Buhar Kuruluğunun Kesiri

Kuruşluk Oranı Nedir?

Buhar, belirli bir basınçta sıcaklığı kaynama noktasına eşit olduğunda kuru doymuş buhar olarak adlandırılır. Pratikte kuru doymuş buhar üretmek zor olup, buhar genellikle su damlacıkları içerir. Bu nedenle, kazanın kazan borusunda üretilen buhar genellikle nemli ve bazı miktarlarda su içerir. Eğer buharın su içeriği kütlesi bakımından %7 ise, buharın kuruşluk oranı 0.93 olarak ifade edilir ve bu, buharın sadece %93'ünün kuru olduğu anlamına gelir.
Nemli buharın Buharlaşma Entalpisinin, spesifik entalpi (hfg) ile kuruşluk oranı (x) çarpımı şeklinde ifade edilir. Nemli buharın ve kuru doymuş buharın ısı içerikleri farklıdır. Kuru doymuş buhar, nemli buhardan daha yüksek ısı içeriğine (kullanılabilir enerji) sahiptir.

Gerçek Buharlaşma Entalpisinin
Nemli buharın gerçek toplam entalpisinin
Burada, hf sıvı entalpidir.
Su yoğunluğu buharın yoğunluğundan daha yüksek olduğu için, suyun özgül hacmi buharın özgül hacminden çok daha azdır.
Böylece, nemli buhardaki su damlacıkları ihmal edilebilir bir alan kaplayacak ve nemli buharın özgül hacmi, kuru buharın özgül hacminden daha az olacaktır ve formülle verilir:
Gerçek özgül hacim = x vg
Burada, vg kuru doymuş buharın özgül hacmidir.

Buhar Faz Diyagramı

Farklı basınç aralıklarına karşılık gelen entalpi ve sıcaklık arasındaki ilişki, faz diyagramında grafiksel olarak gösterilir.

Faz Diyagramındaki Sıvı Entalpi (hf)

Su, atmosfer basıncındaki doyuma sıcaklığına kadar 0oC'ten ısıtıldığında, tüm sıvı entalpisini (hf) alana kadar doyum sıvı çizgisini takip eder ve faz diyagramında (A-B) ile gösterilir.

Doyum Buharının Entalpi (hfg)

Herhangi bir ek ısı eklendiğinde, faz değişimi doyum buharına geçiş yapar ve faz diyagramında (hfg) ile gösterilir yani B-C

Kuruşluk Oranı (x)

Isı uygulandığında, sıvı buhar fazına geçmeye başlar ve karışımın kuruşluk oranı artmaya başlar, yani birliğe doğru ilerler. Faz diyagramında, karışımın kuruşluk oranı B-C çizgisinin tam ortasında 0.5'tır. Benzer şekilde, faz diyagramındaki C noktasında kuruşluk oranı 1'dir.

C-D Çizgisi

C noktası, doyum buhar çizgisindedir. Herhangi bir ek ısı eklendiğinde, buhar sıcaklığı artar, yani buhar süper ısıtmanın başlangıcı C-D çizgisi ile gösterilir.

Sıvı Bölgesi

Doyum sıvı çizgisinin sol tarafındaki bölge.

Süper Isıtma Bölgesi

Doyum buhar çizgisinin sağ tarafındaki bölge.

İki Faz Bölgesi

Doyum sıvı ve doyum buhar çizgileri arasındaki bölge, sıvı ve buhar karışımıdır. Değişken kuruşluk oranlarına sahip karışım.

Kritik Nokta

Doyum sıvı ve doyum buhar çizgilerinin birleştiği tepe noktadır. Kritik noktada buharlaşma entalpi sıfıra indiğinden, su kritik noktasından itibaren doğrudan buhar haline dönüşür.
Sıvıların ulaşabileceği veya var olabileceği maksimum sıcaklık, kritik noktaya eşdeğerdir.

Kritik Nokta Parametreleri

Sıcaklık 374.15oC, Basınç 221.2 bar, bu değerlerin üzerindeki değerler süper-kritik değerlerdir ve Rankine Döngüsü'nin verimliliğini artırmak için kullanışlıdır.

Flaş Buhar

Flaş Buhar Nedir?

Flaş buhar, suya uygulanan basınç yüksekten düşüğe indirildiğinde, su düşük basınçta doyuma sıcaklığından daha yüksek sıcaklıkta olur. Bu nedenle, bu fazla ısı enerjisi düşük basınçta flaş şeklinde serbest bırakılır ve böylece üretilen buhar "Flaş Buhar" olarak adlandırılır.