Phân Biệt Hơi Bão Hòa Và Hơi Quá Nhiệt

Hơi bão hòa và hơi quá nhiệt có mối quan hệ mật thiết với nhau. Ví dụ như nước bị đun nóng đến nhiệt độ và áp suất nhất định sẽ tạo thành hơi bão hòa, hơi bão hòa được rút ra, tiếp tục gia nhiệt và làm khô tạo thành hơi quá nhiệt. Mối liên hệ giữa hơi bão hòa và hơi quá nhiệt được trình bày theo sơ đồ sau:

Trên hình trên chúng ta thấy dường cong D biểu thị trang thái nước sôi ( đường giới hạn dưới). Khi nhiệt độ sôi tăng lên thì thể tích riêng của nước sôi tăng, do đó đường cong này dịch về phía bên phải khi áp suất tăng áp suất. Ta sẽ có đường biểu thị trạng thái hơi bão hòa khô, gọi là đường giới hạn trên. Khi áp suất tăng thì thể tích riêng của hơi bão hòa khô giảm nên đường cong này dịch về bên trái.

Đường giới hạn trên và đường giới hạn dưới gặp nhau tại 1 điểm C gọi là điểm tới hạn. Trạng thái tại điểm C gọi là trang thái tới hạn. Dó chính là trạng thái không có sự khác nhau giữa chất lỏng sôi và hơi bão hòa khô. 

>>>> XEM THÊM  Van Kitz

1/ HƠI BÃO HÒA LÀ GÌ ? 
Hơi bảo hoà tên tiếng Anh gọi là Saturated Steam. Khi nước lạnh được đun sôi bằng một nguyên liệu đốt bất kỳ, thì nước lạnh được nóng dần lên và  khi đạt được điểm sôi, nhiệt độ của nước không còn tăng được nữa. Khi đó nước sẽ chuyển hoá  từ trạng thái nước nóng sang trạng thái hơi bằng hình thức bay hơi. Người ta gọi đó là hơi bảo hoà (Saturated Steam). Áp suất và nhiệt độ tỷ lệ thuận đối với hơi bảo hoà. Khi hơi bảo hoà ở áp suất nào thì sẽ tương ứng với nhiệt độ đó.

Chúng ta cũng có thể định nghĩa Hơi bão hòa (Saturated Steam) là trạng thái cân bằng động của thể lỏng và thể khí của một chất lỏng dễ bay hơi: tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ xảy ra ở bề mặt chất lỏng, khi mất nhiệt thì hơi ngưng tụ lại và chuyển thành trạng thái nước như ban đầu. Hơi bảo hoà được sử dụng thông dụng nhất trong các nhà máy sản xuất bởi vì chi phí đầu tư hợp lý, giá rẻ. Ví dụ như khi nước lạnh được đun sôi đến một nhiệt độ sôi nhất định và không còn tăng được nữa. Lúc này, nước sẽ chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí bằng hình thức bay hơi. Một phần nước sôi chuyển qua trạng thái hơi cho đến khi đạt áp suất lớn nhất, tốc độ bay hơi bằng với tốc độ ngưng tụ của nước. Hơi bão hòa có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hòa. áp suất hơi bão hòa là áp suất hơi mà tại đó thể hơi cân bằng với thể lỏng, đại lượng này càng lớn thì độ bay hơi càng cao. Hơi bão hòa tỷ lệ thuận với nhiệt độ và áp suất. hơi bão hòa ở nhiệt độ nào thì tương ứng với áp suất đó.

>>>> XEM THÊM  Van Hơi

2/ HƠI QUÁ NHIỆT LÀ GÌ ? 
Hơi Quá Nhiệt (Superheated Steam) = Hơi bảo hoà + Bộ gia nhiệt.
Tương tự như hơi bảo hoà, nhưng đối với hơi quá nhiệt thì sau khi ta có một áp suất và nhiệt độ hơi nóng nhất định của hơi bảo hoà. Do nhu cầu sử dụng nhiệt cao hơn, khi đó ta sẽ sử dụng bộ gia nhiệt bên ngoài để sấy hơi hoàn toàn khô giúp đạt được nhiệt độ hơi cao hơn nhiệt độ hơi bảo hoà. Khi toàn bộ nước bị bốc hơi, bất kỳ sự gia tăng nhiệt nào sau đó làm tăng nhiệt độ của hơi nước quá mức nhiệt độ hơi bão hòa được gọi là hơi quá nhiệt.

