P: ¿Cómo afecta la temperatura a la masa, presión y volumen de vapor?
El vapor es un gas, que por supuesto hace que exhiba propiedades similares a las de los gases. La ley de los gases ideales (PV = nRT) se puede usar en algunas condiciones (es decir, cuando está “sobrecalentada”) para modelar su comportamiento.
Pero el vapor tiene algunas características adicionales que lo hacen comercialmente importante. El vapor es vapor de agua, y el agua tiene una alta capacidad calorífica en comparación con otros materiales comunes. El agua es líquida en condiciones atmosféricas, pero altera las condiciones solo un poco y se vaporizará (lo contrario también es cierto, altera las condiciones un poco y se congelará y esto también es comercialmente valioso). Por lo tanto, es fácil generar vapor en grandes cantidades si tiene la energía.
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El vapor que generamos está inevitablemente saturado cuando llega a las líneas de suministro del consumidor final. Esto significa que está justo a su temperatura de vaporización. Esto es deseable, ya que el calor latente de vaporización para el agua es alto, dando al vapor saturado que condensa la capacidad de transferir calor a una velocidad mucho mayor que si se usara vapor sobrecalentado para el calentamiento.
Ahora, volviendo a la pregunta. El vapor saturado estará a una temperatura dictada por la presión a la que se liberó de la caldera o a través de las turbinas (si genera cogeneración de vapor y energía) y dentro del sistema. El vapor a 200 psig, por ejemplo, tendrá una temperatura de alrededor de 388 ° F. Si esta temperatura disminuye en algún punto, por ejemplo, a lo largo de la línea de vapor debido a la pérdida de calor a través de la pared de la tubería, entonces parte de ese vapor se condensará en agua líquida.
Cuando eso sucede, disminuye la presión en el área local porque el vapor de agua que ocupaba ese espacio se ha contraído en gran medida al condensarse. Esta caída de presión sirve para crear un gradiente de presión que extrae más de 200 lb de vapor al sistema desde las calderas / turbinas. Debido a los gradientes de presión entre la pérdida de la línea (el condensado se elimina (o mejor dicho) de las líneas a través de sistemas de trampas de vapor) y la condensación de vapor en los intercambiadores de calor o chorros o rociadores reales o donde sea que se esté utilizando el vapor, el flujo es siguió pasando por las líneas de vapor.
Entonces, la pérdida de temperatura en cualquier gas conducirá a una pérdida de presión o volumen (según la ley del gas ideal), pero en el caso especial de vapor que está en su punto de saturación, esta pérdida no está modelada por la ley del gas ideal , es notablemente más alto que la simple contracción de gas (ya que se trata de un cambio de fase), y se utiliza habitualmente para la transferencia de energía en procesos industriales.
Debido a que el vapor es un caso importante y especial, existen muchos recursos disponibles para calcular las presiones y temperaturas de vapor saturado. Aquí hay una calculadora de mesa de vapor saturada en línea para jugar:
Calculadora: tabla de vapor saturado por presión
Sin embargo, comprenda que la masa, como en todo menos una reacción nuclear, se conserva. Si hierve 1000 libras de agua en vapor y obtiene una captura y un retorno perfectos del agua en la que se condensa el vapor (lo que no hará), obtendrá 1000 libras de agua de vuelta.
