科普知识(20)——水应该这么烧?


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科普知识(20)——水应该这么烧?


我们每一个人都烧过水 。 拿一个热水壶 , 里面灌满水 , 然后一插电 , 等到水烧开了以后 , 热水壶会自动关掉 。 很简单的事情 , 但是这简单的事里面却大有门道 。

水实际上不仅是生命之源 , 更是我们人类目前最重要的能量转化媒介 , 没有之一 。
我们曾经戏称无论是烧煤发电还是核动力发电 , 本质上无非就是换个花样烧开水而已 。 而且可以确定的是 , 在我们的技术没有出现大规模突破的情况下 , 如何把水烧好任然是一件需要投入大功夫去研究的课题 。

我们目前烧水的过程实际上 , 就是定压下水蒸气的发生过程 。 这一过程是在锅炉中进行的 , 可以分为三个阶段 , 分别是预热阶段 , 汽化阶段和过热阶段 。 当然 , 在我们生活中进行烧水的时候 , 只会烧到预热阶段结束 。 接下来我们开始分别进行介绍 。

首先对于发电站 , 它需要有水可烧 。 有些人对此可能就有疑惑 , 水不是到处都是吗?
事实上火力发电厂所用的水并不是简单的水 , 比如说从一条河里面直接抽水 , 然后燃煤烧水发电 。 因为我们普通所用的水中是含有大量的杂质的 。 这部分杂质包括水中溶解的盐类和水中溶解性的气体 。 而我们的锅炉和汽轮机都是非常精贵的 , 用这样子的水来发电 , 极可能会造成这些设备的损毁 。

大家可不要小瞧这些设备 , 每一个的造价都绝对是千万到亿级别的 。 最关键的是这些设备一旦出问题 , 可不是坏了这么简单的 。 往往出现的问题就是爆炸 , 而一个锅炉厂发生爆炸 , 其威力绝对不亚于一枚大当量的导弹 。

所以这一部分循环用水都是要经过细致的处理的 。
请各位注意 , 我这边说的是锅炉循环用水 , 也就是在锅炉中用于发电的那一部分水需要进行细致的处理 。 除此以外 , 其他的用水 , 比如冷却用水并没有这么高的要求 。
接下来让我们回到烧开水的话题当中 。 首先肯定是在锅炉的炉膛中进行煤的燃烧 。 此时环绕锅炉一圈 , 铺设了密密麻麻的管道 , 这一部分管道中流动的就是我们经过处理的循环水 。

我们知道煤在经过燃烧以后会产生大量的烟气 , 这一部分烟气是具有极高的温度的 。 所以在这一部分烟气行进的道路上也铺设了大量的管道 。 总之我们一切的行为都是更好的吸收能量 , 换句话说就是把水烧好 。

刚刚进入管道中的水 , 还没有吸收任何热量 , 我们称之为是过冷水 。
当水不断吸收热量 , 我们知道在某一个温度下 , 水就会蒸发成为水蒸气 。 如果是在标准大气压下 , 那么这个温度就是99.643℃ , 当然四舍五入一下 , 就是我们常说的100℃ 。 在水即将汽化变成水蒸气的一瞬间 , 我们称这个状态为饱和水状态 。

我刚刚在上面提到在标准大气压下 , 水对应的蒸发温度为100℃ 。 换句话说 , 如果我们面对的压力并不是标准大气压 , 那么水的蒸发温度是会发生变化的 。 比如说在 , 青藏高原之上 , 水的蒸发温度就要远小于100℃ 。 因为青藏高原之上的大气压比较小 。 大气压的本质来源于万有引力 , 因为之前已经介绍过万有引力的相关概念 , 所以这边就不再对其原因多做解释了 。
同样的道理 , 在我们家中煮比较难煮的食物 , 之所以要用高压锅也是这个原因 。
【科普知识(20)——水应该这么烧?】

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