Hơi ẩm và Hơi khô: Tầm quan trọng của Độ khô của Hơi nước

Bạn có biết rằng lò hơi không tạo ra hơi nước bão hòa 100% (hơi khô)? Khi lò hơi đun nóng nước, các bong bóng vỡ trên bề mặt nước sẽ kéo theo những giọt nước nhỏ lẫn vào hơi. Trừ khi sử dụng bộ quá nhiệt, điều này sẽ khiến hơi cung cấp bị ẩm một phần (hơi ẩm) do lẫn chất lỏng.

Độ khô của Hơi nước

Độ khô của hơi nước được sử dụng để định lượng lượng nước có trong hơi. Nếu hơi chứa 10% nước theo khối lượng, nó được coi là 90% khô, hoặc có độ khô là 0.9.

Độ khô của hơi quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tổng lượng năng lượng có thể truyền đi trong hơi (thường là nhiệt ẩn), từ đó tác động đến hiệu suất và chất lượng gia nhiệt.

Ví dụ:

• Hơi bão hòa (100% khô) chứa 100% nhiệt ẩn tại áp suất đó.
• Nước bão hòa (0% khô) không có nhiệt ẩn, chỉ chứa nhiệt hiện.

Công thức tính độ khô của hơi:
Độ khô hơi = 100% – [% nước lẫn theo khối lượng]

Tính Toán Nhiệt Lượng Tổng của Hơi Ẩm

Bảng hơi nước thường cung cấp các giá trị như enthalpy (h), thể tích riêng (ν), entropy (s)… cho hơi bão hòa khô (100%) và nước bão hòa (0%), nhưng thường không có cho hơi ẩm.

Các giá trị này có thể được tính toán dựa trên tỷ lệ hơi/nước, theo các công thức sau:

1. Thể Tích Riêng (ν) của Hơi Ẩm

ν = X • ν_g + (1 – X) • ν_f

Trong đó:

• X = Độ khô (% / 100)
• ν_f = Thể tích riêng của nước bão hòa
• ν_g = Thể tích riêng của hơi bão hòa

2. Enthalpy Riêng (h) của Hơi Ẩm

h = h_f + X • h_fg

Trong đó:

• h_f = Enthalpy riêng của nước bão hòa
• h_fg = Enthalpy riêng của hơi bão hòa – Enthalpy riêng của nước bão hòa

3. Entropy Riêng (s) của Hơi Ẩm

s = s_f + X • s_fg

Trong đó:

• s_f = Entropy riêng của nước bão hòa
• s_fg = Entropy riêng của hơi bão hòa – Entropy riêng của nước bão hòa

Hơi càng ẩm, thể tích riêng, enthalpy và entropy càng thấp vì độ khô giảm so với điều kiện 100%. Do đó, để đạt hiệu suất gia nhiệt cao, cần cung cấp hơi càng gần mức 100% khô càng tốt.

Khi lượng nước trong hơi tăng, nhiệt ẩn giảm, dẫn đến ít nhiệt được truyền từ hơi sang quy trình/sản phẩm cần gia nhiệt.

Độ Khô Hơi Giảm Trong Quá Trình Truyền Tải

Trong quá trình vận chuyển, thất thoát nhiệt do bức xạ từ đường ống khiến một phần hơi mất nhiệt ẩn và ngưng tụ lại thành nước, làm giảm độ khô.

Cần có biện pháp thích hợp để loại bỏ tất cả ngưng tụ trong đường ống hơi, bao gồm cả các giọt nước lẫn trong dòng hơi.

Hơi ẩm không chỉ làm giảm hiệu suất truyền nhiệt mà còn gây ăn mòn đường ống và thiết bị quan trọng như cánh tuabin. Do đó, nên áp dụng các biện pháp phòng ngừa như:

• Sử dụng bộ tách hơi để loại bỏ ngưng tụ.
• Tuân thủ các hướng dẫn trong các bài viết sau:
• Cách tốt nhất để loại bỏ ngưng tụ trên đường hơi
• Hiện tượng ăn mòn trong đường ống hơi và ngưng tụ

Mẹo

Liệu độ khô hơi có thể vượt 100%?
Có! Khi hơi khô hơn 100%, nó được gọi là hơi quá nhiệt. Loại hơi này được tạo ra bằng cách cấp thêm nhiệt vượt ngưỡng bão hòa. Nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn điểm bão hòa, và lượng quá nhiệt có thể xác định dễ dàng bằng cách đo nhiệt độ.

Nguồn: TLV
Người dịch: Thanh Dương