اشباع - نقطه جوش - تعریف چیست

در ترمودینامیک ، اصطلاح اشباع شرایطی را تعریف می کند که در آن مخلوطی از بخار و مایع می تواند در دمای و فشار معین با هم وجود داشته باشد. دمایی که در آن تبخیر (جوش) برای فشار معین شروع می شود ، دمای اشباع یا نقطه جوش نامیده می شود. فشار که در آن تبخیر (جوش) برای دمای معین شروع می شود ، فشار اشباع نامیده می شود.

هنگامی که کیفیت بخار برابر با 0 باشد ، به آن به عنوان حالت مایع اشباع (تک فاز) گفته می شود. از طرف دیگر ، هنگامی که کیفیت بخار برابر با 1 است ، به آن به عنوان حالت بخار اشباع یا بخار خشک (تک فاز) گفته می شود. بین این دو حالت ، ما در مورد مخلوط بخار مایع یا بخار مرطوب (مخلوط دو فاز) صحبت می کنیم. در فشار ثابت ، افزودن انرژی باعث تغییر دمای مخلوط نمی شود ، بلکه کیفیت بخار و حجم خاص تغییر می کند.

آب: فشار مطلق به عنوان تابعی از دما

پارامترهایی که در آن اشباع آب رخ می دهد به اصطلاح "جداول بخار" جدول بندی می شود. در این جداول خصوصیات اساسی و کلیدی مانند فشار ، دما ، آنتالپی ، چگالی و گرمای خاص ، در امتداد منحنی اشباع بخار-مایع به عنوان تابعی از دما و فشار جدول بندی می شوند.

به عنوان مثال: در فشار دهنده راکتورهای آب تحت فشار ، دمای اشباع در حدود 350 درجه سانتیگراد است ، اما این مربوط به فشار 16،4 MPa است که باید در مدار اولیه نگهداری شوند. برای یک ماده خالص بین فشار اشباع و دمای اشباع رابطه قطعی وجود دارد. هرچه فشار بیشتر باشد ، دمای اشباع بیشتر می شود. بازنمایی گرافیکی این رابطه بین دما و فشار در شرایط اشباع ، منحنی فشار بخار نامیده می شود و می توان آن را در نمودار فاز آب مشاهده کرد. این نمودار در شکل نشان داده شده است. نمودار فاز آب. منبع: wikipedia.org cc by-sa

• منحنی بخار اشباع منحنی است که حالت دو فاز و حالت بخار گرم شده در نمودار T-S را جدا می کند.
• منحنی مایع اشباع منحنی است که حالت مایع زیر لایه و حالت دو فاز را در نمودار T-S جدا می کند.

فشار دهنده یک مؤلفه اصلی PWR است.

فشاردهنده جزء یک راکتور آب تحت فشار است. فشار در مدار اولیه PWR ها توسط یک فشار دهنده حفظ می شود، یک ظرف جداگانه که به مدار اولیه (پایه داغ) متصل است و تا حدی با آب پر شده است که تا دمای اشباع (نقطه جوش) برای فشار مورد نظر توسط برق غوطه ور گرم می شود. بخاری . دما در فشاردهنده را می توان در 350 درجه سانتیگراد (662 درجه فارنهایت) حفظ کرد که حاشیه خنک کننده فرعی (تفاوت بین دمای فشار دهنده و بالاترین درجه حرارت در هسته راکتور) 30 درجه سانتیگراد می دهد. حاشیه ساب خنک کننده پارامتر ایمنی بسیار مهم PWR ها است، زیرا باید از جوشیدن در هسته راکتور حذف شود. طراحی اولیه راکتور آب تحت فشار شامل چنین نیازی است که خنک کننده (آب) در سیستم خنک کننده راکتور نباید بجوشد. برای دستیابی به این هدف، مایع خنک کننده در سیستم خنک کننده راکتور در فشاری به اندازه ای بالا نگه داشته می شود که در دمای خنک کننده تجربه شده در حین کارکردن نیروگاه یا در شرایط گذرا تجزیه وتحلیل، جوشش رخ ندهد.

