuchten Dampfes ist kleiner als das des trockenen Dampfes und wird durch die Formel gegeben:
Tatsächliches spezifisches Volumen = x vg
Wobei, vg das spezifische Volumen des trockensättigen Dampfes ist

Dampf-Phasendiagramm

Die Beziehung zwischen Enthalpie und Temperatur in verschiedenen Druckbereichen wird grafisch im Phasendiagramm dargestellt.

Flüssigkeitsenthalpie (hf) im Phasendiagramm

Wenn Wasser von 0°C bis zu seiner Sättigungstemperatur bei atmosphärischem Druck erhitzt wird, folgt es der gesättigten Flüssigkeitslinie, bis es alle seine flüssige Enthalpie hf erhalten hat, und wird im Phasendiagramm durch (A-B) dargestellt.

Enthalpie des gesättigten Dampfes (hfg)

Jede weitere Wärmezufuhr führt zur Phasenänderung zum gesättigten Dampf und wird im Phasendiagramm durch (hfg) dargestellt, also B-C

Trockenheitsgrad (x)

Wenn Wärme zugeführt wird, beginnt die Flüssigkeit, ihre Phase von Flüssigkeit zu Dampf zu ändern, und der Trockenheitsgrad des Gemischs nimmt zu, also in Richtung Einheit. Im Phasendiagramm beträgt der Trockenheitsgrad des Gemischs 0,5 genau in der Mitte der Linie B-C. Ähnlich hat der Punkt C im Phasendiagramm den Trockenheitsgradwert 1.

Linie C-D

Punkt C liegt auf der gesättigten Dampflinie, jede weitere Wärmezufuhr führt dazu, dass die Dampftemperatur ansteigt, also Beginn der Dampfüberhitzung, dargestellt durch die Linie C – D.

Flüssigkeitszone

Bereich links von der gesättigten Flüssigkeitslinie.

Überhitzungszone

Bereich rechts von der gesättigten Dampflinie.

Zwei-Phasen-Zone

Der Bereich zwischen der gesättigten Flüssigkeits- und gesättigten Dampflinie ist eine Mischung aus Flüssigkeit und Dampf. Mischungen mit variablen Trockenheitsgraden.

Kritischer Punkt

Es ist der Spitzenpunkt, an dem sich die gesättigte Flüssigkeits- und gesättigte Dampflinien treffen. Die Verdampfungsenthalpie geht am kritischen Punkt gegen Null, das bedeutet, dass Wasser direkt zu Dampf wechselt und danach.
Die maximale Temperatur, die eine Flüssigkeit erreichen oder existieren kann, entspricht dem kritischen Punkt.

Kritische Punktparameter

Temperatur 374,15°C, Druck 221,2 bar, Werte darüber sind überkritische Werte und nützlich für die Erhöhung der Effizienz des Rankine-Zyklus.

Blitzdampf

Was ist Blitzdampf?

Blitzdampf entsteht, wenn der Druck von hoch auf niedrig reduziert wird und das Wasser bei einer höheren Temperatur als der Sättigungstemperatur bei niedrigem Druck ist. Diese überschüssige Wärmeenergie wird bei niedrigem Druck in Form von Verdampfung freigesetzt, und der so erzeugte Dampf ist "Blitzdampf".