Κλάση Ξηρότητας Ατμού

Τι είναι η κλίμακα ξηρότητας;

Λέγεται ότι το ατμό είναι ξηρός και εξατμισμένος όταν, σε μια συγκεκριμένη πίεση, η θερμοκρασία του είναι ίση με την θερμοκρασία καύσης. Είναι δύσκολο να παράγεται ξηρός και εξατμισμένος ατμός στην πράξη, και ο ατμός συχνά περιέχει σταγόνες νερού. Οπότε, ο ατμός που παράγεται στην βαρέλια του βραστήρα είναι συχνά υγρός και περιέχει κάποια υγρασία. Αν η περιεχόμενη υγρασία του ατμού είναι 7% με βάρος, τότε η κλίμακα ξηρότητας του ατμού λέγεται ότι είναι 0,93, και αυτό σημαίνει ότι ο ατμός είναι μόνο 93% ξηρός.
Η ενθαλπία εξάτμισης του υγρού ατμού εκφράζεται ως γινόμενο της συγκεκριμένης ενθαλπίας (hfg) και της κλίμακας ξηρότητας (x). Το θερμικό περιεχόμενο του υγρού ατμού και του ξηρού και εξατμισμένου ατμού είναι διαφορετικό. Ο ξηρός και εξατμισμένος ατμός έχει υψηλότερο θερμικό περιεχόμενο (χρησιμοποιήσιμη ενέργεια) από τον υγρό ατμό.

Πραγματική Ενθαλπία Εξάτμισης
Πραγματική Συνολική Ενθαλπία του υγρού ατμού
Όπου, hf είναι η Υγρή Ενθαλπία.
Η πυκνότητα του νερού είναι υψηλότερη από την του ατμού, άρα το συγκεκριμένο όγκο του νερού είναι πολύ μικρότερος από τον συγκεκριμένο όγκο του ατμού.
Επομένως, οι σταγόνες νερού στον υγρό ατμό θα καταλαμβάνουν αδιάκριτο χώρο και ο συγκεκριμένος όγκος του υγρού ατμού είναι μικρότερος από τον του ξηρού ατμού και δίνεται από τον τύπο:
Πραγματικός συγκεκριμένος όγκος = x vg
Όπου, vg είναι ο συγκεκριμένος όγκος του ξηρού και εξατμισμένου ατμού

Διάγραμμα Φάσης Ατμού

Η σχέση της ενθαλπίας και της θερμοκρασίας σε διάφορες πίεσεις παρουσιάζεται γραφικά στο Διάγραμμα Φάσης.

Υγρή Ενθαλπία (hf) στο Διάγραμμα Φάσης

Όταν το νερό θερμαίνεται από 0oC μέχρι την θερμοκρασία καύσης του στην ατμοσφαιρική πίεση, ακολουθεί τη γραμμή του εξατμισμένου υγρού μέχρι να έχει λάβει όλη την υγρή ενθαλπία hf και αντιπροσωπεύεται από (A-B) στο Διάγραμμα Φάσης.

Ενθαλπία του Κεφαλικού Ατμού (hfg)

Κάθε πρόσθετη θερμότητα που προστίθεται αποτελεί αλλαγή φάσης σε κεφαλικό ατμό και αντιπροσωπεύεται από (hfg) στο Διάγραμμα Φάσης, δηλαδή B-C

Κλίμακα Ξηρότητας (x)

Όταν εφαρμόζεται θερμότητα, το υγρό ξεκινά να αλλάζει φάση από υγρό σε ατμό και η κλίμακα ξηρότητας του μίγματος αρχίζει να αυξάνεται, δηλαδή να προσεγγίζει τη μονάδα. Στο Διάγραμμα Φάσης, η κλίμακα ξηρότητας του μίγματος είναι 0,5 ακριβώς στη μέση της γραμμής B-C. Παρόμοια, στο σημείο C του Διαγράμματος Φάσης, η τιμή της κλίμακας ξηρότητας είναι 1.

Γραμμή C-D

Το σημείο C είναι στη γραμμή του κεφαλικού ατμού, οποιαδήποτε πρόσθετη θερμότητα που προστίθεται αποτελεί αύξηση της θερμοκρασίας του ατμού, δηλαδή αρχή της υπερθέρμανσης του ατμού, που αντιπροσωπεύεται από τη γραμμή C – D.

Ζώνη Υγρού

Περιοχή προς τα αριστερά της γραμμής του κεφαλικού υγρού.

Ζώνη Υπερθέρμανσης

Περιοχή προς τα δεξιά της γραμμής του κεφαλικού ατμού.

Ζώνη Δύο Φάσεων

Η περιοχή μεταξύ της γραμμής του κεφαλικού υγρού και της γραμμής του κεφαλικού ατμού είναι μίγμα υγρού και ατμού. Μίγμα με διάφορες κλίμακες ξηρότητας.

Κρίσιμο Σημείο

Είναι