کارکرد

فشار در فشار دهنده با تغییر دمای مایع خنک کننده در فشار دهنده کنترل می شود. برای این منظور دو سیستم نصب شده است. سیستم پاشش آب و سیستم بخاری برقی. حجم فشار دهنده (ده ها متر مکعب) با پارامترهای اشباع و بخار آب پر می شود. سیستم اسپری آب (آب نسبتاً خنک - از پای سرد) می تواند با متراکم کردن بخار بر روی قطرات آب پاشیده شده در ظرف، فشار را در ظرف کاهش دهد. از طرف دیگر بخاری های الکتریکی مستغرق برای افزایش فشار با تبخیر آب در ظرف طراحی شده اند. فشار آب در یک سیستم بسته به طور مستقیم دمای آب را ردیابی می کند. با بالا رفتن دما، فشار بالا می رود.

ژنراتورهای بخار مبدل های حرارتی هستند که برای تبدیل آب تغذیه به بخار حاصل از گرمای تولید شده در هسته راکتور هسته ای استفاده می شوند. بخار تولید شده توربین را به حرکت در می آورد. آنها در اکثر نیروگاه های هسته ای مورد استفاده قرار می گیرند، اما با توجه به نوع راکتور انواع مختلفی وجود دارد.

خنک کننده اولیه داغ (آب 330 درجه سانتی گراد؛ 626 درجه فارنهایت؛ 16 مگا پاسکال) از طریق ورودی اولیه به ژنراتور بخار پمپ می شود. فشار بالای مایع خنک کننده اولیه برای نگه داشتن آب در حالت مایع استفاده می شود. جوشیدن مایع خنک کننده اولیه نباید اتفاق بیفتد. آب مایع از طریق صدها یا هزاران لوله (معمولاً به قطر 1. 9 سانتی متر) در داخل مولد بخار جریان می یابد. آب تغذیه (مدار ثانویه) از آن گرم می شود~260 درجه سانتی گراد 500 درجه فارنهایت تا نقطه جوش آن سیال (280 درجه سانتی گراد؛ 536 درجه فارنهایت؛ 6. 5 مگاپاسکال). گرما از طریق دیواره های این لوله ها به خنک کننده ثانویه با فشار پایین تر که در سمت ثانویه مبدل قرار دارد، منتقل می شود، جایی که مایع خنک کننده به بخار تحت فشار تبخیر می شود (بخار اشباع 280 درجه سانتی گراد؛ 536 درجه فارنهایت؛ 6. 5 مگاپاسکال). بخار تحت فشار از طریق خروجی بخار از مولد بخار خارج می شود و به سمت توربین بخار ادامه می یابد. انتقال حرارت بدون اختلاط دو سیال انجام می شود تا از رادیواکتیو شدن خنک کننده ثانویه جلوگیری شود. خنک کننده اولیه (آب 295 درجه سانتیگراد؛ 563 درجه فارنهایت؛ 16 مگاپاسکال) مولد بخار را از طریق خروجی اولیه خارج می کند و از طریق یک پایه سرد به پمپ خنک کننده راکتور و سپس به راکتور ادامه می دهد.

آنتالپی خاص بخار مرطوب

آنتالپی خاص آب مایع اشباع شده (x=0) و بخار خشک (x=1) را می توان از جداول بخار انتخاب کرد. در مورد بخار مرطوب، آنتالپی واقعی را می توان با کیفیت بخار x و آنتالپی های خاص آب مایع اشباع و بخار خشک محاسبه کرد:

ساعت_l= آنتالپی آب مایع اشباع (J/kg)

همانطور که مشاهده می شود، بخار مرطوب همیشه آنتالپی کمتری نسبت به بخار خشک خواهد داشت.