Proč je nutné přehřátou páru redukovat na nasycenou páru?

01. Nasycená pára
Když se voda zahřeje k varu pod určitým tlakem, začne se odpařovat a postupně se mění na páru. V tomto okamžiku je teplota páry bodem nasycení, který se nazývá „nasycená pára“. Ideální stav nasycené páry se vztahuje k jednorázovému vztahu mezi teplotou, tlakem a hustotou páry.

02. Přehřátá pára
Když se nasycená pára dále zahřívá a její teplota stoupá a překročí teplotu nasycení pod tímto tlakem, stane se z ní „přehřátá pára“ s určitým stupněm přehřátí. V tomto okamžiku si tlak, teplota a hustota nebudou přímo souviset. Pokud je měření stále založeno na nasycené páře, bude chyba větší.

V reálné výrobě se většina uživatelů rozhodne pro centralizované vytápění využívat tepelné elektrárny. Přehřátá pára produkovaná elektrárnou má vysokou teplotu a vysoký tlak. Před transportem do sytého stavu musí projít systémem stanice pro ochlazování přehřáté páry a redukci tlaku, aby se přehřátá pára přeměnila na nasycenou páru. Pro uživatele může přehřátá pára uvolnit nejužitečnější latentní teplo pouze tehdy, když je ochlazena do nasyceného stavu.

Po přepravě přehřáté páry na dlouhou vzdálenost se změní pracovní podmínky (jako je teplota a tlak) a stupeň přehřátí není vysoký. Teplota klesá v důsledku tepelných ztrát, což umožňuje přejít z přehřátého stavu do nasyceného nebo přesyceného stavu a následně se přeměnit na nasycenou páru.

Proč je nutné přehřátou páru redukovat na nasycenou páru?
1.Přehřátá pára musí být ochlazena na teplotu nasycení, než může uvolnit entalpii odpařování. Teplo uvolněné při ochlazení přehřáté páry na teplotu nasycení je ve srovnání s entalpií odpařování velmi malé. Pokud je přehřátí páry malé, tato část tepla se relativně snadno uvolní, ale pokud je přehřátí velké, doba chlazení bude relativně dlouhá a během této doby se uvolní pouze malá část tepla. Ve srovnání s entalpií odpařování syté páry je teplo uvolněné přehřátou párou při ochlazení na teplotu nasycení velmi malé, což snižuje výkon výrobního zařízení.

2.Na rozdíl od nasycené páry není teplota přehřáté páry jistá. Přehřátá pára musí být před uvolněním tepla ochlazena, zatímco nasycená pára uvolňuje teplo pouze fázovou změnou. Když horká pára uvolňuje teplo, v zařízení pro výměnu tepla vzniká teplotní gradient. Nejdůležitější věcí při výrobě je stabilita teploty páry. Stabilita páry je příznivá pro regulaci ohřevu, protože přenos tepla závisí hlavně na teplotním rozdílu mezi párou a teplotou a teplotu přehřáté páry je obtížné stabilizovat, což nevede k regulaci ohřevu.

3.Přestože je teplota přehřáté páry za stejného tlaku vždy vyšší než teplota nasycené páry, její tepelná kapacita je mnohem nižší než u nasycené páry. Proto je účinnost přehřáté páry při přenosu tepla za stejného tlaku mnohem nižší než u nasycené páry.

Během provozu zařízení proto výhody přeměny přehřáté páry na nasycenou páru pomocí chladiče páry převažují nad nevýhodami. Jeho výhody lze shrnout následovně:

Součinitel přestupu tepla nasycené páry je vysoký. Během procesu kondenzace je součinitel přestupu tepla vyšší než součinitel přestupu tepla přehřáté páry, a to v důsledku procesu „přehřátí-přestup tepla-ochlazování-sycení-kondenzace“.

Díky nízké teplotě má sytá pára také mnoho výhod pro provoz zařízení. Může šetřit páru a je velmi prospěšná pro snížení její spotřeby. Sytá pára se obecně používá pro výměnu tepla v chemické výrobě.