Hơi nước là gì? Hơi bão hòa là gì? Hơi quá nhiệt là gì? Đây là một trong số các câu hỏi liên quan đến hệ thống hơi nóng mà chúng tôi nhận được rất nhiều qua email và zalo tư vấn chăm sóc khách hàng. Hôm nay Vancongnghiepvn.net xin đưa ra bài viết liên quan đến câu hỏi này cho bạn đọc muốn tìm hiều kiến thức về hơi nóng và các bạn sinh viên đang học về kỹ thuật. Nào chúng ta cùng bắt đầu bài viết thôi nào

Hơi nước là gì?

Hơi nước là gì?

Trước hết chúng ta cùng nhau tìm hiểu về khái niệm hơi nước là gì?

Theo định nghĩa của Wikipedia thì:

Hơi nước là trạng thái khí của nước, hơi nước là một trong những pha(Tức là một vùng không gian trong đó tất cả các tính chất vật liệu về cơ bản là đồng nhất) của nước. Hơi nước được sinh ra trong quá trình bay hơi của nước hoặc sôi của chất lỏng, quá trình thăng hoa của băng hoặc nước đá ở dạng rắn. Hơi nước trong suốt và không nhìn thấy được. Ở điều kiện khí quyển bình thường hơi nước liên tục được sinh ra từ hiện tượng bay hơi hay ngưng tụ thành nước. Hơi nước nhẹ hơn không khí thông thường và nó kích hoạt các dòng đối lưu dẫn đến hình thành các đám mây mà chúng ta nhìn thấy

Hơi bão hòa là gì?

Hơi bão hòa tên tiếng anh còn gọi là Saturated Steam là dạng hơi được sinh ra trong quá trình đun nóng nước lạnh. Khi chúng ta đun nóng nước lạnh bằng các vật liệu đốt khác nhau(Dầu, than, củi, trấu…) thì nước lạnh sẽ nóng dần lên, khi đạt được đến điểm sôi, nhiệt độ của nước không tăng được nữa. Lúc này nước bắt đầu bay hơi. Lúc này tốc độ bay hơi bằng với tốc độ ngưng tụ tức là nó rơi vào trạng thái cân bằng và người ta gọi đó là hơi bão hòa

Ví dụ về hơi bão hòa:

Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta khi chúng ta đun sôi ấm nước, khi ấm nước sôi tức là đạt đến điểm sôi lúc này ấm nước sẽ bốc ra hơi nóng. Và hơi này người ta gọi là hơi nước bão hòa

Hiện nay hơi nước bão hòa được chia làm hai dạng chính

• Hơi nước bão hòa ướt: Hay còn gọi là hơi nước bảo hòa ẩm là dạng thường gặp nhất trong cuộc sống và công nghiệp hiện nay. Là dạng tổng hợp từ hai pha của nước là pha lỏng và pha khí. Đây là dạng hơi nóng được hình thành khi chưa chuyển hoàn toàn nước thành khí. Có nghĩa rằng trong phần hơi này có chứa các dạng phân tử nước không hóa hơi.
• Hơi bão hòa khô: Hơi bão hòa khô là dạng hơi nóng không chứa pha lỏng, chỉ chứa hoàn toàn pha khí. Đây là dạng hơi nước xảy ra khi tốc độ hóa hơi bằng với tốc độ của ngưng tụ

Trên lý thuyết chúng ta thấy có hoàn toàn hơi bão hòa khô 100% nhưng trong thực tế công nghiệp hiện nay thì việc sản xuất ra hơi bão hòa khô là một điều không thể. Thực tế thì hơi bão hòa khô hiện nay chỉ ở khoảng 95%(Cũng có thể trong một số trường hợp con số đạt được lên đến 98%)

Mặt khác hơi quá nhiệt mang nhiệt độ từ 5°C-40°C cũng được xem là hơi bão hòa khô. Để có thể hiểu về hơi quá nhiệt mời các bạn xem phần tiếp theo nhé

Hơi quá nhiệt là gì?

