Tulistetun höyryn mysteeri

Seuraa 
Viestejä95
Liittynyt16.6.2008

Kirjallisuudesta löytyy ristiriitaisia tietoja höyryn tulistusasteen vaikutuksesta lauhduttavan lämmönvaihtimen lämmönsiirtoon. Mielestäni näitä väitteita ei voi selittää yleisesti tunnetuilla lämmönsiirron periaatteilla, mutta en tiedä kumpaa pitäisi uskoa.

Joka tapauksessa ajatuksenjuoksu menee näin: Kun lämmönvaihtimessa on kylläistä vesihöyryä höyry tiivistyy käytännössä välittömästi lämmönvaihtimen kylmille pinnoille joiden lämpötila on alempi kuin höyryn lauhtumislämpötila. Käytännössä ainoa resistanssi on pinnoille muodostuva ohut lauhdefilmi jonka läpi lämmön pitää siirtyä. No tämähän on selvää ja käy yksiin teorian kanssa.

Jos höyry on tulistettua, se ei kykene kondensoitumaan kylmille pinnoille vaan höyryn pitää ensin jäähtyä, eli höyry käyttäytyy kuin lauhtumaton kaasu kunnes se on jäähtynyt kylläiseksi. Eli tulistus huonontaa lämmönvaihtimen tehoa oleellisesti. Tämä on se mitä en ymmärrä. Kaiken järjen mukaan tulistetunkin höyryn pitäisi kondensoitua kylmälle pinnalle jonka lämpötila on alle höyryn lauhtumislämpötilan.

Kommentit (15)

Vierailija

No tottakai se hidastaa sitä toimintaa, jos sen höyryn pitää ensin jäähtyä useita asteita ennen kuin se voi kondensoitua.

pice
Seuraa 
Viestejä95
Liittynyt16.6.2008

Mutta mikä ilmiö estää tulistettua höyryä kondensoitumasta kylmään pintaan jonka lämpötila on alle höyryn lauhtumislämpötilan? Tämähän se on asian ydin. Massansiirrossa kait vain konsentraatiot ja osapaineet merkkaa jotakin käytännössä ja niihin ei tulistuksella ole merkitystä.

Vierailija
pice
Mutta mikä ilmiö estää tulistettua höyryä kondensoitumasta kylmään pintaan jonka lämpötila on alle höyryn lauhtumislämpötilan?

Johtuisiko juurikin siitä, että se kyseinen pinta ei kykene jäähdyttämään tulistettua höyryä niin paljoa, että se höyry alkaisi kondensoitumaan, ts. tulistettu höyry jäähtyessään lämmittää sitä pintaa niin paljon, että sen pintalämpötila nousee yli kondensaatiolämpötilan?

Siis tulistettua höyryä pitää ensin jäähdyttää sen lämpötilasta veden kiehumispisteeseen ja pykälä siitä alle, jotta se voi kondensoitua eli tiivistyä takaisin vedeksi.

Vierailija

En oikein näe tässä mitään mysteeriä. Jos tulistetun höyryn halutaan kondensoituvan lämmmönvaihtimessa, niin silloin lämmönvaihdin on tehtävä riittävän tehokkaaksi, siis myös toisiopiirin jäähdytys pitää riittää, että sen lämpötila saadaan sopivaksi kyseiselle höyrykierrolle.

Paineella ja konsentraatiolla on toki merkitystä, mutta en minäkään usko, että höyryn lämpötilalla olisi mitään merkitystä. Missä kyseinen ongelma sitten ilmenee?

pice
Seuraa 
Viestejä95
Liittynyt16.6.2008

Tyypillinen esimerkki: höyryn paine on 4 bar(g), vastaava lauhtumislämpötila 143,5 °C, lämmänvaihtimen lämpöpinnan pintalämpötila höyryn puolella 140 °C. Tämä tilanne siis kylläisellä höyryllä jonka lämpötila sama kuin lauhtumislämpötila.

Jos sitten höyry onkin tulistettua, esimerkiksi 170 °C, niin väitetään että lämmönsiirto huononee oleellisesti, höyry ei kondensoidu lämpöpintoihin jolloin lämmönvaihtimen lämpöpinnan lämpötila alenee vaikkapa 100 °C:een. Tätä jatkuu niin pitkälle lämmönvaihtimessa kunnes höyry on jäähtynyt kylläiseksi.

Sitä en tajua että miksi tulistettu höyry ei suostuisi kondensoitumaan kylmälle pinnalle.

