Atšķirības starp pārkarsētu tvaiku un piesātinātu tvaiku

Tvaiks ir siltuma resurss, kas nepieciešams katrai veļas mazgātavai. Kādas tad ir atšķirības starp pārkarsētu tvaiku un piesātinātu tvaiku? Atšķirības slēpjas to termodinamiskajā stāvoklī.

Piesātināts tvaiks

Piesātināts tvaiks nozīmē stāvokli, kurā gan šķidrums, gan gāze pastāv līdzsvarā noteiktā spiedienā. Šādā stāvoklī šķidrums turpina iztvaikot, kamēr gāze kondensējas, līdz abi sasniedz dinamisko līdzsvaru. Šajā laikā tvaika temperatūra un spiedienstvaiksir fiksētas. Tos sauc par piesātināto temperatūru un piesātināto spiedienu. Līdzsvara sākumā tvaiks ir slapjš piesātināts tvaiks. Ja cilvēki turpina sildīt, tvaiks kļūst par sausu piesātinātu tvaiku pēc tam, kad viss ūdens piesātinātajā ūdenī ir iztvaikojis. Tvaika temperatūra no slapja piesātināta līdz sausam piesātinātam paliek nemainīga. Tvaika temperatūra nepalielinās procesa laikā no slapja piesātinājuma līdz sausam piesātinājumam. Pie fiksēta spiediena, ja sausu piesātinātu tvaiku turpina karsēt, tā temperatūra paaugstinās, un tas kļūst par pārkarsētu tvaiku. Pārkarsēts tvaiks nesatur šķidruma pilienus vai šķidruma miglu, un tas ir faktiska gāze.

❑ Piemērs

Lai to ievietotu vienkāršā situācijā:

● Pie noteikta spiediena ūdens sāk iztvaikot un pēc vārīšanās pakāpeniski kļūst par tvaiku. Šajā brīdī tvaika temperatūra ir vienāda ar piesātinājuma temperatūru. Šī temperatūra ir saistīta ar spiedienu. Jo augstāks spiediens, jo augstāka ir piesātinājuma temperatūra. Un otrādi, jo zemāks spiediens, jo zemāka ir piesātinājuma temperatūra. Ja spiediens ir 0,10 MPa, piesātinājuma temperatūra ir 99,09 °C. Ja spiediens ir 4,05 MPa, piesātinājuma temperatūra ir 249,18 °C. Ja spiediens ir 10,13 MPa, tā piesātinājuma temperatūra ir 309,53 °C.

Pārkarsēts tvaiks

Pēc piesātinātā tvaika tālākas uzsildīšanas temperatūra pie šī spiediena turpinās paaugstināties un pārsniegs piesātinājuma temperatūru. Šo tvaiku, kas pārsniedz piesātinājuma temperatūru, sauc par pārkarsētu tvaiku. Šādā stāvoklī tvaika temperatūra un spiediens vairs nav fiksēti. Palielinoties siltumam, tie palielinās arī. Pārkarsētajam tvaikam ir lielāka siltumenerģija un siltumietilpība.

❑ Trūkums

Tomēr faktiskajā lietošanā pārkarsēta tvaika izmantošana sildīšanai ir relatīvi neefektīva. Tas ir tāpēc, ka pārkarsētais tvaiks ir jāatdzesē līdz piesātinājuma temperatūrai, lai atbrīvotu iztvaikošanas entalpiju. Siltums, kas izdalās, atdzesējot pārkarsētu tvaiku līdz piesātinājuma temperatūrai, ir ļoti mazs, salīdzinot ar iztvaikošanas entalpiju.

● Ja tvaika pārkaršana ir ļoti maza, šo nelielo siltuma daļu ir relatīvi viegli atbrīvot. Tomēr, ja pārkaršana ir ļoti augsta, atdzišanas laiks ir daudz ilgāks. Šajā periodā var atbrīvoties tikai ļoti neliels siltuma daudzums.

Faktiskajās siltummaiņas iekārtās pārkarsēta tvaika izmantošana siltummaiņa iekārtā veidos sausu sienu. Šajā zonā ātri veidosies kaļķakmens, kas var izraisīt caurules sienas pārkaršanu un cauruļu bojājumus. Tāpēc, lai gan pārkarsēta tvaika temperatūra pie tāda paša spiediena ir augstāka nekā piesātinātajam tvaikam, tā sildīšanas jauda ir zemāka nekā piesātinātajam tvaikam.

Secinājums

Faktiskajā ražošanā, ja veļas mazgātavas vēlas izmantot elektrostacijas saražoto augstas temperatūras un augstspiediena pārkarsēto tvaiku, tvaikam vispirms jāiziet cauri pārkaršanas un spiediena samazināšanas staciju sistēmai, lai pārkarsēto tvaiku pārvērstu piesātinātā tvaikā, pirms to var izmantot. Pārkarsēts tvaiks var atbrīvot savu visnoderīgāko latento siltumu tikai tad, kad tas ir atdzesēts līdz piesātinātam stāvoklim.