蒸汽基础知识知识应用

1、蒸汽基础知识为什么要用蒸汽作热媒？n 产生于水（便宜、易获得）产生于水（便宜、易获得）n 无毒、无味、无色无毒、无味、无色n 便于输送便于输送n 热值高热值高n 传热快传热快n 易于控制（压力、温度）易于控制（压力、温度）水 的 来 源 雨水雨水溶解空气中的氧溶解空气中的氧自由氧对锅炉管壁产生腐蚀自由氧对锅炉管壁产生腐蚀江、河、湖、井水江、河、湖、井水溶解硅、钙、碳酸盐溶解硅、钙、碳酸盐 钙和硅在锅炉管壁形成硬垢钙和硅在锅炉管壁形成硬垢碳酸盐形成碳酸盐形成 co2化学处理软化/除盐 + 除离子去硬度处理一：处理一：去去 硬硬 度度吸氧化合物吸氧化合物除氧器除氧器处理二：处理二：除除 氧氧蒸汽的

2、基本概念水加热后产生的无色透明气体指在一定压力下与水的沸点温度相对应的纯蒸汽蒸汽温度达到饱和温度后继续吸热直到温度升高，高于饱和温度的蒸汽。又叫二次蒸汽，指一定压力下的热凝结水或锅炉水被降压，部分水分会二次蒸发，所得到的蒸汽即为闪蒸汽。凝结水的基本概念蒸汽冷却后产生的水。在一定压力下与水的沸点温度对应的水。在一定压力下比水的沸点温度低的水。温-焓图这一点叫什么？这一点叫什么？蒸汽产生过程定压预热定压预热定压汽化定压汽化定压过热定压过热水吸收热能使得物理状水吸收热能使得物理状态转变的过程。态转变的过程。关键词：关键词：饱和温度（沸点）饱和温度（沸点）饱和、过热饱和、过热显热显热潜热潜热总热焓总热

3、焓比容比容饱和蒸汽主要特性温度随压力升高而升高温度随压力升高而升高, , 成一一对应关系成一一对应关系 显显热随压力升高而增大热随压力升高而增大, ,在三相点时为零在三相点时为零 潜热潜热随压力升高而减小随压力升高而减小, ,到临界点时为零到临界点时为零 总总热焓在绝对压力热焓在绝对压力3.1mpa3.1mpa以下时随压力以下时随压力升高而升高而 增大增大, ,在在3.1mpa3.1mpa以上时随压力升高而减小以上时随压力升高而减小在中低压下在中低压下, ,潜热占总热焓的绝大比重潜热占总热焓的绝大比重 蒸汽蒸汽比容随压力升高而减小比容随压力升高而减小, ,到临界点时与水的到临界点时与水的比容相

4、同比容相同在低压下在低压下, ,蒸汽比容比水大许多倍蒸汽比容比水大许多倍 饱和蒸汽参数表饱和蒸汽压力-温度关系压力压力温度温度蒸汽蒸汽水水蒸汽特点一蒸汽特点一饱和曲线饱和曲线压力-热焓值蒸汽特点二蒸汽特点二压力-比容steam sp. volume vs pressurepressure (bar absolute)specific volume (cu m/kg)metric bar units15101525304050607080901001.71.61.51.41.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.10饱和蒸汽压力下的比容饱和蒸汽压力下的比容压力压力

5、bar比容比容 cum/kg蒸汽特点三蒸汽特点三压力与饱和温度的对应关系压力与饱和温度的对应关系 压力、饱和温度、沸点、凝结点压力、饱和温度、沸点、凝结点不同压力下，蒸汽中显热和潜热分配比例的变化不同压力下，蒸汽中显热和潜热分配比例的变化 显热、潜热、总热显热、潜热、总热不同压力下，蒸汽与水（不同压力下，蒸汽与水（ 凝结水）的比容变化凝结水）的比容变化 膨胀、凝结、闪蒸膨胀、凝结、闪蒸 蒸 汽 品 质湿蒸汽问题湿蒸汽问题空气问题空气问题杂质问题杂质问题湿 蒸 汽 源自：源自：n 负荷的波动大；负荷的波动大；n 锅炉液位控制过高；锅炉液位控制过高；n 水处理含盐量水处理含盐量tds高；高；n 锅

6、炉低压运行；锅炉低压运行；n 输送管道保温差；输送管道保温差；n 缺少有效的疏水；缺少有效的疏水；n 闪蒸汽闪蒸汽湿蒸汽的危害降低输送及换热效率降低输送及换热效率产生水击产生水击例如：例如：5bar饱和蒸汽 潜热值2085kj/kg 5bar含湿5%的蒸汽 潜热值1981kj/kg 由此，锅炉补水增加，锅炉补水增加5%； 冷凝水增加冷凝水增加5% 锅炉燃料增加锅炉燃料增加5%空气带来的问题（1）降低饱和温度道尔顿定律（分压力定律）道尔顿定律（分压力定律）混合气体总压力等于各组成气体的分压力之和混合气体总压力等于各组成气体的分压力之和分容积定律分容积定律混合气体总容积等于各组成气体的分容积之和混

