증기
증기 는 기체 상태의 물 입니다 . 이것은 증발 로 인해 또는 물이 증발 엔탈피에 도달할 때까지 열이 가해지는 비등 으로 인해 발생할 수 있습니다 . 포화되거나 과열된 증기 는 보이지 않습니다. 그러나 "증기"는 종종 습한 증기, 수증기 응축으로 형성된 물방울 의 가시적 안개 또는 에어로졸 을 나타냅니다 .
물 은 표준 온도와 압력 에서 부피 가 1,700배 증가합니다 . 이러한 체적 변화는 증기 기관 의 하위 그룹인 왕복 피스톤식 엔진 및 증기 터빈 과 같은 증기 기관에 의해 기계적 작업 으로 변환될 수 있습니다 . 피스톤식 증기기관은 산업혁명 의 중심적인 역할을 했으며 현대식 증기터빈은 전 세계 전력 의 80% 이상을 생산하는 데 사용됩니다 . 액체 물이 매우 뜨거운 표면과 접촉하거나 증기압 이하로 빠르게 감압 되면 증기 폭발을 일으킬 수 있습니다 .
증기 및 전환 유형
증기는 전통적으로 석탄 및 기타 연료를 연소시켜 보일러를 가열하여 생성되지만 태양 에너지로 증기를 생성하는 것도 가능합니다. [1] [2] [3] 물방울을 포함하는 수증기를 습증기라고 합니다. 습증기가 더 가열되면 물방울이 증발하고 충분히 높은 온도(압력에 따라 다름)에서 모든 물이 증발하고 시스템은 증기-액체 평형 상태가 됩니다. [4] 증기가 이 평형점에 도달하면 이를 포화 증기 라고 합니다 .
과열 증기 는 모든 액체 물이 증발하거나 시스템에서 제거된 경우에만 발생하는 압력에 대한 끓는점 보다 높은 온도의 증기 입니다 . [5]
증기 테이블 [6] 은 물/포화 증기에 대한 열역학 데이터를 포함하며 증기를 포함하는 열역학 사이클이 사용되는 장비의 설계 및 작동에서 엔지니어와 과학자들이 자주 사용합니다. 또한 이 기사에 표시된 온도-엔트로피 다이어그램 또는 몰리에 다이어그램 과 같은 물/증기의 열역학적 위상 다이어그램 이 유용할 수 있습니다. 증기 차트는 열역학적 사이클 분석에도 사용됩니다.
| 증기에 대한 엔탈피-엔트로피(hs) 도표 . | 증기에 대한 압력-엔탈피(ph) 도표. | 증기에 대한 온도-엔트로피(T) 도표. |
사용
농업
에서 농업 , 증기에 사용되는 토양 살균 유해 화학 약품의 사용을 피하고 증가 토양의 건강을 . [7]
화학
증기는 다양한 화학 공정, 특히 석유화학 산업 에서 반응물로 사용됩니다 . 장쇄 탄화수소의 증기 분해 는 연료 또는 화학 응용 분야에서 저분자량 탄화수소를 생성합니다. 증기 개질 은 합성 가스 또는 수소를 생산합니다 .
국내
열을 전달하는 증기의 능력은 야채 요리, 직물, 카펫 및 바닥의 증기 청소, 건물 난방 등 가정에서도 사용됩니다. 각각의 경우 물은 보일러에서 가열되고 증기는 에너지를 대상 물체로 운반합니다. 스팀은 또한 옷을 다림질할 때 열로 충분한 습도를 추가하여 주름을 없애고 의도적인 주름을 옷에 입히는 데 사용됩니다.
발전(및 열병합)
2000년 현재 전체 전기의 약 90%가 작동 유체 로 증기를 사용하여 생성 되었으며 거의 모두 증기 터빈에 의해 생성 되었습니다 . [8]
발전에서 증기는 일반적으로 팽창 주기가 끝날 때 응축되고 재사용을 위해 보일러로 반환됩니다. 그러나 열병합발전 에서는 증기를 지역난방 시스템을 통해 건물로 배관하여 발전 사이클에 사용한 후 열에너지를 공급합니다. 세계 최대의 증기 발생 시스템은 7개의 열병합 발전소 에서 맨해튼의 100,000개 건물에 증기를 펌핑하는 뉴욕시 증기 시스템 입니다. [9]
에너지 저장
다른 산업 분야에서 증기는 일반적으로 파이프를 통한 열 전달에 의해 도입 및 추출되는 에너지 저장에 사용됩니다 . 증기는 물의 높은 기화열 때문에 열 에너지를 저장할 수 있는 큰 저장소입니다 .
