O que é vapor úmido – definição

O vapor úmido é caracterizado pela qualidade do vapor, que varia de zero a unidade. As propriedades do vapor úmido são tabuladas nas chamadas tabelas de vapor. Engenharia Térmica

Vapor Molhado

molhado-vapor-vapor-líquido-mistura-minO vapor úmido é caracterizado pela qualidade do vapor , que varia de zero a unidade – intervalo aberto (0,1). Quando a qualidade do vapor é igual a 0, é chamado de estado líquido saturado (monofásico). Por outro lado, quando a qualidade do vapor é igual a 1, é chamado estado de vapor saturado ou vapor seco (monofásico). Entre esses dois estados , falamos sobre mistura líquido-vapor ou vapor úmido (mistura bifásica). A pressão constante, uma adição de energia não altera a temperatura da mistura, mas a qualidade do vapor e o volume específico mudam. No caso de secovapor (100% de qualidade), contém 100% do calor latente disponível a essa pressão. A água líquida saturada, que não possui calor latente e, portanto, 0% de qualidade, conterá apenas calor sensível .

termodinâmica de engenharia
Ciclo de Rankine – Termodinâmica como ciência de conversão de energia

Normalmente, a maioria das usinas nucleares opera turbinas a vapor de condensação de vários estágios . Nessas turbinas, o estágio de alta pressão recebe vapor (esse vapor é quase o vapor saturado – x = 0,995 – ponto C na figura) de um gerador de vapor e o esgota no separador-reaquecedor de umidade (ponto D). O vapor deve ser reaquecido para evitar danos que possam ser causados ​​às pás da turbina a vapor por vapor de baixa qualidade. O aquecedor aquece o vapor (ponto D) e, em seguida, o vapor é direcionado para o estágio de baixa pressão da turbina a vapor, onde se expande (pontos E a F). O vapor esgotado está a uma pressão bem abaixo da atmosférica e está em um estado parcialmente condensado (ponto F), tipicamente com uma qualidade próxima a 90%.

Entalpia específica do vapor úmido

entalpia específica da água líquida saturada (x = 0) e do vapor seco (x = 1) pode ser selecionada nas tabelas de vapor. No caso de vapor úmido , a entalpia real pode ser calculada com a qualidade do vapor, xe as entalpias específicas da água líquida saturada e do vapor seco:

molhado = h s x + (1 – x) h l

Onde

úmido = entalpia do vapor úmido (J / kg)

s = entalpia do vapor “seco” (J / kg)

l = entalpia de água líquida saturada (J / kg)

Como pode ser visto, o vapor úmido sempre terá menor entalpia do que o vapor seco.

Entropia específica de vapor úmido

Da mesma forma, a entropia específica da água líquida saturada (x = 0) e do vapor seco (x = 1) pode ser selecionada nas tabelas de vapor. No caso de vapor úmido, a entropia real pode ser calculada com a qualidade do vapor, x, e as entropias específicas de água líquida saturada e vapor seco:

molhado = s s x + (1 – x) s l              

Onde

úmido = entropia de vapor úmido (J / kg K)

s = entropia do vapor “seco” (J / kg K)

l = entropia da água líquida saturada (J / kg K)

Volume específico de vapor úmido

Da mesma forma, o volume específico de água líquida saturada (x = 0) e vapor seco (x = 1) pode ser escolhido nas tabelas de vapor. No caso de vapor úmido, o volume específico real pode ser calculado com a qualidade do vapor, xe os volumes específicos de água líquida saturada e vapor seco:

molhado = v s x + (1 – x) v l              

Onde

úmido = volume específico de vapor úmido (m 3 / kg)

s = volume específico de vapor “seco” (m 3 / kg)

l = volume específico de água líquida saturada (m 3 / kg)

Exemplo:

Um estágio de alta pressão da turbina a vapor opera em estado estacionário com condições de entrada de 6 MPa, t = 275,6 ° C, x = 1 (ponto C). O vapor sai deste estágio da turbina a uma pressão de 1,15 MPa, 186 ° C ex = 0,87 (ponto D). Calcule a diferença de entalpia entre esses dois estados.

A entalpia para o estado C pode ser coletada diretamente das tabelas de vapor, enquanto a entalpia para o estado D deve ser calculada usando a qualidade do vapor:

1, molhado = 2785 kJ / kg

2, molhado = h 2, s x + (1 – x) h 2, l  = 2782. 0,87 + (1 – 0,87). 790 = 2420 + 103 = 2523 kJ / kg

Δh = 262 kJ / kg

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.

Veja também: Saturação

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

……………………………………………………………………………………………………………………………….

Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.