물/증기 열적 상태량

1 증기선도(T-v 선도)

T-v 선도

 

P-v 선도

 

2 상태분석
 1) 현열(액체열 1→2)
   - 물질의 온도변화에만 관여되는 열(sensible heat)
   - 물질의 온도변화 정도는 물질의 고유의 비열에 따른다.
   - 관련 상태량
     * Δq = dh - vdp
     * 1q2 = h2 - h1

 

 2) 잠열(증발열 2→3)
   - 물의 상변화에만 관여되는 열
   - 잠열의 용어는 숨은열(latent heat)으로도 표현된다.
   - 물질의 온도를 변화시키지 않는다.
   - 지구복사 에너지 중 지표로부터 대기로 이동되는 열 중 대류에 의한 현열보다 증발/응결에 의한 잠열이 더 많다.
   - 대기압 상태에서는 현열보다 잠열의 열량이 더 높으나 압력이 상승할수록 현열량이 증가한다.

 3) 현열(과열증기 3→4)
   - 포화증기(건증기)는 끓는점(현열가열)으로 가열될 때와 추가적인 열(잠열가열)로 기화될때 발생함. 증기가 끓는점 이상으로 가열되면 증기는 과열증기가 됨(현열가열).
     * 건도 1 의 상태
     * 보일러를 가열할 때 증기가 생성되는데 이 증기에는 기화되지 않은 물분자가 포함한다(습증기).  완전한 과열증기(포화증기)는 만들기 어렵다.
     * 터빈등의 추진/구동 용도로 사용되며 열전달용도로는 사용되지 않음.
     * 잠열을 이용한 빠르고 균일한 가열, 압력을 통한 온도 제어 가능, 높은 열 전달 계수의 특징을 가짐.
   - 과열증기는 습증기 또는 포화증기를 포화온도 이상으로 더 가열함으로 생성됨. 포화증기보다 더 높은 온도와 낮은 밀도를 가진 증기가 생성됨.
     * 발전소 내 정상운전중에 증기 구동장치 내 응축수가 발생하지 않아 침식이나 부식의 위험이 없다.
     * 낮은열전달계수, 정압상태에서 가변적인 증기온도, 열전달시 현열사용등의 단점으로 과열증기보다 포화증기를 산업용으로 더 많이 사용됨.
   - 초임계수 : 임계점을 초과하는 상태의 물로 22.1MPa, 374℃에 해당.