Hơi nước bão hòa là gì? Bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ

Hơi nước bão hòa là loại hơi nước xảy ra khi các pha lỏng và pha khí của nước tồn tại đồng thời ở 1 môi trường nhiệt độ và áp suất nhất định. Nói một cách đơn giản, hơi nước ở trạng thái cân bằng với nước nóng. Trong điều kiện bão hòa, nước bị bay hơi có tốc độ bằng với tốc độ ngưng tụ nước.

Khi nhiệt độ tác dụng vào nước và tăng dần lên đến điểm sôi ở môi trường áp suất đó. Khi gia nhiệt, nước chuyển hóa thành dạng hơi. Hơi nước tồn tại ở cùng nhiệt độ với nước mà nó được hình thành.. Nói cách khác, nước sẽ ở dạng hơi nước bão hòa khi nhiệt độ đạt 1000C ở môi trường áp suất khí quyển.

Bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ

Bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ còn được gọi là bảng tra nhiệt ẩn hóa hơi của nước. Cũng giống như la bàn hoặc hệ thống định vị GPS hiện đại, áp kế đo áp suất hơi bão hòa là công cụ không thể thiếu trong quá trình sử dụng nồi hấp tiệt trùng. Bảng tra nhiệt ẩn hóa hơi dưới đây sẽ giúp người đọc dễ dàng cài đặt nhiệt độ và áp suất hơi bão hòa cho thiết bị.

Bảng nước và hơi nước bão hòa nhiệt độ là công cụ không thể thiếu khi làm việc với hơi nước. Sử dụng để xác định nhiệt độ bão hòa từ áp suất hơi hoặc ngược lại. Áp suất từ nhiệt độ hơi bão hòa. Ngoài áp suất và nhiệt độ, bảng này bao gồm các giá trị liên quan như khối lượng riêng.

Chú thích: PSIG: Pounds per square in gauge

Trong bảng, hơi nước khi đạt đến điểm bão hòa cụ thể, hay còn gọi là điểm sôi. Đây là điểm mà nước ở dạng lỏng và hơi nước ở dạng khí có thể cùng tồn tại ở cùng nhiệt độ và áp suất hơi bão hòa. Do nước có thể tồn tại ở cả 2 dạng, nên dữa liệu cần chia ra rõ ràng  nhiệt chất lỏng (Heat of Liquid) và nhiệt hơi (Latent heat of evaporation). Cuối cùng được tổng hợp thành Tổng nhiệt hóa hơi (Total heat of steam).

Mỗi dòng đều phân chia rõ ràng từng cột, áp suất ký hiệu PSIG (Pounds per square in gauge), nhiệt độ F (1⁰C = 38.5⁰F).

Các quy trình gia nhiệt bay hơi của nước sử dụng nhiệt ẩn để làm nóng. Sức nóng bốc hơi tiềm ẩn là lớn nhất ở áp suất thấp hơn. Khi áp suất hơi bão hòa tăng, nhiệt độ bôc shơi tiềm ẩn giảm dần đến khi đạt  0 ở áp suất siêu tới hạn, khoảng 3200 psi

Mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của nước, hơi nước

Giải thích: Kết quả HNBH( khô) khi nước được làm nóng đến điểm sôi nhờ gia nhiệt hợp lý. Sau đó hóa hơi bằng nhiệt bổ sung. Nếu hơi này được làm nóng vượt qua điểm bão hòa, sẽ trở thành hơi quá nhiệt.

Các loại hơi nước

Hơi nước bão hòa khô: Tức là nó không chứa bất kỳ giọt nước nào, vô hình với mắt thường. Khi hơi nước bay ra khí quyển mà không được gia nhiệt. Nó sẽ bị giảm nhiệt độ và ngưng tụ thành giọt nước hoặc những đám mây. Lúc này hơi nước bão hòa ở dạng hơi nước ướt.

Hơi nước ướt: Hay còn gọi là hơi nước không bão hòa. Là hỗn hợp của 2 pha hơi nước và chất lỏng, hơi nước chứa những giọt nước không thay đổi pha. Tồn tại ở nhiệt độ bão hòa có chứa 5% là nước. Hơi nước ướt được tạo ra bởi nước nóng, chuyển thành hơi nước ở giai đoạn đầu. Nếu gia nhiệt trong môi trường áp suất, nhiệt độ sẽ không đổi cho đến khi toàn bộ chất lỏng chuyển hóa thành hơi nước. Đến khi nhiệt độ ở trên mức bão hòa, hơi nước ướt được hình thành.

