دمای بخار

جهت شناخت بهتر خواص بخار و همچنین دمای بخار، بهتر است در ابتدا با ساختار اتمی و مولکولی بخار و همچنین آب و یخ آشنا باشیم.

کوچکترین عضو هر ماده که ماده از آن تشکیل شده است مولکول می باشد که تمام خواص ماده را دارا است. از مولکول کوچکتر اتم است. فازهای جامد و مایع و گاز فقط در یک نقطه ثابت فشار و دما می توانند با یکدیگر در تعادل باشند که به آن نقطه، نقطه سه گانه گویند. این نقطه سه گانه در آب که تمام فازها در آن حالت در حال تعادل باشند در دمای حدود 273.16K  و فشار مطلق 006112/0 BAR  به وجود می آید. که این فشار به خلاء مطلق نزدیک است و در هنگامی که فشار در این دما پایین بیاید یخ مستقیما به بخار تغییر شکل می دهد.

.

دمای بخار

هنگامی که دمای آب افزایش پیدا می کند و به دمای جوش میرسد انرژی جنبش مولکول ها نیز افزایش می یابد طوری که تعدادی از مولکولها به بالای سطح آب (مایع) منتقل شده و از سطح جدا می شوند. با افزایش حرارت این انتقال مولکول ها نیز افزایش می یابد که باعث تشکیل حباب در مایع شده و به سطح منتقل شده و در سطح می ترکند. چگالی در حالت گازی( بخار) بسیار پایین تر از چگالی در حالت مایع است که باعث می شود قسمت بالای مایع سریعا از مولکولهای با چگالی کمتر انباشته شود. با افزایش حرارت و ثبات فشار، دما افزایش پیدا نمیکند بلکه تشکیل بخار افزایش می یابد.

دمای بخار اشباع و دمای آب جوش در فشار ثابت به یک میزان است ولی انرژی واحد جرم در حالت بخار از حالت مایع زیادتر می باشد در فشار یک اتمسفر و دمای اشباع 100 درجه سانتی گراد است. به رابطه بین فشار و اشباع، منحنی اشباع بخار گویند. هنگامی که بخار خارج شده از دیگ بتواند به صورت آزادانه جریان داشته باشد و به میزان تولیدی باشد در صورت افزایش حرارت  میزان تولید بخار نیز افزایش می یابد. ولی در صورتی که اجازه خروج بخار داده نشود و حرارت نیز افزایش داده شود باعث افزایش فشار و افزایش دمای دیگ می شود زیرا که دمای اشباع با فشار رابطه مستقیم دارد.

خشکی بخار:

در هنگام تبخیر شدن کامل آب در یک فشار ثابت، بخار کاملا خشک اشباع به دست می آید. که بویلر های صنعتی امروزه به ندرت می توانند بخار کاملا خشک را تولید کنند و بخار ایجاد شده معمولا دارای قطرات آب می باشد. در دیگ های FIRE-TUBE حرارت آب اعمال شده و بخار به صورت مستقیم با سطح آب در تماس است. حدود 5%آب در بخار خارج شده، وجود دارد که گفته می شود بخار تولیدی 95%خشک است و یا دارای ضریب خشکی95% است. بخار در فشار BARG 6 ضریب خشکی 94/0 را دارد پس دارای 94% آنتالپی بخار اشباع در فشار  BARG 6 می باشد.

بخار فلش:

این نوع بخار در بخار آزاد شده از مخازن کندانس و یا خط های خروجی کندانس از تله های بخار و یا ونت تانک ها دیده می شود. بخار فلش بدون اینکه حرارت به آب افزایش یابد و فقط در اثر کاهش فشار آب از فشار بالاتر به پایین تر به وجود می آید. کندانس به آسانی از تله بخار خارج می شود و در حین کاهش فشار دما ثابت می ماند. فشار بخار آب در 90 درجه سانتی گراد برابر است با 7/0 BARG که در صورت کم شدن فشار خروجی از این مقدار، بخار فلش به وجود می آید.

بخار سوپرهیت:

هنگامی که به بخار اشباع شده و تولید شده در دیگ ها، حرارت بیشتری داده شود دمای بخار از دمای تبخیر بالاتر می رود که به این بخار تشکیل شده بخار سوپر هیت گویند که به میزان اختلاف دمای افزایش یافته بخار و دمای بخار اشباع، درجه سوپرهیت گویند. هنگامی که درون بخار آب وجود داشته باشد امکان سوپرهیت نمودن بخار وجود ندارد زیرا که افزایش حرارت باعث تبخیر شدن قطره های آب می شود جهت گرمایش مجدد، بخار اشباع بایستی از داخل یک مبدل حرارتی عبور داده شود.

در توربین های بخار جهت چرخش روتور، از بخار سوپرهیت استفاده می شود. زیرا از ایجاد ضربه چکش مانند و همچنین از خوردگی پره ها در صورت مواجهه با قطرات آب نیز جلوگیری به عمل می اورد. افزایش  راندمان حرارتی از دلایل دیگر استفاده از بخار سوپر هیت در توربین های بخار می باشد. دمای بخار اشباع در فشار ثابت از دمای بخار سوپرهیت همیشه پایین تر است ولی انتقال حرارت بخار سوپرهیت بسیار پایین تر است.