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          高溫過熱任你博手机版

          名稱︰高溫過熱任你博手机版
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          蒸汽亦稱“水蒸氣”。 根據壓力和溫度對各種蒸汽的分類為︰飽和蒸汽,過熱蒸汽。蒸汽主要用途有加熱/加濕;還可以產生動力;作為機器驅動等。

           

          當液體在有限的密閉空間中蒸發時,液體分子通過液面進入上面空間,成為蒸汽分子。由于蒸汽分子處于紊亂的熱運動之中,它們相互踫撞,並和容器壁以及液面發生踫撞,在和液面踫撞時,有的分子則被液體分子所吸引,而重新返回液體中成為液體分子。開始蒸發時,進入空間的分子數目多于返回液體中分子的數目,隨著蒸發的繼續進行,空間蒸汽分子的密度不斷增大,因而返回液體中的分子數目也增多。當單位時間內進入空間的分子數目與返回液體中的分子數目相等時,則蒸發與凝結處于動平衡狀態,這時雖然蒸發和凝結仍在進行,但空間中蒸汽分子的密度不再增大,此時的狀態稱為飽和狀態。在飽和狀態下的液體稱為飽和液體,其蒸汽稱為干飽和蒸汽(也稱飽和蒸汽)。

          1.在加熱過程中如果不使用干飽和蒸汽可能會造成產品加熱效率降低,和常識相反的是,鍋爐所產生的蒸汽往往都不是干蒸汽,而是包含著一些沒有完全蒸發的水分子的濕蒸汽。

          2.熱輻射的熱量損失使得一些蒸汽凝結,因此濕蒸汽會更加潮濕,並且形成冷凝水。因此,必須在管道適當的部位安裝疏水閥從而將冷凝水排出。

          3.重的冷凝水會從蒸汽中落下並且被管道底部的排出,但是夾帶著小水滴的濕蒸汽還是會降低產品的換熱效率。因此,必須在管道的某些部位安裝汽水分離器。

          4.由于蒸汽在管道中的摩擦等會造成壓力的損失,因此也會導致蒸汽溫度的相應損失。

           

          如果把飽和蒸汽繼續進行加熱,其溫度將會升高,並超過該壓力下的飽和溫度。這種超過飽和溫度的蒸汽就稱為過熱蒸汽。過熱蒸汽有其本身的應用領域,如用在發電機組的透平,通過噴嘴至電機,推動電機轉動。但是過熱蒸汽很少用于工業制程的熱量傳遞過程,這是因為過熱蒸汽在冷凝釋放蒸發焓之前必須先冷卻到飽和溫度,很顯然,與飽和蒸汽的蒸發焓相比,過熱蒸汽冷卻到飽和溫度釋放的熱量是很小的,從而會降低工藝制程設備的性能。

          為了保證驅動設備不會因為冷凝水受損,因此一般使用過熱蒸汽。

          為了提高熱效率和工作能力,例如︰在低壓蒸汽下的過熱度達到極大的比容,甚至真空的情況。

          供給和排放時都使用過熱蒸汽有個明顯的優點就是在蒸汽驅動設備的時候不會產生冷凝水,這樣就能有效的避免由于碳酸侵蝕和腐蝕設備的危險。此外,汽輪機的理論熱效率是和其出口和入口的焓值相關聯的。因此提高了過熱蒸汽的壓力就等于提高汽輪機入口方向的焓值,從而有效提供了熱效率。

          高溫蒸氣可以在無氧環境下作為一個直接加熱源。過熱蒸汽在食品加工行業方面,例如烹煮、烘干等

          蒸汽還可以用來(比如作為動力),用于蒸汽輪機等。一個大多數人都熟悉的例子就是很多年前的蒸汽機車、蒸汽火車[3]  ,把蒸汽作為驅動動力的應用相當少了。然而,把蒸汽用作驅動動力的技術還在繼續發展和改進之中。

          蒸汽輪機對于火力發電廠來說是不可或缺的設備。為了提高效率,發展了使用高溫高壓蒸汽的技術。一些火力發電廠在他們的渦輪機中使用25MPa(abs),610℃的超臨界壓力蒸汽。為了使渦輪設備不受冷凝水的破壞,應避免使用飽和蒸汽,所以大多數情況下使用過熱蒸汽。相反,在核電站領域要禁止使用高溫蒸汽,因為它可導致渦輪設備的材料出問題,所以常用高壓飽和蒸汽。

          在蒸汽火車時代.乘客們驚嘆于更大和更強大的發動機。隨著時代的發展,技術的進步,科學家仍在開發蒸汽發動機,但是現代的蒸汽發動機並不是越大越好,而是越微觀越好,德國科學家最近研制了一款微型蒸汽機。經測量,只有1毫米的千分之三。 [4] 

