Algemeen

Wanneer we aan een bepaalde stof warmte toevoegen zal deze op een bepaald moment gaan verdampen en dus gasvormig worden.
De hoeveelheid warmte die hiervoor nog is, is per stof verschillend.
Wanneer we ijs gaan verwarmen zal de temperatuur van dit ijs gaan toenemen totdat het ijs een temperatuur heeft bereikt van 0°C.
De temperatuur van dit ijs-water mengsel zal net zolang 0°C blijven totdat al het ijs is omgezet naar water.
Om 1  kg ijs van 0°C om te zetten in water van 0°C is 335 kJ aan warmte nodig, deze warmte noemen we smeltwarmte.

Wanneer we warmte blijven toevoegen aan het water, zal ook de temperatuur van het water gaan stijgen totdat het water een temperatuur heeft bereikt van 100°C. Indien men nu warmte blijft toevoeren zal stoomvorming plaatsvinden tot al het water verdampt is.
De gevormde stoom heeft nu een warmte van 100°C.

Indien men een eitje wil koken en het water is aan de kook gebracht, dan is het niet zinvol om maximale warmte te blijven toevoeren omdat bij normale atmosferische druk het water nooit warmer zal worden dan 100°C. Vaak denken mensen dat het eitje eerder klaar is door het vuur hoog te laten staan, echter hiermee wordt alleen het water sneller verdampt, maar eitje zal hierdoor niet sneller klaar zijn.

Om 1kg water van 100°C om te zetten in stoom van 100°C is 2261 kJ aan warmte nodig,de verdampingswarmte.

De stoom die gevormd is noemen we verzadigde stoom. Wanneer we deze stoom opsluiten in bijvoorbeeld een drukvat, en we zouden warmte blijven toevoeren dan gaat deze verzadigde stoom over in oververhitte stoom.

Om water om te vormen tot oververhitte stoom kennen we de volgende stappen, voor elke stap is warmte nodig:

  • vloeistof warmte;
  • verdampingswarmte;
  • oververhittingswarmte.

De totale warmte inhoud van de stoom is de som van de 3 hierboven genoemde stappen.

 

Toepassingen

In het verleden werd er voor veel toepassingen stoom gebruikt, zoals stoomlocomotieven, stoomschepen en stoomwalsen enz.
Met de komst van de eerst werkende stoommachine van James Watt werd er een nieuw tijdperk ingeluid voor de industrie.
Men probeerde zo ongeveer elk soort machine te voorzien van een stoomaandrijving. De grootste uitvinding die gedaan werd met stoom was misschien wel het toepassen van stoom voor het opwekken van elektriciteit.

Voor veel mensen is stoom iets uit het verleden, maar realiseren zich niet dat in het heden stoom nog steeds grootschalig wordt toegepast.
Sterker nog, het aantal toepassingen van stoom breidt zich nog elk jaar uit.

Enkele toepassingen zijn:

  • energie opwekking;
  • verwarmingsdoeleinden;
  • aandrijftechniek;
  • voedingsindustrie;
  • enz.

 

Energie opwekking

Het woord energie is een ruim begrip,maar in feite is het een natuurkundig grootheid en heeft onder meer als mogelijkheid arbeid te verrichten.
Zo heeft bijvoorbeeld een brandstof een bepaalde energie inhoud, maar ook stoom of elektriciteit. Meer over energie kunt lezen onder algemene begrippen.

Energie zoals deze wordt opgewekt in elektriciteitscentrale of warmte-krachtcentrales  (WKC) bestaat uit warmte energie en elektrische energie, elektriciteit.
Een conventionele elektriciteitscentrale bestaat uit één of meerdere stoomketels en één of meerdere stoomturbines.
In een stoomketel wordt warmte die vrij komt tijdens de verbranding van een brandstof, bijvoorbeeld kolen,aardgas of biomassa, gebruikt om water om te zetten in stoom. Dit alles gebeurd in een gesloten circuit. De stoom die wordt gegenereerd gaat vervolgens naar een stoomturbine waar de stoom zijn energie afstaat aan de stoomturbine en deze energie wordt omgezet in mechanische energie. De stoomturbine op zijn beurt drijft een generator aan die elektriciteit produceert.

De combinatie van stoomketel en stoomturbine wordt een stoominstallatie genoemd. In deze installatie vindt een aantal opeenvolgende energieomzettingen plaats namelijk:

  • chemische energie;
  • potentiële of kinetische energie;
  • mechanische energie.

De stoom die uit de stoomturbine komt wordt vervolgens volledig gecondenseerd waarna deze weer teruggaat naar de ketel om vervolgens weer  tot stoom te worden omgevormd.

Sommige stoomturbines zijn uitgerust om stoom af te tappen welke kan worden gebruikt voor verwarmingsdoeleinden.

In plaats van conventionele opwek, dus ketel - stoomturbine zijn er ook installaties waarbij er gebruik wordt gemaakt van gasturbines om de chemische energie van brandstof om te zetten. Hierbij wordt de brandstof direct omgezet in mechanische en thermische energie. De gasturbine zal dus een generator aandrijven die vervolgens elektriciteit opwekt. In veel gevallen worden de warmte die vrijkomt na de turbine worden gebruikt in een afgassenketel waar de warmte wordt gebruikt om stoom te maken. Met de stoom kan dan weer een stoomturbine worden aangedreven.
Deze configuratie noemen we een STEG eenheid. Stoom en gasturbine eenheid.

Tenslotte kennen we nog de veel besproken kerncentrales.
Bij een kerncentrale wordt feitelijk warmte die vrij komt tijdens kernsplijting in een reactor gebruikt om stoom te maken die weer gebruikt wordt in een stoomturbine.

Kortom,voor de meeste opwekking van elektriciteit wordt nog steeds stoom gebruikt zeker bij de grote elektriciteitscentrales.

 

 

 

 

 

 

Dit gedeelte van de website gaat dieper in op de techniek.Er worden diverse onderwerpen behandeld met betrekking tot energietechnische apparaten en installaties.
Rechts vindt u het menu met de diverse onderwerpen.


Subcategorieën

Categorie algemene begrippen

Categorie Stoom