Hơi nước là gì | Kiến thức căn bản

Hơi nước là một trong những môi chất mà người lớn chúng ta ai cũng biết, nhưng có lẽ nhiều người chưa thật sự hiểu kỹ hơi nước là gì. Công dụng và các chủ đề khác xoay quanh hơi nước

1. Hơi nước là gì

Hơi nước là chất khí trong suốt, không màu, không mùi và nó tạo ra khi thêm năng lượng nhiệt vào nước. Hình ảnh quen thuộc nhất về hơi nước là hơi nước được tạo ra khi bạn đun sôi nước bằng ấm.

2. Lợi ích của hơi nước là gì

Hơi nước này là một phương tiện truyền nhiệt rất hiệu quả và dễ kiểm soát và đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau để vận chuyển nhiệt năng từ vị trí trung tâm (lò hơi) đến bất kỳ vị trí nào trong nhà máy.

• Mối quan hệ không thay đổi giữa áp suất và nhiệt độ của hơi nước: Nhiệt độ gia nhiệt có thể được kiểm soát bằng cách kiểm soát áp suất hơi nước và ngược lại.
• Sử dụng nhiệt tiềm ẩn, vật liệu hoặc sản phẩm có thể được làm nóng nhanh chóng và đồng nhất: Dẫn đến chất lượng ổn định và năng suất cao.
• Nhiệt lượng chứa trong hơi nước lớn hơn nhiệt lượng chứa trong nước nóng vài lần. (Ở áp suất khí quyển, hơi nước chứa khoảng 5,4 lần nhiệt lượng so với nước nóng 100 độ C)
• Có thể làm nóng hiệu quả và nhanh chóng hơn.

3. Chất lượng của hơi nước

Chất lượng của hơi nước được đánh giá phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng mà chất lượng hơi nước được gọi là cao (khi đáp ứng được chỉ tiêu kỹ thuật) và thấp (khi các chỉ số về độ ẩm không đảm bảo)

3.1 Hơi khô bão hòa

Chất lượng của hơi nước có thể được biểu thị bằng “Độ khô” và “Ma sát độ ẩm” và nó phụ thuộc vào lượng nước (nước ngưng) trong hơi bão hòa.
Chất lượng hơi cao có tỷ lệ khô cao.

3.2 Hơi quá nhiệt

Truyền nhiệt vào một vật sẽ dẫn đến mất nhiệt lượng và hơi nước sẽ ngưng tụ và trở lại thành nước ấm. Sự ngưng tụ của hơi nước được gọi là “Nước ngưng”.

4. Công dụng của hơi nước

Từ xa xưa hơi nước đã được ứng dụng với rất nhiều công dụng khác nhau cả trong dân dụng, công nghiệp và đời sống hàng ngày

• Thực phẩm và đồ uống: Sử dụng hơi nước để làm chín thực phẩm, để khử trùng (diệt vi rút), rã đông, cô đặc,…
• Giấy: Hơi nước được sử dụng để làm mềm và xử lý bột giấy, sấy khô giấy và tạo độ ẩm trong quá trình sản xuất.
• Dệt may: Hơi nước được sử dụng để xử lý và nhuộm vải, tạo độ ẩm trong các nhà máy dệt.
• Dược phẩm: Hơi nước được sử dụng để tiệt trùng thiết bị, nguyên liệu và sản phẩm, cũng như trong quá trình sản xuất một số loại thuốc.
• Hóa chất: Hơi nước được sử dụng như một nguồn nhiệt và áp suất trong các phản ứng hóa học, cũng như để chưng cất và tinh chế hóa chất.
• Dầu khí: Hơi nước được sử dụng để chiết xuất dầu và khí tự nhiên, cũng như trong quá trình lọc dầu.
• Xây dựng: Hơi nước được sử dụng để bảo dưỡng bê tông, làm nóng nhựa đường và các vật liệu xây dựng khác.
• Sản xuất: Hơi nước được sử dụng để làm sạch và khử trùng thiết bị, cũng như để vận hành máy móc và thiết bị công nghiệp.
• Vận chuyển: Động cơ hơi nước từng được sử dụng rộng rãi trong tàu thủy và tàu hỏa.
• Làm sạch: Hơi nước được sử dụng để làm sạch và khử trùng bề mặt, thiết bị và máy móc.
• Làm ẩm: Hơi nước được sử dụng để tạo độ ẩm trong không khí, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất và môi trường làm việc khô

5. Các cách gia nhiệt bằng hơi nước

Ngày nay người ta có thể gia nhiệt cho nước để tạo ra hơi nước bằng hai cách phổ biến là gia nhiệt trực tiếp và gia nhiệt gián tiếp

5.1 Gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nước

Là phương pháp gia nhiệt cho sản phẩm cần gia nhiệt bằng cách cho sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với hơi nước. Phổ biến nhất trong phương pháp này chính là các nồi hấp đồ thực phẩm như: Hấp bánh, hấp trứng, hấp thịt và các đồ ăn nói chung.

Khi nước được đun sôi, hơi nước nóng sẽ tiếp xúc trực tiếp với các sản phẩm cần gia nhiệt và được làm nóng và chín

5.2 Gia nhiệt gián tiếp bằng hơi nước

Là phương pháp mà quá trình truyền nhiệt của hơi nước đến sản phẩm, mà ở đó sản phẩm không tiếp xúc trực tiếp với hơi nước. Trong công nghiệp, phương pháp này được ứng dụng rộng rãi vì truyền nhiệt nhanh chóng, hiệu quả cao

Người ta thường sử dụng các tấm gia nhiệt (plate heat exchanger) hoặc các finned heat exchanger

6. Tác hại của nước ngưng trong hơi nước nóng

Trong hơi nước nói chung và hơi nước công nghiệp thường có lẫn giữa nước (thể lỏng) và hơi (thể khí), nên việc ngưng tụ nước và bị đọng lại trong các thiết bị và đường ống sẽ gây ra nhiều tác hại cho hệ thống

• Giảm nhiệt năng.
• Giảm hiệu suất nhiệt do ngưng tụ, ngăn cản sự truyền nhiệt tại điểm gia nhiệt.
• Xuất hiện búa nước, làm hỏng đường ống và thiết bị.
• Thiếu lượng hơi dẫn đến áp suất thấp hơn yêu cầu.
• Ăn mòn đường ống và van.

7. Công dụng và chủng loại bẫy hơi nước

Bẫy hơi nước có tên tiếng anh là steam trap, có tác dụng tác phần nước có trong hơi và thoát chúng ra khỏi hệ thống đường ống trước khi đưa tới các thiết bị để thực hiện nhiệm vụ của hơi nóng.

Có nhiều loại bẫy hơi nước khác nhau như: Bẫy hơi đồng tiền, bẫy hơi phao hoặc bẫy hơi gầu đảo với đặc trưng của mỗi loại là khác nhau