بخش گرمای بخار

چه کسی خشکی فراکشن است؟

بخار در زمانی که فشار آن به نقطه جوش برسد، خشک و اشباع شده نامیده می‌شود. در عمل تولید بخار خشک و اشباع شده دشوار است و بخار معمولاً قطرات آب را شامل می‌شود. بنابراین بخار تولید شده در بدنه قابلمه معمولاً مرطوب و شامل مقداری رطوبت است. اگر محتوای رطوبت بخار ۷٪ بر حسب جرم باشد، آنگاه خشکی فراکشن بخار ۰.۹۳ خواهد بود و این بدان معناست که بخار فقط ۹۳٪ خشک است.
انرژی پروانه‌ای بخار مرطوب به صورت حاصل ضرب انرژی خاص پروانه‌ای (hfg) و خشکی فراکشن (x) بیان می‌شود. محتوای حرارتی بخار مرطوب و بخار خشک و اشباع شده متفاوت است. بخار خشک و اشباع شده انرژی قابل استفاده بیشتری نسبت به بخار مرطوب دارد.

انرژی پروانه‌ای واقعی تبخیر
انرژی پروانه‌ای کل واقعی بخار مرطوب
که در آن hf انرژی پروانه‌ای مایع است.
چگالی آب بیشتر از بخار است، بنابراین حجم خاص آب بسیار کمتر از حجم خاص بخار است.
بنابراین قطرات آب در بخار مرطوب فضای قابل توجهی را اشغال نمی‌کنند و حجم خاص بخار مرطوب کمتر از بخار خشک است و با فرمول زیر بیان می‌شود:
حجم خاص واقعی = x vg
که در آن vg حجم خاص بخار خشک و اشباع شده است

نمودار فازی بخار

رابطه انرژی پروانه‌ای و دما در محدوده فشار مختلف در نمودار فازی گرافیکی نشان داده می‌شود.

انرژی پروانه‌ای مایع (hf) در نمودار فازی

هنگامی که آب از ۰oC تا دمای اشباع در فشار جویی گرم می‌شود، خط مایع اشباع را دنبال می‌کند تا تمام انرژی پروانه‌ای مایع hf را دریافت کند و در نمودار فازی با (A-B) نشان داده می‌شود.

انرژی پروانه‌ای بخار اشباع (hfg)

هر گرمای اضافی نتیجه می‌دهد تغییر فاز به بخار اشباع و در نمودار فازی با (hfg) نشان داده می‌شود یعنی B-C

خشکی فراکشن (x)

وقتی گرما اعمال می‌شود، مایع شروع به تغییر فاز از مایع به بخار می‌کند و خشکی فراکشن مخلوط شروع به افزایش می‌کند یعنی به سمت یک میل می‌کند. در نمودار فازی، خشکی فراکشن مخلوط در خط B-C دقیقاً ۰.۵ است. به همین ترتیب در نقطه C در نمودار فازی، مقدار خشکی فراکشن ۱ است.

خط C-D

نقطه C در خط بخار اشباع است، هر گرمای اضافی نتیجه می‌دهد افزایش دما بخار یعنی شروع گرم کردن بخار اشباع که با خط C – D نشان داده می‌شود.

منطقه مایع

منطقه سمت چپ خط مایع اشباع.

منطقه گرم شدن بیش از حد

منطقه سمت راست خط بخار اشباع.

منطقه دو فازی

فضای بین خط مایع اشباع و خط بخار اشباع مخلوطی از مایع و بخار است. مخلوط‌هایی با خشکی فراکشن‌های متفاوت.

نقطه بحرانی

این نقطه اوج است که خط مایع اشباع و خط بخار اشباع یکدیگر را می‌بینند. انرژی پروانه‌ای تبخیر در نقطه بحرانی به صفر می‌رسد، یعنی آب مستقیماً در نقطه بحرانی و بعد از آن به بخار تبدیل می‌شود.
بالاترین دما که مایع می‌تواند داشته باشد یا وجود داشته باشد معادل نقطه بحرانی است.

پارامترهای نقطه بحرانی

دمای ۳۷۴.۱۵oC، فشار ۲۲۱.۲ بار، مقادیر بالاتر از این مقادیر مقادیر فوق بحرانی هستند و مفید هستند برای افزایش کارایی چرخه رانکین.

بخار فلش

بخار فلش چیست؟