Khái niệm cơ bản về Hơi nước
Trong nước lỏng, các phân tử H2O liên tục được nối với nhau và tách ra. Tuy nhiên, khi các phân tử nước được làm nóng, các liên kết kết nối các phân tử bắt đầu bị phá vỡ nhanh hơn mức chúng có thể hình thành. Cuối cùng, khi được cung cấp đủ nhiệt, một số phân tử sẽ thoát ra. Những phân tử 'tự do' này tạo thành chất khí trong suốt mà chúng ta gọi là hơi nước, hay cụ thể hơn là hơi khô.
Hơi khô và hơi ướt
Trong các ngành công nghiệp sử dụng hơi nước, hai loại hơi nước thường được nhắc đến là hơi khô (còn gọi là “hơi bão hòa”) và hơi ướt.
Hơi khô áp dụng cho hơi nước khi tất cả các phân tử nước của nó vẫn ở trạng thái khí. Đó là một loại khí trong suốt.
Hơi ướt áp dụng cho hơi nước khi một phần phân tử nước của nó đã giải phóng năng lượng (nhiệt ẩn) và ngưng tụ thành những giọt nước nhỏ.
Lấy ví dụ về một ấm đun nước sôi. Nước đầu tiên được làm nóng bằng cách sử dụng một phần tử. Khi nước hấp thụ ngày càng nhiều nhiệt từ nguyên tố này, các phân tử của nó sẽ bị kích động nhiều hơn và nó bắt đầu sôi. Sau khi hấp thụ đủ năng lượng, một phần nước sẽ bốc hơi, điều này có thể làm tăng thể tích phân tử lên tới 1600 lần.
Đôi khi có thể nhìn thấy sương mù thoát ra từ vòi. Sương mù này là một ví dụ về cách hơi nước khô, khi thải vào bầu khí quyển lạnh hơn, sẽ mất một phần năng lượng bằng cách truyền nó vào không khí xung quanh. Nếu mất đủ năng lượng để liên kết giữa các phân tử bắt đầu hình thành trở lại, có thể nhìn thấy những giọt nhỏ trong không khí. Hỗn hợp nước ở trạng thái lỏng (giọt nhỏ) và trạng thái khí (hơi nước) được gọi là hơi ướt.
Để biết thêm thông tin về bản chất và các loại hơi nước, hãy đọc bài viết sau:
Hơi nước đóng một vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp. Việc hiện đại hóa động cơ hơi nước vào đầu thế kỷ 18 đã dẫn đến những đột phá lớn như phát minh ra đầu máy hơi nước và tàu hơi nước, chưa kể đến lò hơi và búa hơi nước. Cái sau không phải là ám chỉ đến búa nước được tìm thấy trong đường ống hơi nước, mà là một chiếc búa chạy bằng hơi nước được sử dụng để tạo hình vật rèn.
Tuy nhiên, ngày nay, động cơ đốt trong và điện thường thay thế hơi nước làm nguồn năng lượng. Mặc dù vậy, hơi nước vẫn đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện và một số ứng dụng công nghiệp quy mô lớn.
Hơi nước hiện nay hầu hết được biết đến với các ứng dụng sưởi ấm, vừa là nguồn nhiệt trực tiếp vừa gián tiếp.
Phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước trực tiếp đề cập đến các quá trình trong đó hơi nước tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm được làm nóng.
Ví dụ dưới đây cho thấy bánh bao Trung Quốc đang được hấp. Một rổ hấp được đặt trên một nồi nước đang sôi. Khi nước sôi, hơi nước bốc lên trong giỏ và làm chín thức ăn. Trong cách thiết lập này, nồi hơi (nồi) và bình hấp (giỏ) được kết hợp với nhau.
Nguyên lý của việc hấp thực phẩm là bằng cách cho phép hơi nước tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm được làm nóng, ẩn nhiệt của hơi nước có thể truyền trực tiếp vào thực phẩm và các giọt nước hình thành qua quá trình ngưng tụ có thể cung cấp độ ẩm.
