Il vapore si dice essere saturato secco quando, a una determinata pressione, la sua temperatura è uguale al punto di ebollizione. In pratica è difficile produrre vapore saturato secco e spesso il vapore contiene goccioline d'acqua. Quindi, il vapore generato nel tamburo del boiler è spesso umido e contiene alcune tracce di umidità. Se il contenuto di umidità del vapore è del 7% in massa, allora la frazione di asciuttezza del vapore si dice che sia 0,93, il che significa che il vapore è solo al 93% asciutto.
L'entalpia di vaporizzazione del vapore umido è espressa come prodotto dell'entalpia specifica (hfg) e della frazione di asciuttezza (x). Il contenuto di calore del vapore umido e del vapore saturato secco sono diversi. Il vapore saturato secco ha un contenuto calorico (energia utilizzabile) maggiore rispetto al vapore umido.
Entalpia effettiva di vaporizzazione
Entalpia totale effettiva del vapore umido
Dove, hf è l'entalpia liquida.
La densità dell'acqua è maggiore rispetto a quella del vapore, quindi il volume specifico dell'acqua è molto inferiore rispetto a quello del vapore.
Pertanto, le goccioline d'acqua nel vapore umido occupano uno spazio trascurabile e il volume specifico del vapore umido è inferiore a quello del vapore secco e viene dato dalla formula:
Volume specifico effettivo = x vg
Dove, vg è il volume specifico del vapore saturato secco
La relazione tra entalpia e temperatura corrispondente a diversi intervalli di pressione è rappresentata graficamente nel Diagramma di fase.
Quando l'acqua viene riscaldata da 0°C alla sua temperatura di saturazione alla pressione atmosferica, segue la linea del liquido saturato fino a quando non ha ricevuto tutta la sua entalpia liquida hf ed è rappresentata da (A-B) nel Diagramma di fase.
L'aggiunta di ulteriore calore provoca un cambiamento di fase in vapore saturato e viene rappresentato da (hfg) nel diagramma di fase, cioè B-C
Quando viene applicato calore, il liquido inizia a cambiare fase da liquido a vapore e la frazione di asciuttezza della miscela inizia ad aumentare, cioè si avvicina all'unità. Nel diagramma di fase, la frazione di asciuttezza della miscela è 0,5 esattamente a metà della linea B-C. Analogamente, nel punto C del diagramma di fase, il valore della frazione di asciuttezza è 1.
Il punto C si trova sulla linea del vapore saturato, qualsiasi ulteriore aggiunta di calore porta a un aumento della temperatura del vapore, cioè l'inizio della sovrariscaldatura del vapore rappresentato dalla linea C-D.
Regione a sinistra della linea del liquido saturato.
Regione a destra della linea del vapore saturato.
L'area tra la linea del liquido saturato e la linea del vapore saturato è una miscela di liquido e vapore. Miscela con diverse frazioni di asciuttezza.
È il punto culminante dove si incontrano le linee del liquido saturato e del vapore saturato. L'entalpia di vaporizzazione diminuisce a zero al punto critico, il che significa che l'acqua cambia direttamente in vapore al punto critico e oltre.
La massima temperatura che un liquido può raggiungere o esistere è equivalente al punto critico.
Temperatura 374,15°C, Pressione 221,2 bar, i valori superiori a questi sono valori supercritici e sono utili per aumentare l'efficienza del ciclo Rankine.
Vapore flash si produce quando la pressione dell'acqua viene ridotta da alta a bassa, in modo che l'acqua si trovi a una temperatura superiore a quella di saturazione a bassa pressione. Pertanto, questo eccesso di energia termica viene rilasciato a bassa pressione sotto forma di vapore flash, e il vapore così prodotto è "vapore flash".