Seppo_Pietikainen
Seuraa 
Viestejä7615
Liittynyt18.10.2007
pice
Tyypillinen esimerkki: höyryn paine on 4 bar(g), vastaava lauhtumislämpötila 143,5 °C, lämmänvaihtimen lämpöpinnan pintalämpötila höyryn puolella 140 °C. Tämä tilanne siis kylläisellä höyryllä jonka lämpötila sama kuin lauhtumislämpötila.

Jos sitten höyry onkin tulistettua, esimerkiksi 170 °C, niin väitetään että lämmönsiirto huononee oleellisesti, höyry ei kondensoidu lämpöpintoihin jolloin lämmönvaihtimen lämpöpinnan lämpötila alenee vaikkapa 100 °C:een. Tätä jatkuu niin pitkälle lämmönvaihtimessa kunnes höyry on jäähtynyt kylläiseksi.

Sitä en tajua että miksi tulistettu höyry ei suostuisi kondensoitumaan kylmälle pinnalle.




En ole mikään höyrykoneasiantuntija, mutta käsittääkseni tulistettua höyryä ei edes johdeta lauhduttimeen.

Ymmärtääkseni (voin olla väärässä) tulistettu höyry menee korkeapaineturbiiniin, joka käyttää osan energiasta. Sen jälkeen höyry johdetaan keskipaineturbiiniin ja edelleen matalapaineturbiiniin, jolloin mahdollisimman suuri osa höyryn energiasta on jo käytetty ja höyry on kaikkea muuta kuin tulistettua..

Vasta matalapaineturbiinin jälkeen höyry johdetaan lauhduttimeen, jolloin alussa kuvattua ongelmaa ei edes esiinny.

Sama mekanismi pätee tietenkin myös tavallisiin höyrykoneisiin.

Tulistetun höyryn johtaminen lauhduttimeen on energian haaskausta.

Ymmärsin ehkä kysymyksen/ongelmanasettelun väärin?

--
Seppo P.
Kreationismi perustuu tietämättömyyteen, se sikiää tietämättömyydestä ja siitä sikiää tietämättömyyttä. Tietämättömyyden levittäminen on kreationismin elinehto ja tietämättömyydessä rypeminen on kreationistin luonnollinen elämisenmuoto

pice
Seuraa 
Viestejä95
Liittynyt16.6.2008

Käyttökohteelle tulevassa höyryssä on usein jonkun verran tulistusta, parista asteesta ... 20 °C tyypillisesti. Turbiinin jälkeenkin pitää olla tietty määrä tulistusta. Aina ei kattilan ja kulutuskohteen välillä ole vastapaineturbiinia lainkaan.

Moose
Seuraa 
Viestejä203
Liittynyt2.5.2007

Ei se höyry yksinkertaisesta lauhdu vedeksi ennen kuin sen lämpötila on tarpeeksi alhainen. Jos johdat tulistettua höyryä lauhduttimelle toki näät lauhtumista, mutta vain koska paikallisesti höyryn lämpötila on jo laskenut tarpeeksi matalaksi.

Lämmönsiirron huonous taas johtuu siitä, että höyryn ominaislämpökapasiteetti on matala verrattuna faasimuutoslämpöön. Tämänhän tosin jo taisit tietääkin.

http://images.encarta.msn.com/xrefmedia ... 73590A.gif

edit. tuo esimerkkisi, jossa totesit lämmönvaihdinpinnan kylmenevän on ihan toden tuntuinen. Lämpötilaerojen suurentuessa lämmönsiirto höyryn ja lämmönsiirrinpintojen välillä kasvaa kunnes systeemi löytää uuden tasapainotilan.

kW MW GW - kWh MWh GWh - µ º • ø ¼ ¾ ¹ ² ³

Vierailija

Mitä tuon käppyrän^^ kriittisessä pisteessä tapahtuu? Mikä estää vesihöyryn lämmittämisen vaikkapa 400'C?

Edit: nvm, google oli nopeampi..

Vierailija
OzziXX
Mitä tuon käppyrän^^ kriittisessä pisteessä tapahtuu? Mikä estää vesihöyryn lämmittämisen vaikkapa 400'C?

Kriittinen piste: Kai se vesi siinä paineessa ja lämpötilassa voi olla missä muodossa vain. Jäänä, vetenä tai höyrynä.
400 °C vesihöyry: Jos höyryn lämpötila nousee paineen kasvamatta, niin höyryn 'kosteus' pienenee. Eli se ei ole enää vesihöyryä, vaan kosteaa ilmaa = kosteus alle sadan.
Jos taas 400 °C höyryn painetta kasvatetaan, niin 100 % kosteus menee ns. yli sadan ja ylimääräinen kosteus alkaa tiivistymään vedeksi.

