Rozdíly mezi přehřátou párou a nasycenou párou

Pára je zdroj tepla, který potřebuje každá prádelna. Jaké jsou tedy rozdíly mezi přehřátou párou a nasycenou párou? Rozdíly spočívají v jejich termodynamickém stavu.

Nasycená pára

Nasycená pára znamená stav, ve kterém kapalina a plyn koexistují v rovnováze při určitém tlaku. V tomto stavu se kapalina neustále odpařuje, zatímco plyn kondenzuje, dokud nedosáhnou dynamické rovnováhy. V tomto okamžiku se teplota a tlak kapaliny...párajsou fixní. Nazývají se nasycená teplota a nasycený tlak. Na začátku rovnováhy je pára vlhká nasycená pára. Pokud se v zahřívání pokračuje, pára se po odpaření veškeré vody v nasycené vodě stane suchou nasycenou párou. Teplota páry z vlhké nasycené na suchou nasycenou zůstává stejná. Teplota páry se během procesu z vlhké nasycené na suchou nasycenou nezvyšuje. Při fixním tlaku, pokud se suchá nasycená pára dále zahřívá, její teplota stoupá a stává se přehřátou párou. Přehřátá pára neobsahuje žádné kapky kapaliny ani kapalné mlhy a je to skutečný plyn.

❑ Příklad

Abych to uvedl v jednoduché situaci:

● Při určitém tlaku se voda začne odpařovat a po zahřátí k varu se postupně mění na páru. V tomto okamžiku se teplota páry rovná teplotě nasycení. Tato teplota souvisí s tlakem. Čím vyšší je tlak, tím vyšší je teplota nasycení. Naopak, čím nižší je tlak, tím nižší je teplota nasycení. Při tlaku 0,10 MPa je teplota nasycení 99,09 °C. Při tlaku 4,05 MPa je teplota nasycení 249,18 °C. Při tlaku 10,13 MPa je teplota nasycení 309,53 °C.

Přehřátá pára

Teplota bude i nadále stoupat a při tomto tlaku překročí teplotu nasycení i po dalším zahřátí nasycené páry. Tato pára, která překročí teplotu nasycení, se nazývá přehřátá pára. V tomto stavu již teplota a tlak páry nejsou konstantní. S rostoucí teplotou se také zvyšují. Přehřátá pára má vyšší tepelnou energii a tepelnou kapacitu.

❑ Nevýhoda

V praxi je však použití přehřáté páry k ohřevu relativně neefektivní. Je to proto, že přehřátá pára musí být ochlazena na teplotu nasycení, aby se uvolnila entalpie odpařování. Teplo uvolněné ochlazením přehřáté páry na teplotu nasycení je ve srovnání s entalpií odpařování velmi malé.

● Pokud je přehřátí páry velmi malé, tato malá část tepla se relativně snadno uvolní. Pokud je však přehřátí velmi vysoké, doba ochlazování je mnohem delší. Během této doby se může uvolnit jen velmi malé množství tepla.

V reálných zařízeních pro výměnu tepla se při použití přehřáté páry uvnitř zařízení vytvoří suchá stěna. V této oblasti se rychle usadí vodní kámen, což způsobí přehřátí stěny potrubí a následné selhání potrubí. Proto, i když je teplota přehřáté páry při stejném tlaku vyšší než teplota nasycené páry, její topná kapacita je nižší.

Závěr

V samotné výrobě, pokud chtějí prádelny využít vysokoteplotní a vysokotlakou přehřátou páru vyrobenou elektrárnou, musí pára nejprve projít systémem stanice pro chlazení přehřáté páry a redukci tlaku, aby se přehřátá pára přeměnila na nasycenou páru, než ji lze použít. Přehřátá pára může uvolnit své nejužitečnější latentní teplo pouze tehdy, když je ochlazena do nasyceného stavu.