          水蒸汽在氣體物質中是熱容最大的氣相物質。在給高溫物體降溫中有廣泛的用途,如金屬材料淬火中速降溫,金屬材料加工過程中,金屬表面和刀具的降溫,具有可視、延長刀具壽命、減少氧化、減少化學物質的排放等優點,是金屬切削過程中降溫的理想材料。

          在金屬拉伸過程中,還有潤滑、減少金屬表面氧化,降溫快等優點。

          用于清洗的蒸汽

          水蒸汽由于具有高溫、純淨、沖擊作用,在蒸汽清洗油污、黏膠等情況下,能更快去污,同時無污染環境的化學物質排放。飽和蒸汽在清洗行業具有很廣的用途。

          蒸發是在液體是在液體表面上進行的現象,它在任何溫度下都能發生,蒸發過程中需要吸熱。

          液體表面積越大,蒸發越快;液體溫度越高,蒸發越快;液體表面附近空氣流動越快,蒸發越快;

          沸騰

          隨著對水的加熱,水的溫度不斷升高。達到某一溫度時,水開始沸騰,此後雖然對水加熱,但水溫不再升高。水沸騰的溫度叫做水的沸點。常壓下,水的沸點為100℃。

          那些蒸汽烤箱和通常的“蒸”都是直接使用蒸汽加熱,蒸汽直接和被加熱的物品接觸。與這些家居用品相似但是尺寸更大,很多工業設備也廣泛使用直接蒸汽加熱,如消毒櫃、蒸餾器以及生產橡膠產品的硫化機等。

          但是還有一種方法,在工業上比直接加熱的應用還要廣泛。 這種方法就是間接加熱。

          什麼是間接加熱?

          間接加熱就是通過一種稱為“換熱器”的設備進行加熱的方法。

          蒸汽從換熱器壁表面流過,蒸汽的熱量就轉移到被加熱的物質一側。通過這種方式,蒸汽不會和被加熱的物質接觸。典型的使用蒸汽加熱的換熱器如夾套鍋、管加熱、翅片式換熱器(薄板翅片、空氣翅片)。

          這種使用換熱器進行加熱的方法不僅限于使用蒸汽作為熱煤,其它的熱煤還包括熱水或熱油等

          供應給換熱器的蒸汽處于氣態,在其內部變成液態(冷凝水)並離開換熱器。

          蒸汽通過凝結傳遞的熱量明顯比熱水或熱油通過對流的熱量多。它還有以下優勢︰

          如果換熱器的換熱面積相同….

          使用蒸汽可以縮短加熱時間

          如果工作量相同….

          使用蒸汽加熱,換熱器的換熱面積更小

          這就是蒸汽的兩個重要的特性——除此之外蒸汽還有其它優勢。因此,蒸汽在工業熱源中佔有重要地位。

          提高蒸汽品質途徑有兩種︰

          1.降低爐水的含鹽量

          (1)提高給水品質。

          (2)增加排污量。

          (3)分段蒸發。

          2.降低飽和蒸汽帶水和減少蒸汽中的溶鹽。

          (1)建立良好的分離條件和采用完善的汽水分離裝置。

          (2)適當控制爐水堿度和采用蒸汽清洗裝置。

          在飽和狀態下的液體稱為飽和液體,其對應的蒸汽是飽和蒸汽,但最初只是濕飽和蒸汽,待飽和水中的水分完全蒸發後才是干飽和蒸汽。蒸汽從不飽和到濕飽和干飽和的過程溫度是不增加的(濕飽和到干飽和溫度保持不變),干飽和之後繼續加熱則溫度會上升,成為過熱蒸氣。

          當液體在有限的密閉空間中蒸發時,液體分子通過液面進入上面空間,成為蒸汽分子。由于蒸汽分子處于紊亂的熱運動之中,它們相互踫撞,並和容器壁以及液面發生踫撞,在和液面踫撞時,有的分子則被液體分子所吸引,而重新返回液體中成為液體分子。開始蒸發時,進入空間的分子數目多于返回液體中分子的數目,隨著蒸發的繼續進行,空間蒸汽分子的密度不斷增大,因而返回液體中的分子數目也增多。當單位時間內進入空間的分子數目與返回液體中的分子數目相等時,則蒸發與凝結處于動平衡狀態,這時雖然蒸發和凝結仍在進行,但空間中蒸汽分子的密度不再增大,此時的狀態稱為飽和狀態。在飽和狀態下的液體稱為飽和液體,其對應的蒸汽是飽和蒸汽,但最初只是濕飽和蒸汽,待蒸汽中的水分完全蒸發後才是干飽和蒸汽。蒸汽從不飽和到濕飽和再到干飽和的過程溫度是不增加的,干飽和之後繼續加熱則溫度會上升,成為過熱蒸汽。

