Höyrytysaste

Mikä on kuivuusosuus?

Höyryä kutsutaan kuivaksi syttymäksi, kun sen paineen mukaan sen lämpötila on sama kuin säännöllisen keittymispisteen. Kuivasti syttyvän höyryn tuotanto käytännössä on vaikeaa, ja höyry sisältää usein vesipisaroita. Siksi ketlän rumpussa tuotettu höyry on usein kostea ja sisältää vettä. Jos höyryn vetipitoisuus on 7 % massapainoltaan, niin höyryn kuivuusosuus sanotaan olevan 0.93, mikä tarkoittaa, että höyry on vain 93 % kuiva.
Kostean höyryn entaalpia ilmaistaan tiheysenthalpin (hfg) ja kuivuusosuuden (x) tulona. Kostean höyryn ja kuivasti syttyvän höyryn lämpösisältö eroavat. Kuivasti syttyvä höyry sisältää enemmän lämpöä (käytettävissä olevaa energiaa) kuin kostea höyry.

Todellinen entaalpi syttyessä
Kostean höyryn todellinen yhteinen entaalpi
Missä, hf on nesteen entaalpi.
Veden tiheys on suurempi kuin höyryn, joten veden tiheys on huomattavasti pienempi kuin höyryn tiheys.
Niinpä kosteassa höyryssä olevat vesipisarat vievät merkityksettömän tilan, ja kostean höyryn tiheys on pienempi kuin kuivan höyryn tiheys, ja se annetaan kaavalla:
Todellinen tiheys = x vg
Missä, vg on kuivasti syttyvän höyryn tiheys

Höyryn vaihekaavio

Enthalpin ja lämpötilan välinen suhde eri painepiireillä on esitetty graafisesti vaihekaaviossa.

Nesteenthalpi (hf) vaihekaaviolla

Kun vesi lämmitetään 0oC:n lämpötilasta säännölliseen keittypisteeseen ilmakehän paineen mukaan, se noudattaa säännöllisen nesteelinjaa, kunnes se on saanut kaikki nesteen entaalpin hf ja se on edustettu (A-B) vaihekaaviolla.

Syttymästä saturoituneen höyryn entaalpi (hfg)

Jokainen lisäenergia johtaa vaiheen muuttumiseen saturoituun höyryyn, ja se on edustettu (hfg) vaihekaaviolla eli B-C

Kuivuusosuus (x)

Kun lämpöä lisätään, nesteen vaihe muuttuu höyryksi, ja kuivuusosuus sekoituksessa alkaa kasvamaan, eli siirtymään kohti yhtenäisyyttä. Vaihekaaviolla kuivuusosuus sekoituksessa on 0.5 täsmälleen puolivälissä B-C -viivaa. Samalla tavalla piste C vaihekaaviolla kuivuusosuuden arvo on 1.

Viiva C-D

Piste C on säännöllisen höyryn viivalta, jolloin lisäenergian lisääminen johtaa höyryn lämpötilan nousuun, eli alkuun höyryn ylikuumennukseen, joka on edustettu viivalla C-D.

Nestealue

Alue säännöllisen nesteelinjan vasemmalla puolella.

Ylikuumennusalue

Alue säännöllisen höyrylinjan oikealla puolella.

Kahden vaiheen alue

Alue säännöllisen nesteelinjan ja säännöllisen höyrylinjan välissä on nesteiden ja höyryn sekoitus. Sekoitus eri kuivuusosuuksilla.

Kriittinen piste

Se on huippupiste, jossa säännöllinen neste ja säännöllinen höyry kohtaavat. Syttyessä tapahtuva entaalpi heikkenee nollaan kriittisessä pisteessä, mikä tarkoittaa, että vesi muuttuu suoraan höyryksi kriittisessä pisteessä ja sen jälkeen.
Maksimilämpötila, johon neste voi saavuttaa tai olemassa olla, on yhtä suuri kuin kriittinen piste.

Kriittisen pisteen parametrit

Lämpötila 374.15oC, Paine 221.2 bar, näiden arvojen yläpuolella ovat superteknologiset arvot, jotka ovat hyödyllisiä Rankine-kierroksen tehon parantamisessa.

Purkautuva höyry

Mikä on purkautuva höyry?

Purkautuva höyry syntyy, kun vedensä paine pudotetaan korkeammasta matalampaan paineeseen, jolloin vesi on korkeammalla lämpötilalla kuin säännöllinen keittypiste matalassa paineessa. Tämä ylimääräinen lämpöenergia vapautuu matalassa paineessa purkautuvana höyrynä, ja siten tuotettu höyry on "purkautuva höyry".