Hơi quá nhiệt là trạng thái hơi có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của hơi bão hòa ở cùng một áp suất. Trong công nghiệp hiện nay hơi quá nhiệt được tạo thành bằng cách sử dụng thêm một bộ gia nhiệt để cung cấp thêm nhiệt độ cho hơi bão hòa. Khi ấy trạng thái của hơi bão hòa sẽ loại bỏ hơi nước, Hơi nước quá nhiệt là dạng hơi mang nhiều nhiệt năng hơn so với hơi bão hòa do được tăng cường nhiệt độ ở bộ gia nhiệt. hơi được sấy khô và tăng thêm nhiệt độ giúp cung cấp năng lượng hơi nóng tốt hơn, đáp ứng được nhiệt lượng hơi nóng, giảm bớt hao mòn của thiết bị

Như vậy chúng ta có thể hiểu:

Hơi quá nhiệt =  Hơi bão hòa + Bộ gia nhiệt

Ưu điểm và nhược điểm của các loại hơi nước hiện nay

Ưu điểm của hơi nước bão hòa

Năng lượng hơi nước được con người phát hiện và sử dụng từ xa xưa đến ngày nay. Từ thủa các đầu máy hơi nước đến hiện nay là hệ thống công nghiệp hiện đại đều sử dụng dạng năng lượng hơi nước để vận hành và sản xuất

Đối với các loại hơi bão hòa khô, do không mang nhiều hơi ẩm nên có khả năng tiệt trùng cao, đáp ứng được trong các ngành nghề yêu cầu độ sạch và khô như thực phẩm, sản xuất thiết bị y tế, xử lý rác thải…

Hơi nước bão hòa được hình thành bằng việc đun sôi nước lạnh ở nhiệt độ hóa hơi, chính vì thế đây là dạng năng lượng rất dễ sử dụng và cũng là dạng năng lượng sạch đáp ứng được an toàn khi sử dụng ở các hệ thống công nghiệp. Hơi bão hòa không độc và an toàn cho người sử dụng

Một ưu điểm nữa hiện nay chính là việc sử dụng các nguyên liệu để tạo thành hơi bão hòa đơn giản và đa dạng. Từ các vật liệu dễ tìm thấy và tận dụng trong tự nhiên và cuộc sống của chúng ta như trấu, than xỉ, củi, chất đốt…đến các loại vật liệu cao cấp hơn như dầu, gas, xăng, điện. Mục đích là đun sôi nước để tạo thành hơi nước nóng

Ngoài ra chi phí ban đầu để đầu tư một hệ thống lò hơi, nồi hơi cũng không quá phức tạp và giá thành cũng tương đối hợp lý có thể nói là khá rẻ hiện nay

Nhược điểm của hơi nước bão hòa

Trong thực tế như chúng tôi đã nêu ở trên, hiện nay hơi bão hòa được hình thành từ hệ thống lò hơi, nồi hơi công nghiệp. Chính vì vậy không phải 100% hơi bão hòa là dạng hơi khô mà trong nó mang theo hơi ướt chính là các phân tử nước không bay hơi trong quá trình đun lò.

Việc hơi bão hòa mang theo nước dẫn đến việc mất nhiệt và tạo thành nước ngưng. Trong quá trình di chuyển trên đường ống hơi bão hòa ướt sẽ tạo ra nước ngưng thành giọt gây tổn thất nhiệt và áp suất ở đầu ra của hơi bão hòa

Ngoài ra vấn đề nước ngưng trong hệ thống công nghiệp hiện nay cũng là một vấn đề nan giải và là bài toán về kinh tế cho các doanh nghiệp sử dụng hơi nước vào sản xuất. Chính vì vậy để loại bỏ hơi nước và nước ngưng có trong hơi bão hòa người ta thường sử dụng các loại Bẫy hơi để có thể loại bỏ hơi nước và nước ngưng trong hệ thống

Còn một vấn đề khi sử dụng hơi bão hòa đó chính là hiện tượng lắng cặn trong đường ống, ăn mòn đường ống và làm hoen rỉ các thiết bị khi sử dụng hơi bão hòa mang ẩm và nước ngưng.

