在工业生产和生活中蒸汽发挥着重要作用，其高效、环保、稳定的特性使其成为现代社会不可或缺的重要能源之一。通常按照物理状态，我们将常见的蒸汽分为**饱和蒸汽和过热蒸汽**两大类。

饱和蒸汽

Saturated Steam

饱和蒸汽（Saturated Steam）是指在特定压力下，当液体（水）被加热至其饱和温度时，水完全蒸发成为蒸汽的状态，此时蒸汽与液态水之间的相变动态平衡，即液体表面的蒸发速率等于蒸汽再凝结的速率，蒸汽的密度和温度保持不变。

在1个标准大气压（1atm）下，温度为100℃的水蒸汽即为饱和蒸汽。**饱和蒸汽的温度与压力之间存在一一对应的关系，二者之中只有一个独立变量。**

饱和蒸汽的形成过程简单介绍如下：

当液体（水）在有限的密闭空间中蒸发时，水分子通过液面进入上方空间，成为蒸汽分子。这些蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞。在和液面碰撞时，部分蒸汽分子被液体分子所吸引，重新返回液体中成为液体分子。

随着蒸发的进行，空间中的蒸汽分子密度不断增大，返回液体中的分子数目也逐渐增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，蒸发与凝结达到动平衡状态，此时的状态即为饱和状态，对应的蒸汽即为饱和蒸汽。

平衡初期的蒸汽是湿饱和蒸汽，继续加热至饱和水中的水分完全蒸发后会形成干饱和蒸汽，蒸汽从湿饱和到干饱和的过程中温度是不增加的（即湿饱和到干饱和过程中温度保持不变）。

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过热蒸汽

Superheated Steam

过热蒸汽（Superheated Steam）则是将饱和蒸汽继续加热，使其温度高于该压力下的饱和温度而得到的蒸汽。过热蒸气的温度高于相同压力下的饱和蒸气的温度，二者之间的温度差称为过热度，表示过热蒸气的过热程度。**过热蒸气的温度和压力不再是固定的，而是随着热量的增加而增加。**

过热蒸汽相较饱和蒸汽具有更高的热能和热容量 ，看起来好像过热蒸汽比饱和蒸汽可利用的能量多了。但是实际上，如用作将热能转化为机械能的工作介质，其效率确实高于饱和蒸汽，但是利用**过热蒸汽来加热的效率却非常低**。

这是因为过热蒸汽必须先冷却到饱和温度才能释放出蒸发焓，从过热蒸汽冷却到饱和温度所放出的热量与蒸发焓相比来说很小。

如果蒸汽过热度比较小，这很小的一部分热量比较容易释放出来，但是过热度比较大的时候，冷却的时间相对要长很多。

在换热设备中，使用过热蒸汽会在换热设备内形成干墙，干墙区结垢会更快，造成管壁超温导致管子失效。因此，**尽管相同压力下的过热蒸汽的温度是高于饱和蒸汽的，但它的加热能力要远低于饱和蒸汽。**

饱和蒸汽与过热蒸汽的区别

What's the difference?

饱和蒸汽与过热蒸汽的区别主要在于它们的热力学状态，二者在温度、压力、热量以及应用等方面存在显著差异。

01

温度不同

在相同压力下，过热蒸汽的温度高于饱和蒸汽的温度，即过热蒸汽的温度高于其饱和温度。例如，1个标准大气压下，100℃水蒸汽即为饱和蒸汽，过热蒸汽则需要达到100℃以上。

02

压力不同

在相同温度下，过热蒸汽的压强高于饱和蒸汽的压力。例如，100℃水蒸汽的饱和蒸汽压为1个标准大气压，而过热蒸汽压则高于1个标准大气压。

03

热量不同

过热蒸汽比饱和蒸汽含有更多的热量，即过热蒸汽的比焓值高于饱和蒸汽的比焓值。例如，相同温度的等量饱和蒸汽和过热蒸汽，过热蒸汽具有更多的热量。

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04

稳定性不同

由于饱和蒸汽的温度和压力是固定的，因此饱和蒸汽更加稳定，而过热蒸汽则更容易发生爆炸等危险情况。

05

能量传递方式不同

过热蒸汽传递热量的方式是通过对物体的直接加热；饱和蒸汽传递热量的方式是通过物质的相变，即水蒸汽的液化放热过程来完成。

06

应用场景不同

饱和蒸汽适用于一些相对较低温度、较低压力的应用场景，如加热、干燥、蒸煮等；而过热蒸汽具有更高的温度和压力，适用于一些需要高温高压的应用场景，如电厂锅炉、汽轮机等。