技能培训资料：蒸汽基础知识

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汽态水。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？A、蒸汽更节能。B、蒸汽的使用热效率更高（大气压下1KG蒸汽的热焓值为2257.51KJ）；C、蒸汽的生产相对较简单、经济；D、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E、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。F、蒸汽系统的设备管理更容易（效率高、维护方便）。G、蒸汽应用灵活、更广泛（换热、杀菌、灭火等）。H、蒸汽是一种非常安全的流体，不会产生火花，也就不会导致火灾。可以做为灭火系统，也可以应用在危险区域和爆炸环境中。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。蒸汽热焓值当用饱和蒸汽加热时，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。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“水蒸汽。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。蒸汽物理特性过热蒸汽很少用于加热，主要是因为以下原因：1)、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；2）、即使压力稳定，温度也不能精确控制，不能通过压力来控制温度；3）、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。只要它保持过热状态，即使和大气接触并且温度下降，过热蒸汽也不会冷凝。所以不会形成水雾。在相同压力下，过热蒸汽比饱和蒸汽含有更多热量，它的分子运动更快，所以密度更低（比容更大）。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。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、管式加热、翅片式换热器（薄板翅片、空气翅片）等。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：就是将蒸汽直接喷射到设备里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25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：1）、如果换热器的换热面积相同，使用蒸汽可以缩短加热时间；2）、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。A、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。B、腐蚀：高温带来的氧化，蒸汽中化学物质的腐蚀，造成阀门、管件和加热设备内部结垢。C、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。D、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截止阀来防止蒸汽外渗漏。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。