这篇特邀文章是由工程团队在-发表的Inveno工程．
什么是蒸汽质量?
蒸汽质量的比例饱和饱和冷凝水(液体)/蒸汽(蒸汽)混合物中的蒸汽(蒸汽)。蒸汽质量为0表示100%为液体(冷凝液)，而蒸汽质量为100表示100%为蒸汽。含95%蒸汽和5%液体夹带的一磅蒸汽的蒸汽质量为0.95。
获得蒸汽质量测量所需的测量值是温度、压力和夹带液体含量。高比例(88%或更多)的工业蒸汽系统在工艺应用中使用饱和蒸汽。饱和蒸汽(指能量饱和的蒸汽)是完全气态的，不含液体。
锅炉操作使用来自燃料源的化学能将能量输送到锅炉水。在锅炉内部，液体从燃烧过程中获得能量，并转变状态为饱和蒸汽。水在A点进入锅炉，水获得显能(hf)到B点，状态的变化参考图1中的B点。随着饱和蒸汽从锅炉燃烧过程中获得更多的能量，蒸汽达到了较高的质量(从左向右移动)，用点B到点C表示。从点C到点D蒸汽获得的能量增加，流向蒸汽的过热度。
饱和蒸汽中的温度和压力成正比关系。这意味着随着温度的升高，压强也会升高。如图1中的恒压线所示，更显能(hf水要从A点转变到B点，并变成蒸汽，就需要这些物质。
图1所示。焓和温度的关系
当蒸汽进入这个过程时，能量级别从右到左，因为这个过程从蒸汽中吸收能量。
蒸汽质量的重要性
今天的热传递、控制和标准的制造技术都致力于改进和向市场提供最高质量的产品。为了达到最高的质量，最终产品的每个制造部件都要经过反复的检查和质量测量。这确保它满足制造商和消费者的期望。
蒸汽是生产最终产品的关键部分;因此，蒸汽质量应该是在今天的生产设施中创建产品的主要衡量点之一。所有传热部件(壳/管、板/框、板/盘管、伴热等)的性能计算均以100%的蒸汽质量为基础，除非制造商被最终用户告知蒸汽质量低于100%。
不幸的是，蒸汽质量通常没有被密切监测，通常被认为是100%。因此，由于蒸汽质量差而产生的问题被归咎于系统中的其他项目。根据SEA的现场文件，大部分蒸汽系统的运行低于可接受的蒸汽质量水平。
在低蒸汽质量的情况下会发生什么
蒸汽质量低对蒸汽系统的运行有多方面的影响。这里有四个:
- 传热效率降低:低汽品质的主要问题是对传热设备和工艺的影响。在某些情况下，低蒸汽质量可使换热效率降低65%以上。蒸汽中夹带的液体有显能(估计为16%:随压力而变化)，比蒸汽的潜在能(94%)低得多。因此，较少可用的能量被输送到蒸汽工艺设备。乐动安卓此外，额外的液体(低蒸汽质量)收集在热交换器的湿表面，导致额外的液体积聚，这降低了蒸汽的潜在能量转移到产品的能力。
- 阀门过早失败:通过蒸汽控制阀的液体会腐蚀阀门内部，导致过早失效。
- 涡轮内部部件故障:在饱和的涡轮运行中，与蒸汽一起引入的液体会降低内部部件的寿命。
- 水锤:蒸汽系统的设计通常不能容纳蒸汽中的额外液体。额外的液体会造成水锤的发生。水锤会带来安全风险，并可能导致蒸汽系统过早失效。
如何测量蒸汽质量
蒸汽质量的真实测量可以通过使用节流量热计和加纳帕提蒸汽装置的计算得到。不幸的是，大多数工厂都没有豪华或能力进行测试。
另一种衡量蒸汽质量的方法是依靠蒸汽的基本原理。饱和蒸汽是一种不可见的干气体，只有在夹带空气或液体时才可见。因此，打开蒸汽阀门，让蒸汽释放到大气中，可以估算系统中的蒸汽质量。
可接受的stem质量例子
图2显示了一个可接受的蒸汽质量。从阀门通过管道排出的气体几乎看不见。
图2。可接受的蒸汽质量
图3显示了从蒸汽管道上的阀门排放非常明显，液体随着蒸汽蒸汽排出。蒸汽质量是不可接受的过程。
图3。不可接受的蒸汽质量
图4显示了从蒸汽管道上的阀门排放非常明显，液体随着蒸汽蒸汽排出。蒸汽质量是不可接受的过程。
图4。不可接受的蒸汽质量
量热计
用来测定蒸汽中水分含量的仪器叫做量热计。然而，由于它可能不能测量蒸汽中的热量，名称并不能描述该仪器的功能。第一个被使用的名字是“桶式量热计”，但由于误差太大，它被放弃了使用。
现代的量热计通常是节流式或分离器式的。
节流量热计
