Sự khác biệt giữa hơi nước quá nhiệt và hơi nước bão hòa

Hơi nước là nguồn nhiệt cần thiết cho mọi nhà máy giặt ủi. Vậy, sự khác biệt giữa hơi nước quá nhiệt và hơi nước bão hòa là gì? Sự khác biệt nằm ở trạng thái nhiệt động học của chúng.

Hơi nước bão hòa

Hơi nước bão hòa là trạng thái mà cả chất lỏng và chất khí cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng tại một áp suất nhất định. Trong điều kiện này, chất lỏng sẽ tiếp tục bay hơi trong khi chất khí sẽ tiếp tục ngưng tụ cho đến khi cả hai đạt trạng thái cân bằng động. Tại thời điểm đó, nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp sẽ đạt trạng thái cân bằng động.hơi nướcCác đại lượng này được cố định. Chúng được gọi là nhiệt độ bão hòa và áp suất bão hòa. Khi bắt đầu trạng thái cân bằng, hơi nước là hơi nước bão hòa ẩm. Nếu tiếp tục đun nóng, hơi nước sẽ trở thành hơi nước bão hòa khô sau khi toàn bộ nước trong hơi nước bão hòa bay hơi hết. Nhiệt độ của hơi nước từ trạng thái bão hòa ẩm đến trạng thái bão hòa khô vẫn không đổi. Nhiệt độ của hơi nước không tăng trong quá trình từ bão hòa ẩm đến bão hòa khô. Ở áp suất cố định, nếu tiếp tục đun nóng hơi nước bão hòa khô, nhiệt độ của nó sẽ tăng lên và nó trở thành hơi nước quá nhiệt. Hơi nước quá nhiệt không chứa các giọt chất lỏng hoặc sương mù lỏng và thực chất là một chất khí.

❑ Ví dụ

Nói một cách đơn giản:

● Ở một áp suất nhất định, nước bắt đầu bốc hơi và dần dần trở thành hơi nước sau khi được đun sôi. Lúc này, nhiệt độ của hơi nước bằng nhiệt độ bão hòa. Nhiệt độ này có liên quan đến áp suất. Áp suất càng cao, nhiệt độ bão hòa càng cao. Ngược lại, áp suất càng thấp, nhiệt độ bão hòa càng thấp. Khi áp suất là 0,10 MPa, nhiệt độ bão hòa là 99,09°C. Khi áp suất là 4,05 MPa, nhiệt độ bão hòa là 249,18°C. Khi áp suất là 10,13 MPa, nhiệt độ bão hòa là 309,53°C.

Hơi nước siêu nóng

Nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng và vượt quá nhiệt độ bão hòa ở áp suất này sau khi hơi nước bão hòa được làm nóng thêm. Hơi nước vượt quá nhiệt độ bão hòa này được gọi là hơi nước quá nhiệt. Trong điều kiện này, nhiệt độ và áp suất của hơi nước không còn cố định nữa. Khi nhiệt lượng tăng, chúng cũng tăng theo. Hơi nước quá nhiệt có năng lượng nhiệt và dung tích nhiệt cao hơn.

❑ Nhược điểm

Tuy nhiên, trong thực tế sử dụng, việc dùng hơi nước quá nhiệt để sưởi ấm tương đối kém hiệu quả. Điều này là do hơi nước quá nhiệt phải được làm nguội đến nhiệt độ bão hòa để giải phóng nhiệt lượng bay hơi. Lượng nhiệt tỏa ra từ quá trình làm nguội hơi nước quá nhiệt đến nhiệt độ bão hòa rất nhỏ so với nhiệt lượng bay hơi.

● Nếu độ quá nhiệt của hơi nước rất nhỏ, phần nhiệt nhỏ này tương đối dễ giải phóng. Tuy nhiên, khi độ quá nhiệt rất cao, thời gian làm nguội sẽ dài hơn nhiều. Trong giai đoạn này, chỉ một lượng nhiệt rất nhỏ mới có thể được giải phóng.

Trong thiết bị trao đổi nhiệt thực tế, việc sử dụng hơi nước quá nhiệt sẽ tạo thành một lớp màng khô bên trong thiết bị. Vùng này sẽ nhanh chóng hình thành cặn, khiến thành ống quá nóng và dẫn đến hư hỏng ống. Do đó, mặc dù nhiệt độ của hơi nước quá nhiệt ở cùng áp suất cao hơn so với hơi nước bão hòa, nhưng khả năng truyền nhiệt của nó lại thấp hơn so với hơi nước bão hòa.

Phần kết luận

Trong quá trình sản xuất thực tế, nếu các nhà máy giặt là muốn sử dụng hơi nước quá nhiệt ở nhiệt độ và áp suất cao do nhà máy điện sản xuất, hơi nước trước tiên phải đi qua hệ thống trạm giảm nhiệt và giảm áp để chuyển đổi hơi nước quá nhiệt thành hơi nước bão hòa trước khi có thể sử dụng. Hơi nước quá nhiệt chỉ có thể giải phóng nhiệt lượng ẩn hữu ích nhất khi được làm nguội đến trạng thái bão hòa.