Trong công nghiệp, phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước trực tiếp thường được sử dụng để nấu ăn, khử trùng, làm nguội bằng hơi nước, lưu hóa và các quá trình khác.
Phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước gián tiếp đề cập đến các quá trình trong đó hơi nước không tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm được làm nóng. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì nó cung cấp khả năng làm nóng nhanh và đều. Phương pháp này thường sử dụng bộ trao đổi nhiệt để làm nóng sản phẩm.
Ưu điểm của phương pháp này so với gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nước là các giọt nước hình thành trong quá trình gia nhiệt sẽ không ảnh hưởng đến sản phẩm. Do đó, hơi nước có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như nấu chảy, sấy khô, đun sôi và những ứng dụng tương tự.
Làm nóng bằng hơi nước gián tiếp được sử dụng trong một loạt các quy trình như sản xuất thực phẩm và đồ uống, lốp xe, giấy, bìa cứng, nhiên liệu như xăng và thuốc.
Để biết thêm chi tiết về việc sử dụng hơi nước trong công nghiệp, hãy đọc bài viết sau:
Hơi nước được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Ví dụ, các ứng dụng phổ biến của hơi nước là các quy trình làm nóng bằng hơi nước trong các nhà máy và nhà máy và tua-bin dẫn động bằng hơi nước trong các nhà máy điện, nhưng việc sử dụng hơi nước trong công nghiệp còn vượt xa điều này.
Nếu nước được đun nóng vượt quá điểm sôi, nó sẽ bay hơi thành hơi hoặc nước ở trạng thái khí. Tuy nhiên, không phải tất cả hơi nước đều giống nhau. Các tính chất của hơi nước rất khác nhau tùy thuộc vào áp suất và nhiệt độ mà nó phải chịu. Trong bài viết Các ứng dụng chính của Steam, chúng tôi đã thảo luận về một số ứng dụng sử dụng Steam. Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về các loại hơi nước được sử dụng trong các ứng dụng này.
Bạn đã xem xét chất lượng hơi nước của bạn chưa? Trong quá trình sản xuất một số hàng hóa nhất định như thực phẩm, đồ điện tử và dược phẩm, chất lượng hơi nước cao hơn là rất quan trọng. Để đáp ứng những nhu cầu này, lý tưởng nhất là sử dụng hơi nước không có nước ngưng tụ, mảnh vụn và bất kỳ tạp chất nào khác (hoặc gần như vậy). Mục tiêu của việc tạo ra hơi nước được lọc, sạch hoặc tinh khiết là đạt được trạng thái lý tưởng nhất có thể cho từng ứng dụng cụ thể.
Hơi nước là một trong những phương tiện truyền nhiệt phổ biến và hiệu quả nhất được sử dụng trong công nghiệp, nhưng nó không phải là phương tiện duy nhất hiện có. Các chất lỏng khác như nước nóng và dầu cũng được sử dụng để sưởi ấm gián tiếp trong bộ trao đổi nhiệt. Loạt bài viết dưới đây sẽ tập trung vào những ưu điểm của việc sử dụng hơi nước so với nước nóng hoặc dầu để sưởi ấm.
Hệ số truyền nhiệt tổng thể, hay giá trị U, đề cập đến mức độ dẫn nhiệt qua một loạt các môi trường chịu nhiệt. Đơn vị của nó là W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)].
Trong bài viết này, trước tiên chúng ta sẽ xem xét cách hơi nước cung cấp khả năng làm nóng đều và nhanh chóng. Tiếp theo là phần thảo luận về tốc độ truyền nhiệt được hỗ trợ bởi dữ liệu thực nghiệm so sánh nước nóng và hơi nước.
Copyright © 2017 Bản quyền thuộc về Công Ty TNHH Kỹ Thuật Phúc Minh