Gőz szárazsági története

Mi a szárazsági tört?

A gőz száraz telítettnek nevezik, ha adott nyomás mellett a hőmérséklete megegyezik a forrásponttal. A gyakorlatban nehéz teljesen száraz telített gőzt előállítani, és a gőz gyakran tartalmaz vízcseppeket. Így a gőz, amit a kazán tartályában termelnek, gyakran nedves, és némi párat tartalmaz. Ha a gőz pártartalma 7% tömegarányban van, akkor a gőz szárazsági törtje 0,93, ami azt jelenti, hogy a gőz csak 93%-osan száraz.
A nedves gőz felhevítési enthalpiája a specifikus enthalpiák (hfg) és a szárazsági tört (x) szorzata. A nedves gőz és a száraz telített gőz hőtartalma különböző. A száraz telített gőz magasabb hőtartalmú (használható energia) mint a nedves gőz.

A felhevítés valós enthalpiája
A nedves gőz valós teljes enthalpiája
Ahol, hf a folyékony enthalpiát jelenti.
A víz sűrűsége nagyobb, mint a gőzé, így a víz specifikus térfogata sokkal kevesebb, mint a gőz specifikus térfogata.
Ezért a nedves gőzben lévő vízcseppek elhanyagolható területet foglalnak el, és a nedves gőz specifikus térfogata kevesebb, mint a száraz gőzé, és a következő képlettel adható meg:
Valós specifikus térfogat = x vg
Ahol, vg a száraz telített gőz specifikus térfogata

Gőzfázis diagram

Az enthalpiák és hőmérsékletek viszonya különböző nyomásintervallumok esetén grafikusan ábrázolva a fázisdiagramon.

Folyékony enthalpia (hf) a fázisdiagramon

Ha a vizet 0oC-ról főzhető állapotig melegítjük légköri nyomás mellett, a telített folyadék vonalát követve, amíg be nem kapja az összes folyadék enthalpiáját (hf), és ezt a fázisdiagramon (A-B) jelöli.

Telített gőz enthalpiája (hfg)

Bármely további hő hozzáadása a fázisváltást eredményezi a telített gőzbe, és ezt a (hfg) jelöli a fázisdiagramon, azaz B-C.

Szárazsági tört (x)

Ha hőt alkalmazunk, a folyadék fázisváltást végez, és a keverék szárazsági törte növekszik, azaz egyre közelebb kerül az egységhez. A fázisdiagramon a keverék szárazsági törte 0,5 a B-C vonal közepén. Hasonlóképpen, a C ponton a fázisdiagramon a szárazsági tört értéke 1.

Vonal C-D

A C pont a telített gőz vonalán helyezkedik el, bármilyen további hő hozzáadása a gőz hőmérsékletének növekedését eredményezi, azaz a gőz túlhőtése kezdődik, amit a C – D vonal jelöl.

Folyadék zóna

A telített folyadék vonal bal oldali része.

Túlhőtött zóna

A telített gőz vonal jobb oldali része.

Két fázisú zóna

A telített folyadék és a telített gőz vonal közötti terület a folyadék és gőz keveréke. Keverékek különböző szárazsági törtekkel.

Kritikus pont

Ez az a csúcspont, ahol a telített folyadék és a telített gőz vonalak találkoznak. A felhevítési enthalpia a kritikus ponton nullával szűnik, tehát a víz közvetlenül gőzzé változik a kritikus ponton és annál magasabb hőmérsékleten.
A folyadék által elérhető vagy létezhető legmagasabb hőmérséklet a kritikus pont.

Kritikus pont paraméterei

Hőmérséklet 374,15oC, Nyomás 221,2 bar, ennek feletti értékek a szupercritikus értékek, és hasznosak a Rankine ciklus hatékonyságának növelésére.

Rövid idejű gőz

Mi a rövid idejű gőz?

Rövid idejű gőz akkor jön létre, ha a víz nyomását magasról alacsonyra csökkentik, és a víz hőmérséklete magasabb, mint a forráspont alacsony nyomás mellett. Így a túlmaradt hőenergia alacsony nyomás mellett gőzzé változik, és a keletkezett gőz "rövid idejű gőz".