الاختلافات بين البخار المحمص والبخار المشبع

يُعدّ البخار مصدر الحرارة الذي تحتاجه جميع مصانع الغسيل. فما الفرق بين البخار المحمص والبخار المشبع؟ يكمن الفرق في حالتهما الديناميكية الحرارية.

بخار مشبع

البخار المشبع هو حالة يتعايش فيها كل من السائل والغاز في حالة توازن عند ضغط معين. في هذه الحالة، يستمر السائل في التبخر بينما يستمر الغاز في التكثف حتى يصل كلاهما إلى حالة توازن ديناميكي. عندئذٍ، تكون درجة حرارة وضغط البخار المشبع ثابتين.بخارتكون هذه الظروف ثابتة، وتُسمى درجة حرارة التشبع وضغط التشبع. في بداية حالة التوازن، يكون البخار بخارًا رطبًا مشبعًا. إذا استمر التسخين، يتحول البخار إلى بخار جاف مشبع بعد تبخر كل الماء الموجود في البخار المشبع. تبقى درجة حرارة البخار ثابتة خلال هذه العملية، فلا ترتفع درجة حرارته. عند ضغط ثابت، إذا تم تسخين البخار الجاف المشبع أكثر، ترتفع درجة حرارته ويصبح بخارًا محمصًا. البخار المحمص لا يحتوي على قطرات أو رذاذ سائل، وهو غاز حقيقي.

❑ مثال

باختصار:

عند ضغط معين، يبدأ الماء بالتبخر ويتحول تدريجيًا إلى بخار بعد تسخينه حتى الغليان. في هذه الحالة، تتساوى درجة حرارة البخار مع درجة حرارة التشبع. ترتبط هذه الدرجة بالضغط؛ فكلما زاد الضغط، ارتفعت درجة حرارة التشبع، والعكس صحيح. فعند ضغط 0.10 ميجا باسكال، تكون درجة حرارة التشبع 99.09 درجة مئوية. وعند ضغط 4.05 ميجا باسكال، تكون درجة حرارة التشبع 249.18 درجة مئوية. وعند ضغط 10.13 ميجا باسكال، تكون درجة حرارة التشبع 309.53 درجة مئوية.

البخار فائق التسخين

ستستمر درجة الحرارة في الارتفاع وتتجاوز درجة حرارة التشبع عند هذا الضغط بعد تسخين البخار المشبع بشكل إضافي. يُطلق على هذا البخار، الذي يتجاوز درجة حرارة التشبع، اسم البخار المحمص. في هذه الحالة، لا تكون درجة حرارة البخار وضغطه ثابتين، بل يرتفعان مع ارتفاع درجة الحرارة. يتميز البخار المحمص بطاقة حرارية وسعة حرارية أعلى.

❑ العيوب

مع ذلك، يُعدّ استخدام البخار المحمص للتسخين في التطبيقات العملية غير فعال نسبيًا. ويعود ذلك إلى ضرورة تبريد البخار المحمص إلى درجة حرارة التشبع لإطلاق حرارة التبخر. وتُعتبر الحرارة المنبعثة من تبريد البخار المحمص إلى درجة حرارة التشبع ضئيلة جدًا مقارنةً بحرارة التبخر.

● إذا كانت درجة حرارة التسخين الفائق للبخار منخفضة جدًا، فإن هذا الجزء الصغير من الحرارة يسهل إطلاقه نسبيًا. أما إذا كانت درجة حرارة التسخين الفائق مرتفعة جدًا، فإن وقت التبريد يطول كثيرًا، وخلال هذه الفترة، لا يمكن إطلاق سوى كمية ضئيلة جدًا من الحرارة.

في معدات التبادل الحراري الفعلية، يؤدي استخدام البخار المحمص إلى تكوين جدار جاف داخلها. سرعان ما تتراكم الترسبات الكلسية في هذه المنطقة، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة جدار الأنبوب وتلفه. لذلك، على الرغم من أن درجة حرارة البخار المحمص عند نفس الضغط أعلى من درجة حرارة البخار المشبع، إلا أن قدرته الحرارية أقل.

خاتمة

في عملية الإنتاج الفعلية، إذا أرادت مصانع الغسيل استخدام البخار فائق التسخين عالي الحرارة والضغط الناتج عن محطة توليد الطاقة، فيجب أن يمر البخار أولاً عبر نظام محطة لإزالة التسخين الزائد وخفض الضغط لتحويله إلى بخار مشبع قبل استخدامه. ولا يمكن للبخار فائق التسخين إطلاق حرارته الكامنة الأكثر فائدة إلا عند تبريده إلى حالة التشبع.