图5显示了节流量热计的典型形式。蒸汽通过取样短节从垂直主管道中抽出。然后它绕过第一温度计杯，通过两个法兰之间圆盘上的⅛“孔，绕过第二温度计杯，进入大气。
图5。节流量热计
仪器和所有通向它的管道和配件应该完全绝缘，以减少辐射损失。必须小心防止孔板被腐蚀材料堵塞。排放管道应该很短，以防止阀瓣下方出现反压力。
当蒸汽从一个较高的压力通过一个孔口到一个较低的压力时，就像节流量热计的情况一样，不需要做任何外部的功来克服阻力。因此，如果没有辐射损失，蒸汽通过孔板后的热量与通过孔板前的热量完全相同。
如果较高的蒸汽压力为160psig，而较低的大气压力，在前一个压力下，一磅干蒸汽的总热量为1195.9 Btu/lb。为1,150.4 Btu/lb。在排气压力下，差值为45.4 Btu/lb。由于在较低的压力下，这种热量/能量仍然存在于蒸汽中，因为没有外部做功，它的作用必然是使蒸汽过热。
假设过热蒸汽的比热为0.47，则通过的每磅蒸汽将被过热45.4⁄０．４７= 96.6°。
然而，如果蒸汽含有1%的水分，那么它每磅所含的热量单位就会比干燥的蒸汽少。因为160 psig的蒸汽潜热是852.8 Btu/lb。，因此，1%的水分需要8.5 Btu/lb。蒸发它，只留下45.4 - 8.5 = 36.9 Btu/lb。用于过热;因此，过热会是36.9⁄０．４７= 78.5°，而干蒸汽为96.6°。用类似的方法，可以确定其他湿度百分比的过热度。节流量热计的作用是基于上述事实的，如下图所示。
| H =进口蒸汽压力下一磅蒸汽的总热量 |
| L =进口蒸汽压力下蒸汽潜热 |
| h=蒸汽通过节流孔后在减压状态下的总热量 |
| t1=饱和蒸汽在减压时的温度 |
| t2=蒸汽通过阀瓣上的孔口膨胀后的温度 |
| 0.47 =大气压下饱和蒸汽的比热 |
| x蒸汽中水分的重量比例 |
差值为Btu/lb。蒸汽在锅炉压力下通过孔口后，是蒸发水分和过热蒸汽可用的热量。因此,
H - H = xL + 0.47 (t2- t1）
或
x = H - H - 0.47 (t2- t1) / L
低气压几乎总是被认为是大气的压力。在这种情况下,h= 1150 4。t1= 212°F。
在常压下使用的过热蒸汽比热值(0.47)可能会有轻微的误差。然而，这个值几乎是正确的，使用它所产生的任何误差都可以忽略不计。
紧凑的节流量热计
节流量热计有很多种形式，它们的工作原理都是一样的。这种量热计由两个同心金属圆筒组成，它们拧在一个装有温度计的盖子上。蒸汽压力由放置在供应管道或其他方便位置的压力表测量。蒸汽通过孔口一个膨胀到大气压，在这个压力下，它的温度可以通过放在杯子里的温度计来测量C．为了尽可能地防止辐射损失，两个汽缸之间的环形空间被用作夹套，蒸汽通过这个孔被供应到这个空间B．
节流量热计工作的湿度限制是，在海平面上，50磅压力表压力下的湿度为2.88%，250磅压力下的湿度为7.17%。
分离量热计
分离式量热计机械地将夹带的水从蒸汽中分离出来，并将其收集到贮水池中，贮水池中的水的量可以用玻璃表来表示，也可以将水放掉并称出来。图6显示了这种类型的量热计。
图6。分离量热计
蒸汽从量热计中通过一个已知大小的孔，因此可以计算出其总量或称其重量。这种量热计通常配有一个量规，用来显示在给定的时间内，量规内腔的压力和蒸汽的流量，后者的量规是通过试验刻度的。
这种仪器，像节流量热计一样，应该有很好的绝缘，以防止辐射损失。
蒸汽减压阀:检测蒸汽质量
蒸汽减压阀的工作原理与节流量热计相同。一个典型的蒸汽减压站的安装，通过在上游和下游添加压力测量和下游添加温度测量，提供了连续在线的“量热计”。
图7。减压阀:量热计
如何保证高蒸汽质量
采取以下六个步骤将确保高蒸汽质量:
- 绝缘蒸汽管线和组件。
- 建立适当的蒸汽管线、滴水腿和疏水阀站。
- 制定正确的启动程序。
- 实施一个主动的锅炉化学程序。
- 实施主动的蒸汽系统管理计划。
- 如果需要，安装蒸汽分离器(机械接合设计)。
