蒸汽基础 什么是蒸汽？

1、蒸汽的本质：

我们知道，水的三相分别为固态的冰、液态的水和气态的蒸汽，所以通俗地讲，蒸汽的本质就是含有足够热量的气态水，这样解释也是为了方便解释后面章节要介绍的疏水阀。

2、相比于其他热传递载体，为什么蒸汽能得到最广泛的使用？

1）、蒸汽更节能

2）、蒸汽的使用效率更高（大气压下1KG蒸汽的热焓值为2257.51KJ）

3）、蒸汽的生产相对较简单、经济

4）、蒸汽可以高效地输送到用汽点，其它的热载体，如高温油或水，都必须通过泵来输送，而且较难控制

5）、蒸汽更稳定，更容易控制 （饱和蒸汽的温度与压力是一一对应的），而其它热载体在输送过程中会逐渐冷却，直至在静止管路中完全冷却

6）、蒸汽系统的设备管理更容易 （效率高、维护方便）

7）、蒸汽应用灵活、更广泛（换热、杀菌、灭火等）

空气：作为另一种常见的动力介质，往往温度较低。但空气若进入蒸汽系统中，则是一种阻碍传热的有害不凝气体，必须及时排除。

3、各种状态蒸汽的分类

蒸汽的性质取决于蒸汽的压力、温度和体积这三个条件的结合。

A、饱和蒸汽：是由液态水和气态水组成的。换句话说，就是蒸发的速度等同于冷凝速度。由锅炉产生的水蒸气基本上是饱和蒸汽。因为其许多特性，饱和蒸汽成为了非常好的热源，最终被广泛用作100℃到200℃的热源。

优点：

1）、利用潜热快速、均匀地加热，产品的质量和产量得到提高

2）、压力和温度能精确地控制，用控制压力取代控制温度成为可能

3）、传热系数高，换热面积小可以减少设备的初期投资

4）、来源于水，所以安全并且低成本

当用饱和蒸汽加热时，有必要留意以下情况：

1）、热辐射损失导致一些蒸汽冷凝，形成冷凝水，这些冷凝水必须通过安装在蒸汽输送主管的蒸汽疏水阀排出

2）、如果用的蒸汽不是完全的干饱和蒸汽，热效率会被削弱

3）、如果因为管道内部摩擦引起了压力的下降，那么温度也会下降

饱和蒸汽一旦冷凝就失去了潜热。所以当饱和蒸汽通过排气孔从管道排放到大气，一部分接触到大气的蒸汽会冷凝，形成白色的水雾（小水珠）。如果增加热量，内部能量上升，分子运动加速。分子活动性的上升使氢键断开，水就蒸发形成“水蒸气”。

B、过热蒸汽：饱和蒸汽继续加热得到过热蒸汽，产生的蒸汽在相同压力下比饱和蒸汽温度更高。这类蒸汽主要应用于动力设备，如汽轮机，很少用于加热。

1）、过热蒸汽很少用于加热主要是因为以下原因：

2）、加热过程中温度会有变化，因为这部分热量是显热，对生产质量有影响

3）、即使压力稳定，温度也不能精确控制，不能通过压力来控制

4）、因为传热系数低，所以传热效果差，对生产效率和初期投资有影响

如我们所见，在热交换器中使用过热蒸汽和使用饱和蒸汽相比较，没有优势可言。在另一方面，当以高温气体的形式作为直接加热的热源时，它相对热空气的优势在于能在无氧条件下加热。目前正在研究在食品加工方面的应用，比如烹饪和烘干。另外还有汽轮机。

C、超临界水：超临界水是指超越了临界点的水；在临界点蒸汽的潜热为零。

蒸汽物理特性

蒸汽热焓值

D、干蒸汽和湿蒸汽

在一定压力下的沸腾点温度产生的蒸汽称为干饱和蒸汽；

但是实际上锅炉产生的蒸汽或电厂送来的蒸汽都是湿蒸汽，即蒸汽中含有一部分气态水分（小水滴）。

4、蒸汽加热的两种方式：间接加热和直接加热

A、间接加热：就是通过一种称为“换热器”的设备进行加热的方法

蒸汽从换热器壁表面流过，蒸汽的热量就转移到被加热的物质一侧。通过这种方式，蒸汽不会和被加热的物质接触。典型的使用蒸汽加热的换热器如夹套锅、管加热、翅片式换热器（薄板翅片、空气翅片）。

这种使用换热器进行加热的方法不仅限于使用蒸汽作为唯一的热煤，其它的热煤还包括热水或热油等。

B、直接加热：就是将蒸汽直接与物料接触进行加热。如榨油厂的蒸脱机、膨化机调质器、汽提塔、解析塔和精炼厂的脱臭塔。

5、蒸汽加热的优势（使用蒸汽加热和使用热水或热油加热有何区别？）

A、使用蒸汽加热：供应给换热器的蒸汽处于气态，在其内部变成液态（冷凝水）并离开换热器。蒸汽中的潜热在蒸汽冷凝成液体时被释放出来，所释放的潜热的量比冷凝后的热水（饱和水）中所含的显热大2－5倍。潜热被瞬间释放并且通过换热器传递到被加热的产品。

B、使用热水或热油加热：供应给换热器的热水或热油温度非常高，离开换热器时温度很低。

因此，与通过降温进行加热的热水或热油相比较，蒸汽通过从气体转换成液态进行加热，而且蒸汽通过凝结传递的热量明显比热水或热油通过对流的热量多。它还有以下优势：

●如果换热器的换热面积相同，使用蒸汽可以缩短加热时间

●如果工作量相同，使用蒸汽加热，换热器的换热面积更小

6、蒸汽的危害性：（需要理解的几个常用名词解释：冲蚀、汽蚀、空化、水锤、蒸汽绑、空气绑、腐蚀）

1）、流速、冲蚀、汽蚀：因为蒸汽流速较高，一般为25-40m/s，因此相对于水、空气、导热油等，蒸汽的高流速强烈影响腐蚀反应和机理。一般说来，流速增大，腐蚀速度随之增大，当流速达到某一临界时，同时出现严重的局部腐蚀，孔蚀、应力腐蚀等的敏感性也随之增强。所以，蒸汽对阀门、管件、换热设备等的腐蚀、冲蚀和汽蚀是不可忽视的。

2）、腐蚀：高温带来的氧化，蒸汽中化学物质的腐蚀，造成阀门、管件或加热设备内部结垢。

3）、冷凝：因为蒸汽在输送和换热过程中会产生冷凝，因此必须使用疏水阀来及时排放冷凝水，否则造成设备内积水，导致换热不能正常进行。另外可能产生一些相关的现象如闪蒸、水锤、失流、蒸汽绑、空气绑等，这将导致系统无法正常运行。而使用热水和导热油加热，则不需使用疏水阀。

渗透性：蒸汽因为本身的物理特性和压力的原因，具有一定的渗透性，因此对一些阀门及密闭压力容器等，都要求良好的密封性能，比如说需要使用波纹管密封的截止阀来防止蒸汽渗漏。当然，若使用石墨填料来密封阀门，因石墨中的部分杂质很容易被导热油溶解，导致石墨粉状化，无法使石墨填料达到密封效果，因此导热油的渗透性更强于蒸汽，大约是50倍。