Để giải quyết bài toán sử dụng hơi khô hoàn toàn người ta tìm cách tạo ra hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt chủ yếu sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu về độ khô hoàn toàn như vô trùng, tiệt trùng hoặc hệ thống tuabin(turbin). Nhưng để có thể tạo ra được dạng hơi này cần sử dụng bộ gia nhiệt hơi nóng nhưng sẽ làm tăng chi phí lên gấp nhiều lần so với hơi bão hòa thông thường

Ứng dụng của hơi nước trong công nghiệp và cuộc sống

Hơi nước nói chung và các dạng hơi bão hòa, hơi quá nhiệt là một dạng năng lượng vô cùng quan trọng trong công nghiệp và cuộc sống hiện nay

• Trong cuộc sống hiện đại hơi nước sử dụng trong các hệ thống tắm xông hơi nóng. Sử dụng hơi nóng ẩm để tắm hơi hiện nay đang trở nên phổ biến. Ngoài ra chúng ta có thể dùng nước đun sôi các loại lá dùng để xông hơi cảm cúm mà dân gian hay sử dụng
• Hơi nóng sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm: Sử dụng hơi nóng để sấy khô các sản phẩm về thực phẩm, đóng gói sản phẩm, tiệt trùng các sản phẩm thực phẩm
• Sử dụng trong công nghiệp thủy sản: Chế biến sấy khô các sản phẩm thủy sản như tôm, cua, cá…để đóng gói sử dụng hoặc xuất khẩu
• Sử dụng trong tiệt trùng, thanh trùng: Sử dụng thanh trùng tiệt trùng trong các nhà máy sản xuất đóng chai, lọ như nước mắm, dầu ăn, nước ngọt, nước giải khát
• Sử dụng trong công nghiệp may mặc: Hơi nóng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng trong ngành này và được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Sấy khô vải, sấy khô sợi, là phẳng sản phẩm, hấp, tẩy….
• Ứng dụng trong chế biến: gỗ, giấy, cao su… Hơi nóng được sử dụng để chế biến các sản phẩm từ gỗ, sấy khô các loại gỗ tươi, uốn cong các sản phẩm mỹ nghệ…
• Ứng dụng trong giao thông: Phổ biến nhất là sử dụng hơi nước để chạy các loại tàu hỏa, hoặc tàu thủy
• Sử dụng trong tuabin máy phát điện: Để tạo ra điện người ta sử dụng hơi quá nhiệt cung cấp cho hệ thống tuabin vận hành tạo ra điện hay chúng ta thường quen gọi là các nhà máy nhiệt điện
• Ứng dụng trong y tế: Tiệt trùng, tẩy rửa, các thiết bị y tế và bệnh viện

Một số khái niệm khác về hơi nước

Áp suất của hơi nước bão hòa

Áp suất của hơi bão hòa chính là áp suất được tạo ra bởi hơi nước ở một nhiệt độ nhất định trong 1 hệ kín khi toàn bộ hệ thống hoạt động ở trạng thái cân bằng nhiệt động. Áp suất hơi bão hòa cho thấy tốc độ bay hơi của nước, các phân tử trong nước có xu hướng chuyển từ pha lỏng thành pha khí dưới áp suất cao.

Hiểu đơn giản hơn, áp suất hơi bão hòa là áp suất hơi mà tại đó thể hơi cân bằng với thể lỏng, đại lượng này càng lớn thì độ bay hơi càng cao. Hơi bão hòa tỷ lệ thuận với nhiệt độ và áp suất.

