超临界状态指的是一种物质的温度和压力超过它的临界温度和临界压力时,该物质的状态。
也就是说,当温度和压力超过特定的阈值,物质就会从固体、液体或气体的普通状态转变为超临界状态。
超临界状态具有特殊的性质,它的密度接近液体,但是它的流动性和溶解能力接近气体。
由于超临界状态的特殊性质,它被广泛用于溶剂提取,液-液萃取,精细化学品合成,石油化工,食品工业等领域。
超临界(Supercritical)是指物质在超过临界温度和压力下的状态。
材料在超过其临界点,温度和压力都超过其临界点时,材料的物理和化学性质表现出明显的变化。
超临界状态的材料具有介于气态和液态之间的特性,比如密度、粘度和介电常数等物理性质明显不同于常规的气体或液体。
此外,超临界制备技术也在化学制药、化妆品、高分子材料、纳米材料和钙钛矿太阳能电池等领域得到广泛应用。
在超临界条件下反应可以加快化学反应速率,提高反应效率,降低能量消耗和操作成本。
可以说,超临界已成为当今物理化学研究和材料加工的热点之一。
超临界流体基本流程包括两个主要步骤:
首先,将液态物质通过加压和升温等手段转变为超临界状态,使其具有气体和液体的混合特性;
其次,利用超临界流体的独特特性进行各种化学和材料加工,如分离、提纯、合成等。
这种流程具有高效、环保、可控等优点,在化工、制药、材料科学等领域有广泛应用。
水在加热过程中会汽化,一个饱和压力下必然对应一个饱和温。
在水的定压加热过程中,每个压力下,水都将经历一个未饱和水(o)点,饱和水(a)点,湿饱和蒸汽(x)点,干饱和蒸汽(b)点,直至过热蒸汽(e)点。
随着压力的增高,a点有向右移动的趋势,b点有向左移动的趋势,汽化阶段随着压力的增高而逐渐缩短,当a点和b点重合时,这点就是水的临界点,此时饱和水和饱和蒸汽已经没有任何差别。
因此,水的临界点P=22.129MPa,T=374.12℃
亚临界火电机组蒸汽参数:
P=16~19MPa,T=538℃/538℃或T=540℃/540℃。
当蒸汽参数超过水临界状态点的参数,统称为超临界机组,(Supercritical)以(SC)表示。
一般超临界机组的蒸汽压力为24~26MPa,其典型参数:
P=24.1MPa、538℃/538℃;我国正在建造的600MW超临界机组的参数为:
P=25.4MPa、538℃/566℃;或P=25.4MPa、566℃/566℃。
超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基础上进一步提高蒸汽压力和温度,国际上通常把主蒸汽压力在24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为580℃~600℃/580℃~610℃机组定义为高效超临界机组,即通常所说的超超临界(USC)机组。
国内正在建设的超超临界机组(USC)的主蒸汽P=25~26.5MPa、T=600℃/600℃。
超临界是物质的一种特殊状态,当环境温度、压力达到物质的临界点时,气液两相的相界面消失,成为均相体系。
当温度压力进一步提高,即超过临界点时,物质就处于超临界状态,成为超临界流体。
超临界水是一种重要超临界流体,在超临界状态下,水具有类似于气体的良好流动性,又具有远高于气体的密度。
超临界水是一种很好的反应介质,具有独特的理化性质,例如扩散系数高、传质速率高、粘度低、混合性好、介电常数低、与有机物、气体组分完全互溶;对无机物溶解度低,利于固体分离,反应性高、分解力高;超临界水本身可参与自由基和离子反应等等。
亚临界锅炉:
主蒸汽出口压力15.7~19.6MPa。
超临界锅炉:
主蒸汽出口压力≥22MPa。
超超临界锅炉:
:
商业性称谓,不具备明确的物理定义,仅表示技术参数或技术发展的一个阶段,表示更高的压力和温度,起始点定义不同
1.日本:
大于24.2MPa,或达到593℃
2.丹麦:
大于27.5MPa
3.西门子:
从材料的等级来区分
4.我国电力科全书:
高于27MPa
当火电发电机组的锅炉蒸汽压力为20MPa~25MPa时(蒸汽温度约560℃)这发电机组为超临界机组;而发电机组的锅炉蒸汽压力为25MPa~31MPa时(蒸汽温度约600℃)这发电机组为超超临界机组。
超超临界是一种高效的发电技术,其效率高主要是因为其运行温度和压力都非常高。
超超临界锅炉的运行温度可达到600°C以上,压力可达到300~400MPa,这使得水变为超临界状态,具有极高的热能密度和热传导率,从而可以更充分地利用燃料燃烧产生的热能,提高发电效率。
此外,超超临界技术还能够减少二氧化碳等污染物的排放,具有较好的环保性能。