Ứng dụng và ưu nhược điểm của 2 loại hơi nước

Hơi nước bão hòa dạng khô có khả năng tiệt trùng hiệu quả cao. Được ứng dụng vào các thiết bị tiệt trùng như nồi hấp tiệt trùng trong y tế Nihophawa, xử lý rác thải nguy hại. Trái với nhận thức thông thường, hầu như tất cả hơi nước được tạo ra từ nồi hấp không phải hơi bão hòa khô mà là hơi ướt, có chứa phân tử nước không bay hơi.

Mất nhiệt khiến cho hơi nước ngưng tụ. Do đó, hơi ướt được tạo ra và càng tạo thành giọt nước lớn hơn. Hơi nước ngưng tụ rơi ra và cuốn vào dòng hơi sẽ làm giảm hiệu quả gia nhiệt. Đồng thời gây tổn thất áp suất, dẫn đến mất nhiệt tương ứng.
Hơi nước bão hòa ướt thường sử dụng làm búa nước thủy lực.

Tuy nhiên cũng gây ra một số vấn đề trong hệ thống thiết bị sử dụng công nghệ hơi nước bão hòa như: Xói mòn đường ống dẫn, hình thành cặn trong các bộ trao đổi nhiệt, gây ô nhiễm, nhiễm bẩn các vật phẩm tiệt trùng, làm hỏng các van tuabin. Vì vậy, trong hệ thống tiệt trùng bằng hơi thường lắp đặt thiết bị bẫy hơi để làm giảm các vấn đề do hơi ướt gây ra.

Hơi nước quá nhiệt

Hơi nước quá nhiệt được tạo ra bằng cách gia nhiệt cho hơi ướt hoặc hơi bão hòa để hơi này vượt ra khỏi điểm bão hòa. Việc này khiến hơi nước có nhiệt độ cao hơn, mật độ hơi thấp hơn so với điểm bão hòa trong cùng môi trường áp suất. Hơi nước quá nhiệt thường sử dụng trong các ứng dụng truyền động như tuabine. Thường không sử dụng trong các ứng dụng truyền nhiệt.

Trong quá trình quá nhiệt, khi nước vẫn duy trì trạng thái quá nóng, hơi quá nhiệt sẽ không ngưng tụ ngay cả khi tiếp xúc với khí quyển và nhiệt độ có giảm. Nhờ vậy, hiện tượng ngưng tụ không được hình thành. Hơi quá nhiệt cũng lưu trữ nhiều nhiệt hơn so với hơi bão hòa cùng áp suất. Sự chuyển động của các phân tử nhanh hơn nên mật độ thấp hơn, cũng có nghĩa là thể tích riêng sẽ lớn hơn.

Ứng dụng của hơi nước quá nhiệt trong truyền động tuabine

• Duy trì độ khô của hơi nước đôi với thiết bị. Nếu xuất hiện nước ngưng tụ, hiệu suất hoạt động sẽ giảm.
• Cải thiện hiệu suất nhiệt và khả năng làm việc. Để đạt được những thay đổi về khối lượng cụ thể từ trạng thái quá nhiệt đến áp suất thấp hơn hoặc thậm chí là chân không.
• Có lợi cho quá trình xả hơi. Vì trong trạng thái quá nhiệt sẽ không có nước ngưng tụ bên trong thiết bị chạy bằng hơi nước. Thiết bị sẽ hoạt động bình thường, giảm thiểu rủi ro do xói mòn hoặc ăn mòn axit carbonic.
• Tăng áp suất quá nhiệt ở đầu vào tuabine giúp tăng entanpy, từ đó tăng hiệu quả nhiệt.

Hơi nước siêu tới hạn

Hơi nước siêu tới hạn là nước ở trạng thái vượt quá điểm tới hạn 22.1 MPa, 3740C. Tại điểm tới hạn, nhiệt ẩn của hơi nước bằng không, thể tích riêng hoàn toàn giống nhau dù ở dạng lỏng hay dạng khí. Hay nói cách khác, hơi nước siêu tới hạn có áp suất và nhiệt độ cao hơn điểm tới hạn ở trạng thái không thể phân biệt là chất lỏng hay chất khí.

Khi quan sát các phân tử trong hơi nước siêu tới hạn, các phân tử chuyển động gần như một dạng chất khí và mật độ gần như một dạng chất lỏng.

Hơi nước siêu tới hạn thường sử dụng trong truyền động tuabine đòi hỏi hiệu suất cao. Ngoài ra, hơi nước siêu tới hạn còn được sử dụng như một loại dung môi cho phản ứng hóa học.

Mọi nhu cầu đặt mua và tìm hiểu về nồi hấp tiệt trùng sử dung công nghệ hơi nước bão hòa, quý khách có thể liên hệ qua hotline của Nihophawa hoặc để lại thông tin, chúng tôi sẽ liên hệ với bạn.