Chúng ta cũng có thể định nghĩa Hơi Quá Nhiệt (Superheated Steam) = Hơi bảo hoà + Bộ gia nhiệt. Hơi quá nhiệt là hơi  có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa của nó trong điều kiện áp suất bão hòa tương ứng. Ví dụ khi nước đun sôi đến trạng thái bão hòa, hơi bão hòa được rút ra đi qua bộ phận gia nhiệt để tiếp tục cung cấp nhiệt bằng bức xạ hoặc tiếp xúc trực tiếp và sấy khô hoàn toàn hơi nước giúp hơi đạt được nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa của hơi nước. Khi nước bốc hơi hoàn toàn, sự tiếp tục gia tăng nhiệt độ (cao hơn nhiệt độ hơi bão hòa) cho hơi nước đều gọi là hơi bão hòa. Các tính chất của hơi nước siêu nóng gần với một khí hoàn hảo hơn là hơi. Vì hơi quá nhiệt không có mối liên hệ trực tiếp giữa nhiệt độ và áp suất nên ở một áp suất đặc biệt hơi nước nóng có thể tồn tại ở một phạm vi rộng nhiệt độ.

Vì nhu cầu sử dụng nhiệt cao, hơi nóng và khô nên hơi quá nhiệt thường được sử dụng trong hệ thống vận hành tuabin để nâng cao hiệu suất nhiệt. Giá trị lớn nhất của hơi quá nhiệt nằm ở năng lượng nội tại rất lớn có thể được sử dụng cho phản ứng động học thông qua việc mở rộng cơ học chống lại lưỡi tuabin và piston quay, tạo ra chuyển động quay của trục. Ngoài ra, với đặc tính của nó, hơi quá nhiệt còn được sử dụng trong công nghệ bề mặt, công nghệ làm sạch, xử lý xúc tác / xử lý phản ứng hóa học, công nghệ sấy bề mặt, công nghệ bảo dưỡng, đất hấp, hệ thống năng lượng, công nghệ nano,… Mặc dù vậy, hơi quá nhiệt dễ làm hư hỏng, hao mòn thiết bị do nhiệt độ hơi rất cao và hoàn toàn khô. Ngoài ra, do phải sử dụng bộ phận gia nhiệt để tăng nhiệt độ của hơi nên chi phí sản xuất tăng cao

- Ưu điểm:
+ Hơi bão hòa: do chuyển hoá từ trạng thái nước sang trạng thái hơi bằng hình thức bay hơi, khi mất nhiệt thì hơi ngưng tụ lại và chuyển thành trạng thái nước như ban đầu. Hơi bảo hoà được sử dụng thông dụng nhất trong các nhà máy sản xuất bởi vì chi phí đầu tư hợp lý, giá rẻ.

+ Hơi quá nhiệt: đắt tiền do phải dùng nguồn nhiệt ngoài để gia nhiệt. Hơi hoàn toàn khô, nhiệt độ cao nên hao mòn thiết bị, ống dẫn cao hơn. Hơi quá nhiệt thường được dùng trong hệ thống vân hành tuabin. Vì trong tuabin hơi nóng phải hoàn toàn khô. Khi trao đổi nhiệt bên trong tuabin, ở tốc độ quay cao của các cánh trong tuabin, lực ly tâm được đổ vào một lượng nước nhỏ có thể làm mất cân bằng các cánh ly tâm và khiến chúng hư hỏng. Vì vậy trong hệ thống vận hành tubin thì người ta thường sử dụng hơi hoàn toàn khô. Đó là lý do tại sao trong tuabin lại cần sử dung hơi quá nhiệt.

3/ THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HƠI NƯỚC
Dễ phân phối , Dễ kiểm soát, Nước -  dồi dào, rẻ tiền và nơi nào cũng có , An toàn, Sinh hơi ở nhiệt độ khá thấp , Nước có thể hấp thu 1 lượng nhiệt lớn , Hơi chứa lượng nhiệt lớn, Hơi sẽ ngưng tụ tại nhiệt độ cố định , Hệ số trao đổi nhiệt lớn 

Nhiệt dung riêng (Cp)
Là lượng nhiệt cần thiết (kJ) để tăng 1 kg lưu chất lên 1°C
Nhiệt dung riêng của nước 4.19 kJ/kg°C
Nhiệt dung riêng của cồn  2.64 kJ/kg°C
Nhiệt dung riêng của đồng 0.37 kJ/kg°C
Nhiệt dung riêng của thủy ngân 0.14 kJ/kg°C 

VINDEC chuyên nhập khẩu và cung cấp các loại Đồng Hồ Áp Suất tại Việt Nam

Tổng hợp và biên soạn!
Admin: VINDEC

XEM THÊM:  Van Giảm Áp Hơi Nóng