Vapor, Tipos de vapor y la conversión, Utiliza


El vapor es el término técnico para el vapor de agua, la fase gaseosa del agua, que se forma cuando el agua hierve. El vapor de agua no puede ser visto, aunque en lenguaje común que se utiliza a menudo para referirse a la niebla visible de las gotitas de agua formada como esta agua se condensa el vapor en la presencia de aire más frío. Estrictamente hablando, en términos de la química y la física, la verdadera vapor es invisible. A presiones inferiores, tales como en la atmósfera superior o en la parte superior de las altas montañas el agua hierve a una temperatura más baja que las nominales 100 C a temperatura y presión estándar. Si se calienta aún más se convierte en vapor de agua sobrecalentado.

La entalpía de vaporización es la energía necesaria para convertir el agua en la forma gaseosa cuando se aumenta de volumen por 1.600 veces a temperatura y presión estándar; este cambio de volumen se puede convertir en trabajo mecánico por los motores de vapor y turbinas de vapor. Máquinas de vapor tuvieron un papel central en la revolución industrial y las turbinas de vapor modernas se utilizan para generar electricidad. Si el agua líquida se pone en contacto con una sustancia muy caliente puede crear una explosión de vapor. Explosiones de vapor han sido responsables de muchos accidentes de fundición, y también pueden haber sido responsables de la mayor parte del daño a la planta en el accidente de Chernobyl.

Tipos de vapor y la conversión

El vapor de agua que incluye las gotitas de agua se describe como vapor húmedo. Como vapor húmedo se calienta adicionalmente, las gotitas se evaporan, y a una temperatura lo suficientemente alta de todo el agua se evapora y el sistema está en equilibrio vapor-líquido.

El vapor sobrecalentado es vapor de agua a una temperatura superior a su punto de ebullición para la presión que se produce sólo cuando toda el agua se ha evaporado o ha sido eliminado del sistema.

Las mesas de vapor contienen datos termodinámicos para el agua/vapor y se utilizan a menudo por los ingenieros y científicos en el diseño y operación de los equipos que se utilizan ciclos termodinámicos implican vapor. Además, los diagramas de fases termodinámicas del agua/vapor, como un diagrama temperatura-entropía o un diagrama de Mollier se muestra en este artículo, pueden ser útiles. Tablas de vapor también se utilizan para el análisis de los ciclos termodinámicos.

Utiliza

Agrícola

En la agricultura, se utiliza el vapor para la esterilización del suelo para evitar el uso de agentes químicos nocivos y aumentar la salud del suelo.

Nacional

La capacidad de Steam para transferir el calor también se utiliza en el hogar: para cocinar verduras, limpieza de vapor de la tela y alfombras, y la calefacción de edificios. En cada caso, el agua se calienta en una caldera, y el vapor lleva la energía a un objeto de destino. "Duchas de vapor" en realidad son de baja temperatura de niebla generadores, y no utilizan vapor.

Generación de electricidad

Alrededor del 90% de toda la electricidad que se genera utilizando vapor como fluido de trabajo, casi todos por turbinas de vapor.

En la generación eléctrica, el vapor se condensa típicamente al final de su ciclo de expansión, y se devuelve a la caldera para su reutilización. Sin embargo, en cogeneración, vapor de agua se canaliza en los edificios a través de un sistema de calefacción de distrito para proporcionar energía de calor después de su uso en el ciclo de generación eléctrica. El mayor sistema de generación de vapor de agua del mundo es el sistema de vapor de la ciudad de Nueva York, que las bombas de vapor en 100.000 edificios en Manhattan de siete plantas de cogeneración.

El almacenamiento de energía

En otras aplicaciones industriales de vapor se utiliza para el almacenamiento de energía, que se introduce y se extrae por transferencia de calor, por lo general a través de tuberías. Steam es un depósito de gran capacidad de energía térmica debido a alta temperatura del agua de vaporización.

Locomotoras de vapor sin fuego fueron las locomotoras de vapor que operaban desde una fuente de vapor de agua almacenada a bordo en un tanque grande que se asemeja caldera de una locomotora convencional. Este tanque fue llenado por vapor de proceso, ya que está disponible en muchos tipos de grandes fábricas, como las fábricas de papel. La propulsión de la locomotora utiliza pistones y bielas, como para una locomotora de vapor típica. Estas locomotoras se utilizan sobre todo en los lugares donde existe el riesgo de incendio de la cámara de combustión de una caldera, sino que también se utilizan en fábricas que simplemente tenían un suministro abundante de vapor de agua de sobra.

Gas de elevación

Debido a su baja masa molecular, vapor de agua es un gas de elevación efectiva, proporcionando aproximadamente el 60% como mucho ascensor como el helio y dos veces más que aire caliente. No es inflamable, a diferencia de hidrógeno, y es barato y abundante, a diferencia de helio. El calor requerido, sin embargo, conduce a problemas de condensación y requiere un sobre aislado. Estos factores han limitado su uso hasta ahora para la mayoría de proyectos de demostración.

Esfuerzo mecánico

Una máquina de vapor y turbinas de vapor utilizan la expansión del vapor para mover un pistón o turbinas para realizar trabajo mecánico. La capacidad de volver vapor condensado como agua-líquido a la caldera a alta presión con relativamente poco gasto de potencia de bombeo es importante. La condensación del vapor de agua a menudo se produce en el extremo de baja presión de una turbina de vapor, ya que esto maximiza la eficiencia energética, pero tales condiciones de mojado-vapor tiene que ser limitada para evitar la erosión excesiva álabe de turbina. Los ingenieros utilizan un ciclo termodinámico ideal, el ciclo de Rankine, para modelar el comportamiento de las máquinas de vapor. Las turbinas de vapor se utilizan a menudo en la producción de electricidad.

Esterilización

Un autoclave, que utiliza vapor de agua a presión, se usa en los laboratorios de microbiología y entornos similares para la esterilización.

De vapor, especialmente vapor seco, se puede utilizar para la limpieza antimicrobiana incluso a los niveles de esterilización. El vapor es un agente antimicrobiano no tóxico.

Vapor en las tuberías

El vapor se utiliza en la tubería para las líneas de servicios públicos. También se utiliza en el revestimiento y el rastreo de la tubería para mantener la temperatura uniforme en las tuberías y los vasos.

Tratamiento de la madera

El vapor se utiliza en el proceso de flexión de la madera, matando a los insectos y el aumento de la plasticidad.

Tratamiento de hormigón

El vapor se utiliza para acentuar secado especialmente en prefabricados. Se debe tener cuidado ya que concreto produce calor durante la hidratación y el calor adicional del vapor podría ser perjudicial para los procesos de reacción de endurecimiento del hormigón.

Limpieza

Utilizado en la limpieza de fibras, a veces antes de la pintura.