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1.3 闪蒸汽
发布时间:2016-8-15 10:55:43

一、闪蒸汽是什么?怎样产生的?

闪蒸:是指高压水突然降压变为低压后,有一部分水会汽化成蒸汽,称为闪蒸汽;如果高压水的温度低于低压水的饱和温度,就不会产生闪蒸汽。

正常有两个渠道产生闪蒸汽,一是从回收冷凝水的集水罐(包括闪蒸罐)排出来的,二是从对空排放的蒸汽疏水阀后排出来的,因为冷凝水通过疏水阀时,只要前端设备和管内不积水,通常上游温度都足够高,肯定高于后端低压水的温度,所以都会产生闪蒸汽。但整个过程中,没有外来的热量,这些冷凝水是怎样变成蒸汽的呢?

5barg压力冷凝水饱和温度为159℃,具有的能量是671 KJ/kg,通过蒸汽疏水阀后压力为0 bar g,根据热力学第一定律,低压侧的冷凝水含有的能量与高压侧的能量必然相同,遵守能量守恒定律。

因此,低压侧的冷凝水的能量同样也是671 KJ/kg,但是,0 bar g的水中最多含有419kJ/kg热量,低压侧的能量就与高压侧不平衡,多出671-419 = 252 /kg这样,对于水来说,就会产生过热。这些多出来的热量就会使部分冷凝水沸腾形成闪蒸蒸汽,这个沸腾的过程就叫闪蒸。因此,原来存在于高压侧冷凝水中的能量现在就存在于低压侧的水和蒸汽的混合物之中了。

另外举个例子:

5barg压力冷凝水,但是温度只有90℃,属于不饱和水,具有的能量只有377 KJ/kg,小于大气压下饱和水的能量,也就是说,没有多余的能量去产生闪蒸汽,经过疏水阀后仅仅是压力降低了而已,没有闪蒸汽。如热静力疏水阀后就没有闪蒸汽。

90℃对应的蒸汽压力为0.7bar,如果低压侧的压力低于这个0.7bar的绝对压力(真空),仍然会产生闪蒸汽。

换句话说,当热的冷凝水排放到低压的环境中,它的热焓(总热量)保持不变,但饱和温度降低(水的气态和液态共存的温度)。为了保持总热量不变,部分的水吸收了热量蒸发成蒸汽。


二、水汽和闪蒸汽的区别

水汽:空气中的小水滴通常是白色的雾气。换句话说,水汽是漂浮在空气中的液态的水。

闪蒸汽:一种无色透明的气体,由液态的水通过吸收潜热转换成气态。 与正常蒸汽没什么区别。

水汽为何从疏水阀喷出呢?如果冷凝水拥有的热量比大气压下的饱和水的热量多,一部分从疏水阀排出的冷凝水在进入大气时将再次转换成蒸汽。 在冷凝水转换成蒸汽(闪蒸汽)的瞬间,在疏水阀出口处,肉眼就可以观察到蒸发形成的水汽。尽管因排放温度的不同水汽的量也不尽相同,但高温冷凝水排放时总会伴随着部分水汽。


三、闪蒸汽的计算

hfl,即将水加热到该温度所需的能量值(显热hf);

hf2,即将水加热至低压侧压力相对应的沸点时所需能量值(显热hf).hfl-hf2的差值表示把冷凝水转变成一定比例低压蒸汽,如闪蒸汽时所需的能量;

hfg2,即低压侧压力相对应的沸水完全变成蒸汽需的能量值(潜热hfg)   (hg=hf+hfg);

高温冷凝水产生闪蒸汽的质量百分比可由下式计算:

闪蒸汽流量可由下式计算:

闪蒸量vs.凝结水量(以疏水阀前压力为4barg,冷凝水1000kg/h,后面对大气排放为例)


闪蒸汽量表

1、公制

一定压降饱和温度冷凝水产生闪蒸汽的质量百分比

一次压力(barg)

二次压力(barg)

0    0.2   0.5    1     2      4     6     8     10     12    14    16   18

0.2

0.97

0.5

2.21  1.25

1

3.90  2.94  1.71

2

6.38  5.44  4.22  2.54

4

9.88  8.96  7.77  6.13  3.65

6

12.40  11.50  10.33  8.72  6.28  2.70

8

14.44  13.55  12.40  10.81  8.41  4.88  2.23

10

16.12  15.24  14.11  12.53  10.17  6.69  4.06  1.87

12

12.63  16.76  15.63  14.08  11.74  8.30  5.71  3.55  1.70

14

18.95  18.09  16.98  15.44  13.12  9.72  7.16  5.02  3.20  1.52

16

20.15  19.30  18.19  16.67  14.37  11.00  8.47  6.35  4.55  2.89  1.39

18

20.73  19.88  18.78  17.26  14.97  11.62  9.10  6.99  5.20  3.55  2.05  0.68

21

22.76  21.93  20.84  19.35  17.10  13.80  11.32  9.26  7.50  5.88  4.42  3.07  2.41

上表中设定冷凝水的温度与饱和蒸汽相同。若冷凝水的温度低于饱和蒸汽的温度,产生的闪蒸汽量将减少。这种情况下,闪蒸汽的质量百分比应根据相应的公式进行计算。

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