飽和蒸汽和過熱蒸汽

■ 飽和蒸汽

當液體在有限的密閉空間中蒸發(fā)時，液體分子通過液面進入上面空間，成為蒸汽分子。由于蒸
汽分子處于紊亂的熱運動之中，它們相互碰撞，并和容器壁以及液面發(fā)生碰撞，在和液面碰撞
時，有的分子則被液體分子所吸引，而重新返回液體中成為液體分子。開始蒸發(fā)時，進入空間
的分子數(shù)目多于返回液體中分子的數(shù)目，隨著蒸發(fā)的繼續(xù)進行，空間蒸汽分子的密度不斷增大，
因而返回液體中的分子數(shù)目也增多。當單位時間內(nèi)進入空間的分子數(shù)目與返回液體中的分子數(shù)
目相等時，則蒸發(fā)與凝結處于動平衡狀態(tài)，這時雖然蒸發(fā)和凝結仍在進行，但空間中蒸汽分子
的密度不再增大，此時的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。在飽和狀態(tài)下的液體稱為飽和液體，其蒸汽稱為
干飽和蒸汽（也稱飽和蒸汽）。

如果用戶是為了達到更精確的計量監(jiān)控，建議都視為過熱蒸汽，對溫度和壓力補償，但考慮成
本問題，客戶也可以只對溫度進行補償。理想的飽和蒸汽狀態(tài)，指的是溫度、壓力及蒸汽密度
三者存在一一對應的關系，知道其中一個，其他二個值就是定數(shù)。存在這種關系的蒸汽就是飽
和蒸汽，否這都可以視為過熱蒸汽進行計量。實際中過熱蒸汽的溫度可以較高，壓力一般都相 對較低（較飽和蒸汽），0.7MPa，200℃蒸汽就是這樣，屬過熱蒸汽！

水在一定的壓力下加熱，水的溫度隨著不斷加熱而上升，當水溫升高到某一溫度時，水就開始
沸騰，這時候水的溫度稱為沸騰溫度。如在繼續(xù)加熱，水溫保持不變，水即開始氣化，而逐步
變?yōu)檎羝Ｋ谝欢ǖ膲毫ο碌姆序v溫度也稱為飽和溫度。這個溫度與其所受壓力大小有關， 壓力愈大，則沸騰溫度也就越高；反之，壓力小，則沸騰溫度也低。例如壓力為
0.10MPa(1atm)

時，其飽和溫度為 99.09° C；壓力為 4.05MPa（40atm)時，其飽和溫度為 249.18° C；壓力為
10.13MPa （100atm)時，其飽和溫度為 309.53° C
.

以上可知，水在一定壓力下，加熱至沸騰，水就開始氣化，也就逐漸變?yōu)檎羝?，這時蒸汽的溫
度也就等于飽和溫度。這種狀態(tài)的蒸汽就稱為飽和蒸汽。如果把飽和蒸汽繼續(xù)進行加熱，其溫
度將會升高，并超過該壓力下的飽和溫度。這種超過飽和溫度的蒸汽就稱為過熱蒸汽。

簡單點說，飽和蒸汽溫度和壓力成一一對應關系，知道溫度就知道壓力，倆者知道其一就可以
了。過熱蒸汽沒這種關系.

■
將過熱蒸汽誤作飽和蒸汽進行補償帶來的影響

將過熱蒸汽誤作飽和蒸汽進行補償，一般發(fā)生在原來是飽和蒸汽，后經(jīng)較大幅度減壓，流體
因絕熱膨脹而變成過熱蒸汽的事例中。設計人員對蒸汽狀態(tài)變化認識不清，認為鍋爐送出的是
飽和蒸汽，那么送到用戶處也總是飽和蒸汽。這一錯誤帶來的影響從下面的一個事例中可以看 出。

例如鍋爐房供壓力為 1MPa
的飽和蒸汽，蒸汽總管在進裝置時先經(jīng)減壓閥減壓（溫壓）到 0.42MPa （相應的飽和蒸汽溫度 153℃），設計人員認為此時仍為飽和蒸汽，為了節(jié)約投資，選用流體溫
度作自變量對工況進行補償。儀表投運后二次表根據(jù)測溫結果 t=162.4℃查飽和蒸汽密度表得 p=3.4528 ，而按照 t 、p
兩個測量值查過熱蒸汽密度表，得密度 p=2.7082 ，所以質量流量計 算結果出現(xiàn) 27.49％的誤差。

在本例中，如果采用壓力補償，則根據(jù)
p=0.42MPa 的信號查飽和蒸汽密度表，應得到 p ＝ 2.7761kg/m3，則補償誤差為
2.51％

解決這一問題的辦法有兩個。


①
上述蒸汽未經(jīng)減壓時，其狀態(tài)應為飽和蒸汽，將流量計安裝在減壓閥之前，按飽和蒸汽補償 方法，可保證測量精確度。

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