在饱和状态下的液体称为饱和液体,其对应的蒸汽是饱和蒸汽,但最初只是湿饱和蒸汽,待饱和水中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。蒸汽从不饱和到湿饱和干饱和的过程温度是不增加的(湿饱和到干饱和温度保持不变),干饱和之后继续加热则温度会上升,成为过热蒸气。
发电
汽轮机是将蒸汽热能转换为机械能的旋转式动力设备,因流道改变,蒸汽进入汽轮机后对外膨胀,释放热能推动叶轮转动,从而带动发电机发电。在我国发电机组总装机容量中,火力发电仍占主导地位,占比约74%。过热蒸汽具有更高的有效能,热能转化为机械能的效率也更高。同时,因饱和蒸汽为气-液平衡状态,做功后温度降低,释放潜热产生冷凝水,从而对汽轮机叶轮产生巨大冲击,甚至破坏叶轮。而过热蒸汽膨胀做功后温度降低,释放显热,仍以气体形式存在,对叶轮的溶蚀更小。因此,目前火力电厂均使用过热蒸汽作为推动汽轮机的动力源进行发电
干燥
因过热蒸汽不含液态水,小幅降温也不会产生凝结水,所以过热蒸汽的导热性和热容量较高。同时,过热蒸汽干燥过程中不存在氧化、燃烧等反应,具有较高安全性,且干燥后的产品质量好,还兼具灭菌、消毒等作用,使得过热蒸汽干燥技术得到迅猛发展。梅国晖等以立式振动输送干燥机为研究对象,分别采用热风和过热蒸汽为热源研究干燥机的能耗,结果表明过热蒸汽干燥比热风干燥传质阻力小,效率更高,可降低热能消耗约74%,降低电能消耗约20%,节能效果十分显著。目前,过热蒸汽干燥技术应用集中在稻谷、玉米、胡萝卜、油菜籽、大豆、土豆等食品加工行业。此外,在褐煤、污泥等干燥领域均有较好的应用前景。
长距离输送
随着国家环保和能源政策要求越来越高,建立热电中心实行区域集中供热是未来的发展方向。但在蒸汽的远距离输送过程中,水击问题始终伴随着蒸汽运行系统。水击现象严重时可导致管道剧烈振动、支架脱落,甚至管道破裂引发重大安全事故。采用饱和蒸汽输送时,因管道自身热损失极易导致冷凝水产生并大量聚集,因此每隔30~50m就必须布置疏水点,而采用过热蒸汽输送时疏水间距可扩大至100~200m。采用过热蒸汽输送时,沿程热损失更小,更节约能源,同时也更安全,因此,各热电中心向其覆盖区域的蒸汽输送均采用过热蒸汽形式输送。
食品加工领域
随着过热蒸汽技术的发展,美国、日本等国逐步生产出用于食品加工的过热蒸汽装置或者电器。过热蒸汽在食品加工、烹饪领域的应用越来越广泛。使用过热蒸汽进行烹饪和食品加工具有食品受热均匀、加热速度快、食物更加美味、防止维生素流失等显著优点,同时过热蒸汽技术还可以用于食品加工厂中输送带的清洗、杀菌以及食材加热处理、食物残渣的粉末化及除臭等。
过热蒸汽灭菌
过热蒸汽灭菌适用于低水分浸膏的灭菌,穿透力强,灭菌效果佳,设备简单、成本低。缺点是:易使蛋白质凝固或变性,易导致对所需要营养物质成分的降解,对设备的要求比较高,需要耐高温耐高压,并且有一定的危险性。
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