เพราะเหตุใดไอร้อนจัดจึงต้องลดให้เป็นไออิ่มตัว?

01. ไออิ่มตัว
เมื่อน้ำถูกทำให้เดือดภายใต้แรงดันบางอย่าง น้ำจะเริ่มระเหยและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นไอ ในเวลานี้ อุณหภูมิของไอคืออุณหภูมิอิ่มตัว ซึ่งเรียกว่า “ไออิ่มตัว” สถานะไออิ่มตัวในอุดมคติหมายถึงความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างอุณหภูมิ แรงดัน และความหนาแน่นของไอ

02.ไอน้ำร้อนจัด
เมื่อไอน้ำอิ่มตัวยังคงได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่องและอุณหภูมิสูงขึ้นและเกินอุณหภูมิอิ่มตัวภายใต้แรงดันนี้ ไอน้ำจะกลายเป็น "ไอน้ำร้อนจัด" เมื่อมีความร้อนสูงเกินระดับหนึ่ง ในเวลานี้ แรงดัน อุณหภูมิ และความหนาแน่นไม่มีความสอดคล้องกันแบบหนึ่งต่อหนึ่ง หากการวัดยังคงอิงตามไอน้ำอิ่มตัว ข้อผิดพลาดจะมากขึ้น

ในการผลิตจริง ผู้ใช้ส่วนใหญ่จะเลือกใช้โรงไฟฟ้าพลังความร้อนสำหรับการให้ความร้อนแบบรวมศูนย์ ไอน้ำร้อนจัดที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้ามีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ไอน้ำร้อนจัดจะต้องผ่านระบบสถานีลดความร้อนและลดแรงดันเพื่อเปลี่ยนไอน้ำร้อนจัดเป็นไออิ่มตัวก่อนส่งไปยัง สำหรับผู้ใช้ ไอน้ำร้อนจัดจะปล่อยความร้อนแฝงที่มีประโยชน์สูงสุดได้ก็ต่อเมื่อได้รับการทำให้เย็นลงจนถึงสถานะอิ่มตัวเท่านั้น

หลังจากไอน้ำร้อนจัดถูกเคลื่อนย้ายไปในระยะทางไกล เมื่อสภาพการทำงาน (เช่น อุณหภูมิและแรงดัน) เปลี่ยนไป เมื่อระดับความร้อนสูงเกินไปไม่สูง อุณหภูมิจะลดลงเนื่องจากการสูญเสียความร้อน ทำให้ไอน้ำร้อนจัดเปลี่ยนจากสถานะร้อนจัดเป็นไอน้ำอิ่มตัว

เพราะเหตุใดไอร้อนจัดจึงต้องลดให้เป็นไออิ่มตัว?
1.ไอน้ำร้อนจัดจะต้องถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัวจึงจะสามารถปลดปล่อยเอนทัลปีการระเหยได้ ความร้อนที่ปลดปล่อยออกมาจากการทำให้ไอน้ำร้อนจัดเย็นลงจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัวนั้นมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับเอนทัลปีการระเหย หากไอน้ำร้อนจัดมีค่าน้อย ความร้อนส่วนนี้ก็จะถูกปลดปล่อยออกมาได้ค่อนข้างง่าย แต่หากไอน้ำร้อนจัดมีค่ามาก เวลาในการทำความเย็นก็จะค่อนข้างนาน และความร้อนจะถูกปลดปล่อยออกมาได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้นในช่วงเวลาดังกล่าว เมื่อเปรียบเทียบกับเอนทัลปีการระเหยของไอน้ำอิ่มตัว ความร้อนที่ปลดปล่อยออกมาจากไอน้ำร้อนจัดเมื่อถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัวนั้นมีขนาดเล็กมาก ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์การผลิต

2.แตกต่างจากไอน้ำอิ่มตัว อุณหภูมิของไอน้ำร้อนจัดไม่แน่นอน ไอน้ำร้อนจัดต้องได้รับการทำให้เย็นลงก่อนจึงจะปล่อยความร้อนได้ ในขณะที่ไอน้ำอิ่มตัวจะปล่อยความร้อนผ่านการเปลี่ยนสถานะเท่านั้น เมื่อไอน้ำร้อนปล่อยความร้อน อุณหภูมิจะถูกสร้างขึ้นในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน การไล่ระดับ สิ่งที่สำคัญที่สุดในการผลิตคือความเสถียรของอุณหภูมิไอน้ำ ความเสถียรของไอน้ำเอื้อต่อการควบคุมความร้อน เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างไอน้ำและอุณหภูมิ และอุณหภูมิของไอน้ำร้อนจัดนั้นยากที่จะทำให้เสถียร ซึ่งไม่เอื้อต่อการควบคุมความร้อน

3.แม้ว่าอุณหภูมิของไอน้ำร้อนจัดภายใต้ความดันเดียวกันจะสูงกว่าอุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวเสมอ แต่ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของไอน้ำร้อนจัดจะต่ำกว่าไอน้ำอิ่มตัวมาก ดังนั้น ประสิทธิภาพของไอน้ำร้อนจัดจึงต่ำกว่าประสิทธิภาพของไอน้ำอิ่มตัวระหว่างการถ่ายเทความร้อนภายใต้ความดันเดียวกันมาก

ดังนั้นในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ ข้อดีของการเปลี่ยนไอน้ำร้อนจัดเป็นไอน้ำอิ่มตัวผ่านเครื่องดีซุปเปอร์ฮีตเตอร์นั้นมีมากกว่าข้อเสีย ข้อดีสามารถสรุปได้ดังนี้:

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของไอน้ำอิ่มตัวมีค่าสูง ในระหว่างกระบวนการควบแน่น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจะสูงกว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของไอน้ำร้อนจัดผ่านกระบวนการ “ความร้อนสูง-การถ่ายเทความร้อน-การทำความเย็น-ความอิ่มตัว-การควบแน่น”

เนื่องจากอุณหภูมิที่ต่ำ ไออิ่มตัวจึงมีประโยชน์มากมายต่อการทำงานของอุปกรณ์ ช่วยประหยัดไอน้ำและลดการใช้ไอน้ำได้มาก โดยทั่วไป ไออิ่มตัวใช้สำหรับไอน้ำแลกเปลี่ยนความร้อนในการผลิตสารเคมี