一、閃蒸汽是什么?怎樣產生的?
閃蒸:是指高壓水突然降壓變為低壓后,有一部分水會汽化成蒸汽,稱為閃蒸汽;如果高壓水的溫度低于低壓水的飽和溫度,就不會產生閃蒸汽。
正常有兩個渠道產生閃蒸汽,一是從回收冷凝水的集水罐(包括閃蒸罐)排出來的,二是從對空排放的蒸汽疏水閥后排出來的,因為冷凝水通過疏水閥時,只要前端設備和管內不積水,通常上游溫度都足夠高,肯定高于后端低壓水的溫度,所以都會產生閃蒸汽。但整個過程中,沒有外來的熱量,這些冷凝水是怎樣變成蒸汽的呢?
5barg壓力冷凝水飽和溫度為159℃,具有的能量是671 KJ/kg,通過蒸汽疏水閥后壓力為0 bar g,根據熱力學第一定律,低壓側的冷凝水含有的能量與高壓側的能量必然相同,遵守能量守恒定律。
因此,低壓側的冷凝水的能量同樣也是671 KJ/kg,但是,0 bar g的水中最多含有419kJ/kg熱量,低壓側的能量就與高壓側不平衡,多出671-419 = 252 /kg這樣,對于水來說,就會產生過熱。這些多出來的熱量就會使部分冷凝水沸騰形成閃蒸蒸汽,這個沸騰的過程就叫閃蒸。因此,原來存在于高壓側冷凝水中的能量現在就存在于低壓側的水和蒸汽的混合物之中了。
另外舉個例子:
5barg壓力冷凝水,但是溫度只有90℃,屬于不飽和水,具有的能量只有377 KJ/kg,小于大氣壓下飽和水的能量,也就是說,沒有多余的能量去產生閃蒸汽,經過疏水閥后僅僅是壓力降低了而已,沒有閃蒸汽。如熱靜力疏水閥后就沒有閃蒸汽。
90℃對應的蒸汽壓力為0.7bar,如果低壓側的壓力低于這個0.7bar的絕對壓力(真空),仍然會產生閃蒸汽。
換句話說,當熱的冷凝水排放到低壓的環境中,它的熱焓(總熱量)保持不變,但飽和溫度降低(水的氣態和液態共存的溫度)。為了保持總熱量不變,部分的水吸收了熱量蒸發成蒸汽。
二、水汽和閃蒸汽的區別
水汽:空氣中的小水滴通常是白色的霧氣。換句話說,水汽是漂浮在空氣中的液態的水。
閃蒸汽:一種無色透明的氣體,由液態的水通過吸收潛熱轉換成氣態。 與正常蒸汽沒什么區別。
水汽為何從疏水閥噴出呢?如果冷凝水擁有的熱量比大氣壓下的飽和水的熱量多,一部分從疏水閥排出的冷凝水在進入大氣時將再次轉換成蒸汽。 在冷凝水轉換成蒸汽(閃蒸汽)的瞬間,在疏水閥出口處,肉眼就可以觀察到蒸發形成的水汽。盡管因排放溫度的不同水汽的量也不盡相同,但高溫冷凝水排放時總會伴隨著部分水汽。
三、閃蒸汽的計算
hfl,即將水加熱到該溫度所需的能量值(顯熱hf);
hf2,即將水加熱至低壓側壓力相對應的沸點時所需能量值(顯熱hf).hfl-hf2的差值表示把冷凝水轉變成一定比例低壓蒸汽,如閃蒸汽時所需的能量;
hfg2,即低壓側壓力相對應的沸水完全變成蒸汽需的能量值(潛熱hfg) (hg=hf+hfg);
高溫冷凝水產生閃蒸汽的質量百分比可由下式計算:
閃蒸汽流量可由下式計算:
閃蒸量vs.凝結水量(以疏水閥前壓力為4barg,冷凝水1000kg/h,后面對大氣排放為例)
閃蒸汽量表
1、公制
一定壓降飽和溫度冷凝水產生閃蒸汽的質量百分比
一次壓力(barg) | 二次壓力(barg) |
0 0.2 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 | |
0.2 | 0.97 |
0.5 | 2.21 1.25 |
1 | 3.90 2.94 1.71 |
2 | 6.38 5.44 4.22 2.54 |
4 | 9.88 8.96 7.77 6.13 3.65 |
6 | 12.40 11.50 10.33 8.72 6.28 2.70 |
8 | 14.44 13.55 12.40 10.81 8.41 4.88 2.23 |
10 | 16.12 15.24 14.11 12.53 10.17 6.69 4.06 1.87 |
12 | 12.63 16.76 15.63 14.08 11.74 8.30 5.71 3.55 1.70 |
14 | 18.95 18.09 16.98 15.44 13.12 9.72 7.16 5.02 3.20 1.52 |
16 | 20.15 19.30 18.19 16.67 14.37 11.00 8.47 6.35 4.55 2.89 1.39 |
18 | 20.73 19.88 18.78 17.26 14.97 11.62 9.10 6.99 5.20 3.55 2.05 0.68 |
21 | 22.76 21.93 20.84 19.35 17.10 13.80 11.32 9.26 7.50 5.88 4.42 3.07 2.41 |
上表中設定冷凝水的溫度與飽和蒸汽相同。若冷凝水的溫度低于飽和蒸汽的溫度,產生的閃蒸汽量將減少。這種情況下,閃蒸汽的質量百分比應根據相應的公式進行計算。