Was ist Dampf?
Dampf ist ein unsichtbares Gas, das aus verdampftem Wasser besteht, das beim sieden von Wasser entsteht. Wenn Dampf sichtbar ist, enthält er den sichtbaren Nebel von Wassertropfen. Solcher Dampf wird als ” Nassdampf ” bezeichnet, ” Trockendampf ” ist jedoch immer unsichtbar. Bei niedrigeren Drücken, wie beispielsweise in der oberen Atmosphäre oder im Kondensator von Wärmekraftwerken, kann Dampf bei Normaltemperatur und -druck eine niedrigere Temperatur als die nominellen 100 ° C aufweisen.
Quelle: wikipedia.org CC BY-SA
Da Wasser und Dampf ein gängiges Medium für den Wärmeaustausch und die Energieumwandlung sind, wird Dampf in großem Umfang von Energiesystemen erzeugt, wie beispielsweise in Wärmekraftwerken. Wie in allen herkömmlichen Wärmekraftwerken üblich, wird die Wärme zur Erzeugung von Dampf verwendet, der eine Dampfturbine antreibt, die an einen Generator angeschlossen ist, der Elektrizität erzeugt. Beachten Sie, dass mit modernen Dampfturbinen mehr als 80% des weltweiten Stroms erzeugt werden.
Dampf wird im Allgemeinen nach der Dampf / (Flüssigkeit + Dampf) -Fraktion eingeteilt. Dieser Anteil ist ein sehr wichtiger Parameter des Dampfes und wird als Dampfqualität bezeichnet.
Siehe auch: Eigenschaften von Wasser
Dampfqualität – Trockenheitsanteil
Wie aus dem Phasendiagramm von Wasser ersichtlich ist , wird in den Zweiphasenbereichen (z. B. an der Grenze der Dampf- / Flüssigphasen) durch alleinige Angabe der Temperatur der Druck und durch Angabe des Drucks die Temperatur eingestellt. Diese Parameter definieren jedoch nicht das Volumen und die Enthalpie, da wir den relativen Anteil der beiden vorhandenen Phasen kennen müssen .
Der Massenanteil des Dampfes in einem zweiphasigen Flüssig-Dampf-Bereich wird als Dampfqualität (oder Trockenheitsanteil) x bezeichnet und ist nach folgender Formel gegeben:
Der Wert der Qualität reicht von Null bis Eins . Obwohl als Verhältnis definiert, wird die Qualität häufig als Prozentsatz angegeben. Unter diesem Gesichtspunkt unterscheiden wir drei grundlegende Arten von Dampf. Es muss hinzugefügt werden, bei x = 0 handelt es sich um einen gesättigten flüssigen Zustand (einphasig).
Diese Klassifizierung von Dampf hat ihre Grenzen. Berücksichtigen Sie das Verhalten des Systems, das auf den Druck erwärmt wird, der höher als der kritische Druck ist . In diesem Fall würde sich die Phase von Flüssigkeit zu Dampf nicht ändern . In allen Staaten würde es nur eine Phase geben. Verdampfung und Kondensation können nur auftreten, wenn der Druck unter dem kritischen Druck liegt. Die Begriffe Flüssigkeit und Dampf verlieren tendenziell ihre Bedeutung. Bei einem Druck, der höher als der kritische Druck ist, befindet sich Wasser in einem speziellen Zustand, der als überkritischer Flüssigkeitszustand bekannt ist .
Siehe auch: Sättigung
Siehe auch: Überkritische Flüssigkeit
Siehe auch: Drosselung von Dampf
Eigenschaften von Dampf – Dampftabellen
Wasser und Dampf sind eine übliche Flüssigkeit, die für den Wärmeaustausch im Primärkreis (von der Oberfläche der Brennstäbe zum Kühlmittelstrom) und im Sekundärkreis verwendet wird. Es wird aufgrund seiner Verfügbarkeit und hohen Wärmekapazität sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet. Aufgrund seiner sehr großen latenten Verdampfungswärme ist es besonders effektiv, Wärme durch Verdampfung und Kondensation von Wasser zu transportieren .
Ein Nachteil ist, dass wassermoderierte Reaktoren einen Hochdruck-Primärkreislauf verwenden müssen, um Wasser in flüssigem Zustand zu halten und um einen ausreichenden thermodynamischen Wirkungsgrad zu erreichen. Wasser und Dampf reagieren auch mit Metallen, die üblicherweise in Industrien wie Stahl und Kupfer vorkommen und durch unbehandeltes Wasser und Dampf schneller oxidiert werden. In fast allen Wärmekraftwerken (Kohle, Gas, Kernkraftwerke) wird Wasser als Arbeitsmedium (in einem geschlossenen Kreislauf zwischen Kessel, Dampfturbine und Kondensator) und als Kühlmittel (zum Austausch der Abwärme an einen Wasserkörper) verwendet oder durch Verdunstung in einem Kühlturm wegtragen).
Wasser und Dampf sind ein gängiges Medium, da ihre Eigenschaften sehr bekannt sind. Ihre Eigenschaften sind in sogenannten „ Dampftabellen “ aufgeführt. In diesen Tabellen sind die Grund- und Schlüsseleigenschaften wie Druck, Temperatur, Enthalpie, Dichte und spezifische Wärme entlang der Dampf-Flüssigkeits-Sättigungskurve als Funktion von Temperatur und Druck tabellarisch aufgeführt. Die Eigenschaften werden auch einphasige Zustände (tabellarisch für Druckwasseroder Heißdampf bis 2000 erstreckt) auf einem Raster von Temperaturen und Drücken ºC und 1000 MPa.
Weitere umfassende maßgebliche Daten finden Sie auf der NIST-Webseite zu den thermophysikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten.
Siehe auch: Dampftabellen
Besondere Referenz: Allan H. Harvey. Thermodynamische Eigenschaften von Wasser, NISTIR 5078. Abgerufen von https://www.nist.gov/sites/default/files/documents/srd/NISTIR5078.htm
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