Warum muss überhitzter Dampf zu Sattdampf reduziert werden?

01. Gesättigter Dampf
Wenn Wasser unter einem bestimmten Druck zum Sieden erhitzt wird, beginnt es zu verdampfen und verwandelt sich allmählich in Dampf. Zu diesem Zeitpunkt ist die Dampftemperatur die Sättigungstemperatur, die als „gesättigter Dampf“ bezeichnet wird. Der ideale Zustand von gesättigtem Dampf bezieht sich auf die Eins-zu-eins-Beziehung zwischen Temperatur, Druck und Dampfdichte.

02.Überhitzter Dampf
Wenn der gesättigte Dampf weiter erhitzt wird und seine Temperatur steigt und die Sättigungstemperatur unter diesem Druck überschreitet, wird der Dampf zu „überhitztem Dampf“ mit einem gewissen Grad an Überhitzung. Zu diesem Zeitpunkt haben Druck, Temperatur und Dichte keine Eins-zu-eins-Entsprechung. Wenn die Messung weiterhin auf gesättigtem Dampf basiert, ist der Fehler größer.

In der realen Produktion entscheiden sich die meisten Anwender für die Zentralheizung in Wärmekraftwerken. Der vom Kraftwerk erzeugte Heißdampf weist hohe Temperaturen und hohen Druck auf. Er muss das System einer Enthitzungs- und Druckreduzierstation durchlaufen, um den Heißdampf in Sattdampf umzuwandeln, bevor er weitertransportiert wird. Für Anwender kann Heißdampf nur dann die optimale latente Wärme freisetzen, wenn er bis zur Sättigung abgekühlt ist.

Nachdem überhitzter Dampf über eine lange Distanz transportiert wurde, ändert sich mit der Zeit die Betriebsbedingung (z. B. Temperatur und Druck). Wenn der Grad der Überhitzung nicht hoch ist, sinkt die Temperatur aufgrund des Wärmeverlusts, sodass der Dampf aus dem überhitzten Zustand in einen gesättigten oder übersättigten Zustand übergeht und sich dann in gesättigten Dampf verwandelt.

Warum muss überhitzter Dampf zu Sattdampf reduziert werden?
1.Überhitzter Dampf muss auf Sättigungstemperatur abgekühlt werden, bevor er die Verdampfungsenthalpie freisetzen kann. Die beim Abkühlen auf Sättigungstemperatur freigesetzte Wärme ist im Vergleich zur Verdampfungsenthalpie sehr gering. Bei geringer Überhitzung des Dampfes kann dieser Teil der Wärme relativ leicht freigesetzt werden. Bei hoher Überhitzung hingegen dauert die Abkühlzeit relativ lange, und nur ein kleiner Teil der Wärme kann in dieser Zeit freigesetzt werden. Im Vergleich zur Verdampfungsenthalpie von Sattdampf ist die von überhitztem Dampf beim Abkühlen auf Sättigungstemperatur freigesetzte Wärme sehr gering, was die Leistung der Produktionsanlagen mindert.

2.Anders als bei Sattdampf ist die Temperatur von überhitztem Dampf nicht konstant. Überhitzter Dampf muss abgekühlt werden, bevor er Wärme abgeben kann, während Sattdampf Wärme nur durch Phasenwechsel freisetzt. Wenn heißer Dampf Wärme abgibt, entsteht im Wärmetauscher ein Temperaturgradient. Das Wichtigste in der Produktion ist die Stabilität der Dampftemperatur. Die Dampfstabilität ist für die Heizungsregelung von Vorteil, da die Wärmeübertragung hauptsächlich von der Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Temperatur abhängt. Die Temperatur von überhitztem Dampf ist schwer zu stabilisieren, was der Heizungsregelung nicht förderlich ist.

3.Obwohl die Temperatur von überhitztem Dampf bei gleichem Druck immer höher ist als die von gesättigtem Dampf, ist seine Wärmeübertragungskapazität viel geringer als die von gesättigtem Dampf. Daher ist die Effizienz von überhitztem Dampf bei der Wärmeübertragung bei gleichem Druck viel geringer als die von gesättigtem Dampf.

Daher überwiegen beim Betrieb der Anlage die Vorteile der Umwandlung von überhitztem Dampf in Sattdampf durch den Enthitzer die Nachteile. Die Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Der Wärmeübergangskoeffizient von gesättigtem Dampf ist hoch. Während des Kondensationsprozesses ist der Wärmeübergangskoeffizient höher als der von überhitztem Dampf durch „Überhitzung-Wärmeübertragung-Kühlung-Sättigung-Kondensation“.

Aufgrund seiner niedrigen Temperatur bietet Sattdampf auch viele Vorteile für den Anlagenbetrieb. Er spart Dampf und trägt wesentlich zur Reduzierung des Dampfverbrauchs bei. Sattdampf wird üblicherweise für den Wärmeaustausch in der chemischen Produktion eingesetzt.