          的,需要通過熵焓表。但飽和蒸汽溫度和壓力是對應關系,因此只需監測兩者之中任一個數據,然後根據熵焓表查出對應的焓值,乘以蒸汽量,就能計算飽和蒸汽的熱量。而過熱蒸汽的溫度和壓力關系不對應,要計算過熱蒸汽的熱量必需監測過熱蒸汽的溫度和壓力兩個數據,根據這兩個數據才能查出對應焓值。

          過熱蒸汽溫度與壓力沒有一一對應的關系,還與蒸汽密度有關。比如,3.5MPa,溫度為260℃時,密度為16.4231Kg/m3;;溫度為300℃時,密度為14.6049Kg/m3。同樣的壓力下,溫度越高,密度越小

          過熱蒸汽干燥

          過熱蒸汽干燥指用過熱蒸汽直接與被干燥物料接觸而去除水分的干燥方式,是近年來發展起來的一種全新的干燥方法。與傳統的熱風干燥相比,這種干燥以水蒸汽作為干燥介質,干燥機排出的廢氣全部是蒸汽,利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潛熱再加以利用。

          2)過熱蒸汽干燥的優勢

          可利用蒸汽的潛熱,熱效率高,節能效果顯著。

          因干燥室(機)排出的廢氣全部是蒸汽,可以用冷凝的方法回收蒸汽的汽化潛熱,故熱效率高,有時可高達 90%。

          a)干燥速率快

          由于過熱蒸汽的比熱和傳熱系數比空氣大,同時過熱蒸汽干燥介質中的傳質阻力可忽略不計,故水分的遷移速度快,干燥周期可明顯縮短。

          用過熱蒸汽干燥的主要原因是產品的質量得到改善。用過熱蒸汽作干燥介質時,由于物料表面濕潤、干燥應力。 灰撞 、變形等干燥缺陷;同時由于過熱蒸汽干燥無氧化反應,木材顏色不會褪變,故干燥品質好。研究表明,使用過熱蒸汽干燥胡蘿卜塊,干後產品的復水性、顏色、維生素保留量優于真空干燥。

          c)安全性好

          過熱蒸汽干燥避免了干燥室著火或爆炸的危險。過熱蒸汽干燥無空氣存在 ,沒有氧化和燃燒反應。一些通常不能用熱風干燥的食品原料 ,可以用過熱蒸汽干燥。

          d)減少設備的體積和廢氣的淨化量

          過熱蒸汽的比熱大 ,蒸汽用量少 ,這就可以減少設備的體積和廢氣的淨化量。

          e)有利于保護環境

          過熱蒸汽干燥是在密封條件下進行的 ,粉塵含量大大降低。用過熱蒸汽干燥可以消除城市垃圾、污泥等的臭味。

          過熱蒸汽干燥物料的溫度是操作條件下水的沸點溫度 ,在干燥有滅菌要求的食品原料和藥品原料同時 ,能消滅細菌和其他有毒微生物。

          由于過熱蒸汽干燥具有上述優點,近年來美國、加拿大、法國、新西蘭和日本等發達國家己將過熱蒸汽干燥技術用于干燥木材及木頭壓塊、煤炭、紙張、甜菜渣、陶瓷、蠶繭、污泥、酒糟、牧草、魚骨和魚肉、蔬菜、食品以及城市廢棄物等多種物料。 隨著能源危機的日益嚴重和人們對食品質量要求的逐漸提高,過熱蒸汽干燥的應用必將得到發展,尤其是可以降低干燥溫度同時保證產品質量的低壓過熱蒸汽干燥,具有潛在的高效率。 [2

           

          過熱蒸汽有其本身的應用領域,如用在發汽輪機的透平,通過噴嘴至透平葉片,推動電機轉動。但是過熱蒸汽很少用于工業制程的熱量傳遞過程,這是因為過熱蒸汽在冷凝釋放蒸發焓之前必須先冷卻到飽和溫度,很顯然,與飽和蒸汽的蒸發焓相比,過熱蒸汽冷卻到飽和溫度釋放的熱量是很小的,從而會降低工藝制程設備的性能

          過熱蒸汽食品加工

          隨著過熱蒸汽技術的發展,美國、日本等國逐步生產出用于食品加工的過熱蒸汽裝置或者電器。過熱蒸汽在食品加工、烹飪領域的應用越來越廣泛。使用過熱蒸汽進行烹飪和食品加工具有食品受熱均勻、加熱速度快、食物更加美味、防止維生素流失等顯著優點,同時過熱蒸汽技術還可以用于食品加工廠中輸送帶的清洗、殺菌以及食材加熱處理、食物殘渣的粉末化及除臭等

           

           