Như vậy chúng ta thấy rằng áp suất của hơi nước bão hòa phụ thuộc chính vào nhiệt độ của nước. Có thể nói nhiệt độ của nước tỷ lệ thuận với áp suất của hơi bão hòa. Có nghĩa là nhiệt độ của nước tăng thì áp suất hơi bão hòa cũng tăng lên, nhiệt độ giảm xuống thì áp suất của hơi bão hòa cũng giảm

Ta có thể tra thông số của nhiệt độ và áp suất của hơi bão hòa trong bảng dưới đây sẽ biết được ở nhiệt độ bao nhiêu thì áp suất của hơi bão hòa là bao nhiêu các bạn nhé

Công thức tính lưu lượng hơi bão hòa

Việc tính toán hơi nước bão hòa là việc vô cùng quan trọng và cần thiết, tính toán lượng hơi bão hòa sử dụng để chúng ta có thể ước lượng được mức nhiên liệu dùng để tạo ra hơi bão hòa, hơi quá nhiệt sử dụng cho hệ thống có mang lại hiệu quả kinh tế hay không. Cũng từ những tính toán như vậy giúp chúng ta có thể điều tiết được nhiên liệu đầu vào mang lại hiệu quả sử dụng cao nhất

Để tính lưu lượng hơi bão hòa chúng ta sử dụng công thức tính như sau:

Các điểm cần lưu ý trong công thức tính này như sau:

Khối lượng riêng của hơi nước. Chúng ta nhìn bảng trên thấy rằng khối lượng riêng của hơi nước khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất

Ví dụ trên bảng ta thấy: Ở mức áp lực là 2bar khối lượng riêng của nước đạt là 0,603

Ở mức áp lực là 3bar khối lượng riêng thay đổi là 0,461

Ngoài ra chúng ta cũng cần quan tâm đến vận tốc của hơi nước. Đây là một chỉ số vô cùng quan trọng.

Ngoài công thức tính toán như trên thì có thể chưa chính xác hoàn toàn 100% lưu lượng hơi nóng đi qua bởi nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố và các chỉ số về vận tốc và áp suất của hệ thống không chính xác hoàn toàn

Để có thể tính lưu lượng hơi chính xác nhất hiện nay người ta sử dụng các dạng đồng hồ đo lưu lượng hơi nóng hay còn gọi là Vortex Flow meter

Hiện nay chúng tôi đang cung cấp các dòng đồng hồ đo lưu lượng hơi nóng chính xác với giá thành rẻ nhất. Liên hệ ngay để có thông tin chi tiết và chính xác nhất về sản phẩm

Hotline: 0964 182 166

Email: tuyen@tuanhungphat.vn

Kết luận bài viêt về hơi nước

Trên đây Vancongnghiepvn.net đã trình bày cho các bạn bài viết về hơi nước là gì? Hơi bão hòa là gì? Hơi quá nhiệt là gì?. Cũng trong bài viết này chúng tôi đã cung cấp cho thông tin cơ bản về các khái niệm trên cũng như ưu nhược điểm của các loại hơi nước bão hòa hiện nay

Trong bài viết cũng đã đề cập đến công thức tính lưu lượng hơi bão hòa cho các bạn sinh viên và kỹ thuật mới tham khảo để có thể nắm được thông số lưu lượng hơi bão hòa tạo ra. Biết được các thông số này để chúng ta có thể tính toán chi phí sử dụng và tính toán lưu lượng hơi sử dụng để tạo ra sản phẩm hay hoạt động trong doanh nghiệp

Hiện nay chúng tôi là đơn vị cung cấp các sản phẩm và thiết bị cho ngành hơi nóng, với đầy đủ các chủng loại và giá thành hợp lý

• Van điện từ hơi nóng
• Các loại bẫy hơi
• Đồng hồ đo lưu lượng hơi nóng
• Van cầu hơi nóng
• Van một chiều hơi nóng
• Lọc y hơi nóng
• Van an toàn hơi nóng
• Van giảm áp dùng cho hơi nóng
• …….