Fracción de Sequedad del Vapor

¿Qué es la fracción de sequedad?

Se dice que el vapor está saturado y seco cuando, a esa presión particular, su temperatura es igual al punto de ebullición. En la práctica, es difícil producir vapor saturado y seco, y el vapor a menudo contiene gotas de agua. Por lo tanto, el vapor generado en el tambor de la caldera suele ser húmedo y contener cierta humedad. Si el contenido de humedad del vapor es del 7% en masa, entonces la fracción de sequedad del vapor se dice que es 0.93, lo que significa que el vapor solo está un 93% seco.
La entalpía de evaporación del vapor húmedo se expresa como el producto de la entalpía específica (hfg) y la fracción de sequedad (x). El contenido de calor del vapor húmedo y del vapor saturado y seco son diferentes. El vapor saturado y seco tiene un mayor contenido de calor (energía utilizable) que el vapor húmedo.

Entalpía real de evaporación
Entalpía total real del vapor húmedo
Donde, hf es la entalpía líquida.
La densidad del agua es mayor que la del vapor, por lo que el volumen específico del agua es mucho menor que el del vapor.
Por lo tanto, las gotas de agua en el vapor húmedo ocuparán un espacio despreciable y el volumen específico del vapor húmedo será menor que el del vapor seco, dado por la fórmula:
Volumen específico real = x vg
Donde, vg es el volumen específico del vapor saturado y seco

Diagrama de fase del vapor

La relación entre la entalpía y la temperatura correspondiente a diferentes rangos de presión se representa gráficamente en el diagrama de fase.

Entalpía líquida (hf) en el diagrama de fase

Cuando el agua se calienta desde 0oC hasta su temperatura de saturación a presión atmosférica, sigue la línea de líquido saturado hasta que ha recibido toda su entalpía líquida hf y se representa por (A-B) en el diagrama de fase.

Entalpía del vapor saturado (hfg)

Cualquier adición de calor posterior resulta en un cambio de fase al vapor saturado y se representa por (hfg) en el diagrama de fase, es decir, B-C

Fracción de sequedad (x)

Cuando se aplica calor, el líquido comienza a cambiar de fase de líquido a vapor y, entonces, la fracción de sequedad de la mezcla comienza a aumentar, es decir, se mueve hacia la unidad. En el diagrama de fase, la fracción de sequedad de la mezcla es 0.5 exactamente en el medio de la línea B-C. De manera similar, en el punto C del diagrama de fase, el valor de la fracción de sequedad es 1.

Línea C-D

El punto C está en la línea de vapor saturado, cualquier adición de calor posterior resulta en un aumento de la temperatura del vapor, es decir, el inicio de la sobrecalentamiento del vapor representado por la línea C – D.

Zona líquida

Región a la izquierda de la línea de líquido saturado.

Zona de sobrecalentamiento

Región a la derecha de la línea de vapor saturado.

Zona de dos fases

Área entre la línea de líquido saturado y la línea de vapor saturado es una mezcla de líquido y vapor. Mezclas con diversas fracciones de sequedad.

Punto crítico

Es el punto ápice donde las líneas de líquido saturado y vapor saturado se encuentran. La entalpía de evaporación disminuye a cero en el punto crítico, lo que significa que el agua cambia directamente a vapor en el punto crítico y después.
La temperatura máxima que el líquido puede alcanzar o existir es equivalente al punto crítico.

Parámetros del punto crítico

Temperatura 374.15oC, Presión 221.2 bar, los valores superiores a estos son valores supercríticos y son útiles para aumentar la eficiencia del ciclo de Rankine.

Vapor flash

¿Qué es el vapor flash?

Vapor flash se produce cuando la presión del agua se reduce de alta a baja, y el agua está a una temperatura superior a la de saturación a la presión baja. Así, este exceso de energía térmica se libera a baja presión en forma de vaporización y el vapor así producido es "vapor flash".

Flashing de vapor