En termodinámica , la calidad del vapor es la fracción de masa en una mezcla saturada que es vapor ; [1] en otras palabras, el vapor saturado tiene una "calidad" del 100% y el líquido saturado tiene una "calidad" del 0%. La calidad del vapor es una propiedad intensiva que se puede utilizar junto con otras propiedades intensivas independientes para especificar el estado termodinámico del fluido de trabajo de un sistema termodinámico . No tiene significado para sustancias que no son mezclas saturadas (por ejemplo, líquidos comprimidos o fluidos sobrecalentados ). La calidad del vapor es una cantidad importante durante el paso de expansión adiabática en varios ciclos termodinámicos (como el ciclo de Rankine orgánico , el ciclo de Rankine , etc.). Los fluidos de trabajo se pueden clasificar utilizando la apariencia de gotas en el vapor durante el paso de expansión.
La calidad χ se puede calcular dividiendo la masa del vapor por la masa de la mezcla total:
donde m indica masa.
Otra definición utilizada en ingeniería química define la calidad ( q ) de un fluido como la fracción que es líquido saturado. [2] Según esta definición, un líquido saturado tiene q = 0 . Un vapor saturado tiene q = 1 . [3]
Una definición alternativa es la "calidad termodinámica de equilibrio". Sólo se puede utilizar para mezclas de un solo componente (por ejemplo, agua con vapor) y puede tomar valores < 0 (para fluidos subenfriados) y > 1 (para vapores sobrecalentados):
donde h es la entalpía específica de la mezcla , definida como:
Los subíndices f y g se refieren a líquido saturado y gas saturado respectivamente, y fg se refiere a vaporización . [4]
La expresión anterior para la calidad del vapor se puede expresar como:
donde es igual a entalpía específica , entropía específica , volumen específico o energía interna específica , es el valor de la propiedad específica del estado líquido saturado y es el valor de la propiedad específica de la sustancia en la zona del domo, que podemos encontrar tanto líquido y vapor .
Otra expresión del mismo concepto es:
donde es la masa de vapor y es la masa del líquido.
El origen de la idea de calidad del vapor se derivó de los orígenes de la termodinámica , donde una aplicación importante era la máquina de vapor . El vapor de baja calidad contendría un alto porcentaje de humedad y por tanto dañaría los componentes más fácilmente. [ cita necesaria ] El vapor de alta calidad no corroería la máquina de vapor. Las máquinas de vapor utilizan vapor de agua ( vapor ) para empujar pistones o turbinas, y ese movimiento crea trabajo . La calidad del vapor descrita cuantitativamente (sequedad del vapor) es la proporción de vapor saturado en una mezcla saturada de agua y vapor. En otras palabras, una calidad de vapor de 0 indica 100% líquido, mientras que una calidad de vapor de 1 (o 100%) indica 100% de vapor.
La calidad del vapor con el que se soplan los silbatos de vapor es variable y puede afectar la frecuencia . La calidad del vapor determina la velocidad del sonido , que disminuye al disminuir la sequedad debido a la inercia de la fase líquida . Además, el volumen específico de vapor para una temperatura determinada disminuye al disminuir la sequedad. [5] [6]
La calidad del vapor es muy útil para determinar la entalpía de mezclas saturadas de agua/vapor, ya que la entalpía del vapor (estado gaseoso) es muchos órdenes de magnitud mayor que la entalpía del agua (estado líquido).