Vierailija

Muistaakseni tulistuksen ollessa >50ast. lauhduttimeen mitoitettiin erillinen kaasunjäähdytysosuus koska lämmönsiirto silloin tapahtuu kaasussa ja tarvitsee turbulenssia tehostuakseen. Lauhdutusosassa ei tarvita
turbulenssia vaan lauhtuminen itsessään riittävät tukilevyt, sitten taas lauhteen jäähdytin mitoitetaan normaalina pakotettuna konvektiona.
tuo noin kriittinen piste on tila jossa veden ja höyryn ominaistilavuus on sama eli vesi ei paisu kiehuessaan, tietenkin sitten kun painetta lasketaan.

Vierailija

no se on niin että :

tapaus 1:
seinämää vastassa on vettä

tapaus 2:
seinämää vastassa on kaasua
kaasumolekyyli naputtaa seinään taajuudella : tapausyhdentaajuus / (10*Kerroin)
kaasumolekyylien määrä seinän vieressä on : tapausyhdenmäärä / (100 * Kerroin)

missä Kerroin on ykkönen normaali paineessa ja lämpötilssa, ja kasvaa kaksinkertaiseksi
kun paine kasvaa kaksinkertaiseksi, ja puolittuu kun lämpötila tuplaantuu

jollakin frekvenssillä tapahtuu niin, että kaasumolekyyli onnistuu törmäämään seinään sen verran
kimmottomasti, eli ympäristöä lämmittäen, että molekyyli tarttuu seinään

kyseinen frekvenssi on sitten ilmeisestikin pieni

Vierailija

Vaikkakin vähän off-topic, niin kriittisestä pisteestä vähän tietoa. Kyseisessä pisteessä tuo nesteen ja kaasun rajapinta loppuu. (ts. kiehuminen)
Jos tuota rajapintaa pitkin kuljetaan kriittistä pistettä kohti, kiehumislämpö (siis energia/kiehutettava massayksikkö)
Kriittisen pisteen "ohi" mentyä aine ei enää ole kaasua, tai nestettä (vettä/vesihöyryä), sen ominaisuudet muuttuvat vain kaasumaisemmasta nestemäisenpään, jos painetta nostetaan tai lämpötilaa lasketaan ja toisinpäin.

edit: no kappas keppanaa, ehditkin lukea jo Googlesta...

Moose
Seuraa 
Viestejä203
Liittynyt2.5.2007
Syd

400 °C vesihöyry: Jos höyryn lämpötila nousee paineen kasvamatta, niin höyryn 'kosteus' pienenee. Eli se ei ole enää vesihöyryä, vaan kosteaa ilmaa = kosteus alle sadan.
Jos taas 400 °C höyryn painetta kasvatetaan, niin 100 % kosteus menee ns. yli sadan ja ylimääräinen kosteus alkaa tiivistymään vedeksi.



Nyt ajattelet kosteaa ilmaa kun kyse on pelkästä vedestä eri olomuodoissaan. Ei siellä ole ilmaa ollenkaan.

kW MW GW - kWh MWh GWh - µ º • ø ¼ ¾ ¹ ² ³

boddah
Seuraa 
Viestejä77
Liittynyt23.5.2005
pice

Eli tulistus huonontaa lämmönvaihtimen tehoa oleellisesti. Tämä on se mitä en ymmärrä.



Ainoa selitys mitä keksin on, jos puhutaan yhdestä ja samasta lämmönsiirtimestä; on se että höyryn tulistuksen poistaminen (höyryn jäähtyminen tulistuneesta kylläiseksi) vaatii osan lämmönsiirtopinta-alasta ja näin kaikki kylläinen höyry ei kerkiäisi lauhtumaan, jolloin myös lämmönsiirtimen teho olisi huonompi.

Tämä voidaan korjata mitoittamalla siirtimestä suurempi, jolloin siirtimen alkuosassa höyry jäähtyy ja loppuosassa kaikki höyry lauhtuu.

Se, että tulistunut höyry huonontaisi lämmönsiirtimen tehoa, on jo ajatukseltaan järjetön, sillä sisältäähän kuumempi höyry enemmän Jouleja.

Uusimmat

Suosituimmat