Vapor é considerado saturado seco quando, em uma determinada pressão, sua temperatura é igual ao ponto de ebulição. É difícil produzir vapor saturado seco na prática, e o vapor frequentemente contém gotículas de água. Portanto, o vapor gerado no tambor da caldeira muitas vezes é úmido e contém alguma umidade. Se o conteúdo de umidade do vapor for 7% em massa, então a fração de secagem do vapor é dita ser 0,93, o que significa que o vapor está apenas 93% seco.
A entalpia de evaporação do vapor úmido é expressa como o produto da entalpia específica entalpia (hfg) e a fração de secagem (x). O conteúdo térmico do vapor úmido e do vapor saturado seco são diferentes. O vapor saturado seco tem maior conteúdo térmico (energia utilizável) do que o vapor úmido.
Entalpia Real de Evaporação
Entalpia Total Real do Vapor Úmido
Onde, hf é a Entalpia Líquida.
A densidade da água é maior do que a do vapor, portanto, o volume específico da água é muito menor do que o volume específico do vapor.
Assim, as gotículas de água no vapor úmido ocuparão um espaço negligenciável e o volume específico do vapor úmido é menor do que o do vapor seco e dado pela fórmula:
Volume Específico Real = x vg
Onde, vg é o volume específico do vapor saturado seco
A relação entre a entalpia e a temperatura correspondente a diferentes faixas de pressão é representada graficamente no Diagrama de Fase.
Quando a água é aquecida de 0oC até sua temperatura de saturação à pressão atmosférica, segue a linha de líquido saturado até receber toda a sua entalpia líquida hf e é representada por (A-B) no Diagrama de Fase.
Qualquer adição de calor adicional resulta em mudança de fase para vapor saturado e é representada por (hfg) no diagrama de fase, ou seja, B-C
Quando o calor é aplicado, o líquido começa a mudar de fase de líquido para vapor, e a fração de secagem da mistura começa a aumentar, ou seja, movendo-se em direção à unidade. No diagrama de fase, a fração de secagem da mistura é 0,5 exatamente no meio da linha B-C. Da mesma forma, no ponto C do diagrama de fase, o valor da fração de secagem é 1.
O ponto C está na linha de vapor saturado, qualquer adição de calor adicional resulta no aumento da temperatura do vapor, ou seja, o início do superaquecimento do vapor representado pela linha C – D.
Região à esquerda da linha de líquido saturado.
Região à direita da linha de vapor saturado.
Área entre a linha de líquido saturado e a linha de vapor saturado é uma mistura de líquido e vapor. Misturas com diferentes frações de secagem.
É o ponto ápice onde as linhas de líquido saturado e vapor saturado se encontram. A entalpia de evaporação diminui para zero no ponto crítico, o que significa que a água muda diretamente para vapor no ponto crítico e após isso.
A temperatura máxima que o líquido pode atingir ou existir é equivalente ao ponto crítico.
Temperatura 374,15oC, Pressão 221,2 bar, valores acima disso são valores supercríticos e são úteis para aumentar a eficiência do Ciclo Rankine.
Vapor flash é produzido quando a pressão da água é reduzida de alta para baixa, então a água está em temperatura mais alta do que a temperatura de saturação na baixa pressão. Assim, essa energia térmica excessiva é liberada na baixa pressão sob a forma de vaporização, e o vapor assim produzido é “vapor flash”.