Fireless 증기 기관차가 있었다 증기 기관차 기존의 기관차의 보일러를 닮은 큰 탱크에 보드에 저장된 증기의 공급에서 작동. 이 탱크는 제지 공장 과 같은 여러 종류의 대규모 공장에서 사용할 수 있는 공정 증기 로 채워졌습니다 . 기관차의 추진은 전형적인 증기 기관차와 마찬가지로 피스톤과 커넥팅 로드를 사용했습니다. 이 기관차는 주로 보일러의 화실에서 화재의 위험이 있는 장소에서 사용되었지만, 단순히 증기가 충분히 공급되는 공장에서도 사용되었습니다.
기계적 노력
증기 엔진 과 증기 터빈 은 증기의 팽창을 사용하여 피스톤 이나 터빈 을 구동하여 기계적 작업 을 수행 합니다 . 펌핑 동력을 상대적으로 적게 소비하면서 고압의 보일러에 응축된 증기를 액체 액체로 되돌리는 능력이 중요합니다. 증기가 물에 응결 되는 경우는 증기 터빈의 저압 말단에서 발생 하는데 , 이는 에너지 효율을 최대화하기 때문입니다 . 그러나 이러한 습증기 조건은 과도한 터빈 블레이드 침식을 피하기 위해 제한되어야 합니다. 엔지니어는 이상적인 열역학적 사이클 인 랭킨 사이클을 사용합니다., 증기 기관의 동작을 모델링합니다. 증기 터빈은 종종 전기 생산에 사용됩니다.
살균
압력 하에서 증기를 사용 하는 오토클레이브 는 살균을 위해 미생물 실험실 및 유사한 환경에서 사용됩니다 .
증기, 특히 건조(고열) 증기는 살균 수준까지 항균 세척에 사용할 수 있습니다. 증기는 무독성 항균제입니다. [10] [11]
배관의 증기
증기는 유틸리티 라인의 배관 에 사용됩니다. 또한 파이프라인 및 용기의 균일한 온도를 유지하기 위해 파이핑의 재킷 및 추적에 사용됩니다. [ 인용 필요 ]
목재 처리
증기는 목재를 구부리고 곤충을 죽이고 가소성을 높이는 과정에서 사용됩니다. [ 인용 필요 ]
콘크리트 처리
증기는 특히 조립식에서 건조를 강조하는 데 사용됩니다. [ 인용 필요 ] 콘크리트는 수화 과정에서 열이 발생하고 증기의 추가 열은 콘크리트의 경화 반응 과정에 해로울 수 있으므로 주의해야 합니다. [ 인용 필요 ]
청소
섬유 및 기타 재료의 청소에 사용되며 때로는 페인팅 준비에 사용됩니다. 증기는 경화된 그리스와 기름 잔여물을 녹일 때도 유용하므로 주방 바닥과 장비, 내연 기관 및 부품을 청소하는 데 유용합니다. 뜨거운 물 스프레이에 비해 증기를 사용하는 것의 장점 중 하나는 증기가 더 높은 온도에서 작동할 수 있고 분당 훨씬 적은 물을 사용한다는 사실입니다. [12]
참조
- 대전
- 음식 찜기 또는 찜솥
- 간헐천 — 지열로 생성된 증기
- IAPWS — IAPWS-IF97(산업 시뮬레이션 및 모델링에 사용) 및 IAPWS-95(범용 및 과학적 상관 관계)를 포함하여 증기 의 열역학적 특성에 대한 국제 표준 상관 관계를 유지하는 협회입니다 .
- 산업 혁명
- 라이브 스팀
- 대량 생산
- 원자력 — 그리고 발전소 는 증기를 사용하여 전기를 생산합니다
- 산소수소
- Psychrometrics — 습한 공기/증기 혼합물, 습도 및 공조
- 증기 기관차
- 찐
- 살균(미생물학)
참고문헌
- ^ 테일러, 로버트 A.; Phelan, Patrick E.; Adrian, Ronald J.; 구나완, 안드레이; Otanicar, Todd P. (2012). "나노유체에서 빛에 의한 체적 증기 발생의 특성화". 국제 열 과학 저널 . 56 : 1-11. doi : 10.1016/j.ijthermalsci.2012.01.012 .
- ^ 테일러, 로버트 A.; Phelan, Patrick E.; Otanicar, Todd P.; Walker, Chad A.; 응우옌, 모니카; 트림블, 스티븐; 프레셔, 라비(2011). "고속 태양열 집열기에서 나노유체의 적용성" . 재생 가능 및 지속 가능한 에너지 저널 . 3 (2) : 023104. 도이 : 10.1063 / 1.3571565 .
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- ^ EP 특허 공개 2,091,572
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외부 링크
