Propriedades do vapor – Definição

Propriedades do vapor. O vapor é um gás invisível que consiste em água vaporizada. As propriedades do vapor são tabuladas nas chamadas “Tabelas de vapor”. Engenharia Térmica

O que é vapor

O vapor é um gás invisível que consiste em água vaporizada, formada quando a água ferve. Quando o vapor é visível, ele contém a névoa visível das gotas de água. Esse vapor é chamado de ” vapor úmido “, mas ” vapor seco ” é sempre invisível. Em pressões mais baixas, como na atmosfera superior ou no condensador de usinas termelétricas, o vapor pode existir a uma temperatura mais baixa do que os 100 ° C nominais na temperatura e pressão padrão.

Diagrama de fases da água
Diagrama de fases da água.
Fonte: wikipedia.org CC BY-SA

Como a água e o vapor são meios comuns usados ​​para troca de calor e conversão de energia, o vapor é gerado em larga escala por sistemas de energia, como, por exemplo, em usinas termelétricas. Como é típico em todas as usinas térmicas convencionais, o calor é usado para gerar vapor que aciona uma turbina a vapor conectada a um gerador que produz eletricidade. Observe que as modernas turbinas a vapor são usadas para gerar mais de 80% da eletricidade do mundo.

O vapor é geralmente classificado de acordo com a fração de vapor / (líquido + vapor). Essa fração é um parâmetro muito importante do vapor e é conhecida como qualidade do vapor.

Veja também: Propriedades da água

 

Qualidade de Vapor – Fração de Secura

molhado-vapor-vapor-líquido-mistura-minComo pode ser visto no diagrama de fases da água , nas regiões bifásicas (por exemplo, na fronteira das fases vapor / líquido), a especificação da temperatura por si só definirá a pressão e a especificação da pressão definirá a temperatura. Mas esses parâmetros não definirão o volume e a entalpia, pois precisaremos conhecer a proporção relativa das duas fases presentes.

fração de massa do vapor em uma região de vapor líquido de duas fases é chamada qualidade do vapor (ou fração de secura), x , e é dada pela seguinte fórmula:

qualidade de vapor

O valor da qualidade varia de zero a unidade . Embora definida como uma proporção, a qualidade é frequentemente fornecida como uma porcentagem. Deste ponto de vista, distinguimos entre três tipos básicos de vapor. Deve ser adicionado, em x = 0, estamos falando de estado líquido saturado (monofásico).

Esta classificação de vapor tem sua limitação. Considere o comportamento do sistema que é aquecido à pressão, que é maior que a pressão crítica . Nesse caso, não haveria alteração na fase do líquido para o vapor. Em todos os estados, haveria apenas uma fase. A vaporização e a condensação podem ocorrer apenas quando a pressão é menor que a pressão crítica. Os termos líquido e vapor tendem a perder seu significado. Na pressão, que é  maior que a pressão crítica, a   água está em um estado especial, conhecido como estado de fluido supercrítico .

Veja também: Saturação

Veja também: Fluido supercrítico

Veja também: Limitação do vapor

Propriedades do Steam – Tabelas Steam

Água e vapor são um fluido comum usado para a troca de calor no circuito primário (da superfície das barras de combustível ao fluxo do líquido de refrigeração) e no circuito secundário. É utilizado devido à sua disponibilidade e alta capacidade de aquecimento, tanto para refrigeração quanto para aquecimento. É especialmente eficaz para transportar calor através da vaporização e condensação da água devido ao seu calor latente muito grande de vaporização .

Uma desvantagem é que os reatores moderados a água precisam usar o circuito primário de alta pressão para manter a água no estado líquido e para obter eficiência termodinâmica suficiente. Água e vapor também reagem com metais comumente encontrados em indústrias como aço e cobre, que são oxidados mais rapidamente por água e vapor não tratados. Em quase todas as centrais térmicas (carvão, gás, nuclear), a água é usada como fluido de trabalho (usado em um circuito fechado entre caldeira, turbina a vapor e condensador) e o líquido de arrefecimento (usado para trocar o calor residual por um corpo de água) ou carregue-o por evaporação em uma torre de resfriamento).

Propriedades da água - mesas a vapor
Tabelas a vapor – parâmetros comuns em sistemas de energia

Água e vapor são um meio comum, porque suas propriedades são muito conhecidas . Suas propriedades estão tabuladas nas chamadas ” Tabelas Steam “. Nessas tabelas, as propriedades básicas e principais, como pressão, temperatura, entalpia, densidade e calor específico, são tabuladas ao longo da curva de saturação vapor-líquido em função da temperatura e da pressão. As propriedades também são tabuladas para estados monofásicos ( água compactada ou vapor superaquecido ) em uma grade de temperaturas e pressões que se estendem a 2000 ºC e 1000 MPa.

Outros dados oficiais abrangentes podem ser encontrados na página do NIST Webbook sobre propriedades termofísicas de fluidos.

Veja também: Tabelas Steam

Referência especial: Allan H. Harvey. Propriedades termodinâmicas da água, NISTIR 5078. Recuperado em https://www.nist.gov/sites/default/files/documents/srd/NISTIR5078.htm

 

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