7、合气体总容积等于各组成气体的分容积之和分压力与分容积成正比分压力与分容积成正比v总总 = v蒸汽蒸汽 + v空气空气p总总 = p蒸汽蒸汽 + p空气空气空气的存在降低了蒸汽分压力，从而降低系统温度。空气的存在降低了蒸汽分压力，从而降低系统温度。空气带来的问题（1） 压力（绝）压力（绝） 饱和蒸汽温度饱和蒸汽温度 在不同空气容积比例下温度在不同空气容积比例下温度 mpa c 10% 20% 30% 0.21 121 117 113 109 0.42 143 140 136 131 0.63 160 155 150 145 0.84 171 166 161 156 1.05 181 176 17

8、1 165高压蒸汽具有较少潜热传递相同热量需要更多的高压蒸汽蒸汽中容积占蒸汽中容积占 0.5%0.5%的空气降低传热效率的空气降低传热效率50%50%空气带来的问题(2)阻碍热传导被加热介质被加热介质空气膜空气膜冷凝水膜冷凝水膜污垢层污垢层污垢层污垢层金属传热面金属传热面水膜水膜蒸汽温度蒸汽温度120c1bar g的蒸汽的蒸汽90c被加热介质被加热介质温度温度空气带来的问题(3)腐蚀和气阻低于蒸汽温度下低于蒸汽温度下 co2 + h2o = h2co3 碳酸腐蚀回水管线等碳酸腐蚀回水管线等. .疏水阀必须在蒸汽温度下排除空气和凝结水疏水阀必须在蒸汽温度下排除空气和凝结水源自：锅炉水（水垢及水源

9、杂质）锅炉水（水垢及水源杂质）管道污垢管道污垢密封材料密封材料锈蚀锈蚀焊渣焊渣施工垃圾施工垃圾阻塞管道阻塞管道控制失灵控制失灵阀门泄漏阀门泄漏疏水不畅疏水不畅闪闪 蒸蒸 汽汽 的的 概概 念念高压饱和蒸气凝结水释放到低压环境中产生的蒸汽高压饱和蒸气凝结水释放到低压环境中产生的蒸汽, , 又称二次蒸汽。又称二次蒸汽。计算公式计算公式 闪蒸比闪蒸比= =（sh-slsh-sl）/ h x 100%/ h x 100%闪 蒸 汽 量闪蒸汽量闪蒸汽量=凝结水量凝结水量闪蒸比闪蒸比闪蒸量vs.凝结水量(一)0.4 mpa0 mpa换热器换热器疏水阀疏水阀1000 kg/h 重量重量凝结水凝结水 900

10、kg/h闪蒸汽闪蒸汽 100 kg/h 容量容量凝结水凝结水 0.9 m3/h闪蒸汽闪蒸汽 167.3 m3/h150闪蒸量vs.凝结水量(二)100 kg 二次蒸汽二次蒸汽99.46% 总容量总容量900 kg 凝结水凝结水0.54% 总容量总容量凝结水管道凝结水管道186倍倍过热蒸汽的概念过热蒸汽的概念n过热蒸汽是指温度高于饱和蒸汽温度的蒸汽过热蒸汽是指温度高于饱和蒸汽温度的蒸汽 例如：在大气压力下将例如：在大气压力下将100 100 c c的饱和蒸汽再加热到的饱和蒸汽再加热到 110 110 c c，则它的过热度为，则它的过热度为 10 10 c c。n 通过以下方法可以获得过热蒸汽：通

11、过以下方法可以获得过热蒸汽： 1 1、将饱和蒸汽进一步加热、将饱和蒸汽进一步加热 2 2、将干燥的饱和蒸汽减压、将干燥的饱和蒸汽减压蒸汽通过减压一定会得到过热吗？减压前减压前a a减压后减压后b b干蒸汽 6bar 165过热蒸汽1bar 147湿蒸汽6bar 165（干度0.98）饱和蒸汽1bar 120（干度1.0)湿蒸汽 6bar 165（干度0.92）湿蒸汽1bar 120（干度0.95）减压可以提高蒸汽品质减压可以提高蒸汽品质a能：蒸汽供给总热焓能：蒸汽供给总热焓b能：减压后标准总热焓能：减压后标准总热焓过热蒸汽应用场合过热蒸汽应用场合不适用：不适用：不适用热交换场所不适用热交换场所和饱和部分相比，过热蒸汽部分所含的热容量很