वाष्प की गुणवत्ता

For inhalation of thermally treated plant material, e.g. tobacco or cannabis, see Vaporizer (inhalation device). For the concept of availability of thermal energy, see Exergy efficiency.

ऊष्मप्रवैगिकी में, वाष्प की गुणवत्ता वाष्प-तरल संतुलन में द्रव्यमान अंश (रसायन विज्ञान) है जो वाष्प है; दूसरे शब्दों में, संतृप्त वाष्प की गुणवत्ता 100% होती है, और संतृप्त तरल की गुणवत्ता 0% होती है। वाष्प की गुणवत्ता एक गहन संपत्ति है जिसका प्रयोग अन्य स्वतंत्र गहन गुणों के संयोजन के साथ किया जा सकता है ताकि थर्मोडायनामिक प्रणाली के कामकाजी तरल पदार्थ की थर्मोडायनामिक अवस्था को निर्दिष्ट किया जा सके। इसका उन पदार्थों के लिए कोई अर्थ नहीं है जो संतृप्त मिश्रण नहीं हैं (उदाहरण के लिए, संपीड़ित तरल पदार्थ या सुपरहीटिंग तरल पदार्थ)। विभिन्न ऊष्मप्रवैगिकी चक्रों (जैसे [[ कार्बनिक रैंकिन चक्र ]], रैंकिन चक्र, आदि) में स्थिरोष्म विस्तार चरण के दौरान वाष्प की गुणवत्ता एक महत्वपूर्ण मात्रा है। विस्तार चरण के दौरान वाष्प में बूंदों की उपस्थिति का उपयोग करके कार्यशील तरल पदार्थों को वर्गीकृत किया जा सकता है।

गुणवत्ता χ कुल मिश्रण के द्रव्यमान द्वारा वाष्प के द्रव्यमान को विभाजित करके गणना की जा सकती है:

$\chi ={\frac {m_{\text{vapor}}}{m_{\text{total}}}}$

कहाँ पे m द्रव्यमान दर्शाता है।

केमिकल इंजीनियरिंग में प्रयुक्त एक अन्य परिभाषा गुणवत्ता को परिभाषित करती है (q) एक तरल पदार्थ का वह अंश है जो संतृप्त तरल है। इस परिभाषा के अनुसार, एक संतृप्त वाष्प में होता है q = 0. एक संतृप्त तरल है q = 1. एक वैकल्पिक परिभाषा 'संतुलन थर्मोडायनामिक गुणवत्ता' है। इसका उपयोग केवल एकल-घटक मिश्रण (जैसे भाप के साथ पानी) के लिए किया जा सकता है, और मान <0 (सब-कूल्ड तरल पदार्थ के लिए) और > 1 (सुपर-हीटेड वाष्प के लिए) ले सकता है:

$\chi _{eq}={\frac {h-h_{f}}{h_{fg}}}$

कहाँ पे h मिश्रण विशिष्ट तापीय धारिता है, के रूप में परिभाषित:

$h={\frac {m_{f}\cdot h_{f}+m_{g}\cdot h_{g}}{m_{f}+m_{g}}}.$

सबस्क्रिप्ट f और g क्रमशः संतृप्त तरल और संतृप्त गैस को देखें, और fg वाष्पीकरण को संदर्भित करता है।

गणना

वाष्प की गुणवत्ता के लिए उपरोक्त अभिव्यक्ति को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$\chi ={\frac {y-y_{f}}{y_{g}-y_{f}}}$

कहाँ पे $y$ या तो विशिष्ट तापीय धारिता, विशिष्ट एन्ट्रापी , विशिष्ट मात्रा या विशिष्ट आंतरिक ऊर्जा के बराबर है, $y_{f}$ संतृप्त तरल अवस्था की विशिष्ट संपत्ति का मूल्य है और $y_{g}-y_{f}$ गुंबद क्षेत्र में पदार्थ की विशिष्ट संपत्ति का मूल्य है, जिसे हम दोनों तरल पा सकते हैं $y_{f}$ और वाष्प $y_{g}$.

इसी अवधारणा की एक और अभिव्यक्ति है:

$\chi ={\frac {m_{v}}{m_{l}+m_{v}}}$

कहाँ पे $m_{v}$ वाष्प द्रव्यमान है और $m_{l}$ द्रव द्रव्यमान है।

भाप की गुणवत्ता और काम

Further information: Work energy, Work (physics), Outline of energy, and Index of energy articles

वाष्प की गुणवत्ता के विचार की उत्पत्ति ऊष्मप्रवैगिकी की उत्पत्ति से हुई थी, जहां एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग भाप इंजन था। कम गुणवत्ता वाली भाप में उच्च नमी प्रतिशत होता है और इसलिए घटकों को अधिक आसानी से नुकसान पहुंचाता है। उच्च गुणवत्ता वाली भाप भाप इंजन को खराब नहीं करेगी। भाप इंजन पिस्टन या टर्बाइन को धक्का देने के लिए जल वाष्प (भाप) का उपयोग करते हैं, और यह आंदोलन कार्य (थर्मोडायनामिक्स) बनाता है। मात्रात्मक रूप से वर्णित भाप की गुणवत्ता (भाप का सूखापन) एक संतृप्त पानी / भाप मिश्रण में संतृप्त भाप का अनुपात है। दूसरे शब्दों में, 0 की भाप की गुणवत्ता 100% पानी का संकेत देती है जबकि 1 (या 100%) की भाप की गुणवत्ता 100% भाप का संकेत देती है।

भाप की गुणवत्ता जिस पर भाप की सीटी बजाई जाती है, परिवर्तनशील होती है और आवृत्ति को प्रभावित कर सकती है। भाप की गुणवत्ता ध्वनि के वेग को निर्धारित करती है, जो तरल चरण की जड़ता के कारण घटती शुष्कता के साथ घटती है। इसके अलावा, किसी दिए गए तापमान के लिए भाप की विशिष्ट मात्रा घटती हुई शुष्कता के साथ घट जाती है। संतृप्त जल/भाप मिश्रण की तापीय धारिता निर्धारित करने में भाप की गुणवत्ता बहुत उपयोगी होती है क्योंकि भाप की एन्थैल्पी (गैसीय अवस्था) पानी की एन्थैल्पी (तरल अवस्था) की तुलना में बहुत अधिक होती है।