          過熱蒸汽在食品加工領域的應用效果

          在無添加劑的情況下,改善食物的味道。

          低氧或者微氧環境下加工,可抑制食物的腐化氧化。

          通過水蒸氣加熱烹飪,大部分食物經加工後可保持處理後的材料不變硬,保持松軟的口感和水分。

          提高加工階段的殺菌效果,實現短時間內的表面殺菌。

          對噴灑在新鮮水果表面的防霉劑等農藥可大部分氣化。

          通過對顏色及氣味成分的控制,使得食材本身的顏色和味道在加工中不被破壞。

          通過膜狀凝結傳熱實現高速加熱。(熱傳導率是干燥空氣的數倍)。

          通過殺菌(數秒間)、抑制氧化、通過高速過熱加熱生成凝縮膜、通過酵素失活等提高食品的保鮮能力。

          通過對澱粉α化,促進糖化及蛋白質變性。

          使用溫度高達340℃的過熱蒸汽進行烹調,達到脫油、減鹽的健康烹飪效果

          木材干燥

          能源與環境問題是當今世界的幾個重大問題之一,干燥是決定木制品質量、能耗和成本的重要環節,同時又與環境污染問題密切相關。目前我國木材干燥的能源絕大部分是以煤或木廢料作燃料,而燃料的燃燒會釋放導致溫室效應的氣體產生。目前佔主導地位的常規蒸汽干燥由于進、排氣的換氣熱損失較大,一次能源的利用率僅30%左右,故節能潛力很大。作為一種先進的節能干燥技術,過熱蒸汽干燥由于以過熱蒸汽作干燥介質,它可以利用輔助裝置,回收排汽的余熱,故可明顯節能。同時由于木材真空過熱蒸汽干燥一般在低于 90℃的溫度下實施,木材內干燥應力。 稍鎦柿亢,故具有一定的應用前景。

           

          食品、飼料、藥品、生物質干燥

           

          在食品、 藥品等熱敏性物料的干燥過程中 ,為了保持物料中的有效成分 ,保證產品的質量 ,必須采用較低的干燥溫度 ,通常采用冷凍干燥來干燥此類物料。但是冷凍干燥方式具有時間長、能耗大、經濟效益低的缺點。過熱蒸汽用于食品干燥是近20年來發展起來的,但是由于溫度過高影響熱敏性物料的適應性,人們開始使用低壓過熱蒸汽干燥食品。低壓過熱蒸汽干燥方法結合了過熱蒸汽和負壓甚至真空干燥的優點 ,避開了常壓過熱蒸汽干燥物料溫度過高的劣勢,擴大了過熱蒸汽干燥對熱敏性物料的適應性。對不同的食品如土豆片、面條、大豆、稻谷、蔬菜、蝦米、雞肉、各種水果片等進行過熱蒸汽干燥的研究表明,過熱蒸汽干燥食品和熱風干燥相比 ,除了節能環保等上述優點,還突出表現在干燥時間短、物料收縮變形小、顏色保持新鮮、多孔、復水性好和維生素含量高等方面

          過熱蒸汽干燥對提高干燥效率、降低干燥能耗、減少環境污染、提高產品質量具有重要的意義 ,是一種很有發展前景的干燥新技術。因此,將過熱蒸汽應用于食品干燥有著廣闊的前景污泥干燥

          近些年來,隨著人口的增長和工業的發展,污泥產量大大增加。污泥具有含水量高、易腐敗、有惡臭、含有毒物質以及大量有害病原物等特點,所以必須及時進行污泥處理。污泥干燥作為污泥處理的一個重要環節,歷來被認為是一個熱效率低、耗能大的操作過程。傳統的污泥干燥采用熱風干燥技術,熱效率低、能耗大,因此開發低能耗的干燥方法是污泥干燥發展的重要方向。過熱蒸汽干燥以過熱蒸汽為帶走水氣和提供能量的介質,使熱效率提高的空間大增,而且能實現干燥“廢氣”熱量的再利用,從而實現潛熱的再次利用,是一種很有前途的干燥技術。

          目前開發的過熱蒸汽式污泥干燥設備,具有干燥效率高、設備選型小、設備投資少等優勢,同時能達到能源節約、無廢氣排放、無污染、不產生污泥廢料的效果

          在工業及其他領域的應用

          1)污染土壤治理

          分解、去除污染土壤中PCB,VOC、二惡英等物質。

          2)廢舊印刷設備電路板處理(金屬回收的前處理裝置)。

          3) 飛灰脫鹽處理。

          4) 產業用垃圾處理機的前期處理。

          5) 再利用市。ㄍ延、無氧)

          過熱蒸汽在再利用市場上的應用主要表現在機械油的脫脂處理、廢塑料的再生利用涂裝干燥、洗淨殺菌等。

          6) 桑拿洗浴行業

          在日本有把溫泉水加熱成過熱水蒸汽,使用過過熱蒸汽在低溫桑拿房中應用的案例


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