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भाप एक पदार्थ है जिसमें गैस चरण में पानी होता है, और कभी-कभी तरल पानी की बूंदों या हवा का एयरोसोल भी होता है। यह [[वाष्पीकरण]] के कारण या उबलने के कारण हो सकता है, जहां पानी को वाष्पीकरण की तापीय धारिता तक पहुंचने तक गर्म किया जाता है। भाप जो संतृप्त या अतितापित भाप अदृश्य है; चूंकि, भाप प्रायः गीली भाप, दृश्य धुंध या जल वाष्प संघनन के रूप में गठित पानी की बूंदों के एरोसोल को संदर्भित करता है।
मानक तापमान और दबाव पर पानी की मात्रा 1,700 गुना बढ़ जाती है; आयतन में इस परिवर्तन को भाप इंजनों जैसे प्रत्यागामी इंजन और भाप टर्बाइनों द्वारा कार्य (भौतिकी) में परिवर्तित किया जा सकता है, जो भाप इंजनों का उप-समूह है। पिस्टन प्रकार के भाप इंजनों ने औद्योगिक क्रांति में केंद्रीय भूमिका निभाई और आधुनिक भाप टर्बाइनों का उपयोग दुनिया की 80% से अधिक बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यदि तरल पानी बहुत गर्म सतह के संपर्क में आता है या अपने वाष्प के दबाव के नीचे जल्दी से अवसादग्रस्त हो जाता है, तो यह भाप विस्फोट उत्पन्न कर सकता है।
भाप के प्रकार और रूपांतरण
कोयले और अन्य ईंधनों को जलाकर बॉयलर को गर्म करके पारंपरिक रूप से भाप बनाई जाती है, किंतु सौर ऊर्जा से भाप बनाना भी संभव है।[1][2][3] जल वाष्प जिसमें पानी की बूंदें सम्मिलित होती हैं, उसे गीली भाप के रूप में वर्णित किया जाता है। चूंकि गीली भाप को और अधिक गर्म किया जाता है, बूंदों का वाष्पीकरण होता है, और पर्याप्त उच्च तापमान पर (जो दबाव पर निर्भर करता है) सारा पानी वाष्पित हो जाता है और सिस्टम वाष्प-तरल संतुलन में होता है।[4] जब भाप इस संतुलन बिंदु पर पहुँच जाती है, तो इसे संतृप्त भाप कहा जाता है।
दबाव के लिए अतितापित भाप अपने क्वथनांक से अधिक तापमान पर भाप है, जो केवल तब होता है जब सभी तरल पानी वाष्पित हो जाते हैं या सिस्टम से हटा दिए जाते हैं।[5]
भाप की मेज [6] पानी/संतृप्त भाप के लिए थर्मोडायनामिक डेटा होता है और प्रायः इंजीनियरों और वैज्ञानिकों द्वारा उपकरणों के डिजाइन और संचालन में उपयोग किया जाता है जहां भाप से जुड़े थर्मोडायनामिक चक्रों का उपयोग किया जाता है। इसके अतिरिक्त, इस आलेख में दिखाए गए तापमान-एन्ट्रॉपी आरेख या एन्थैल्पी-एन्ट्रॉपी_चार्ट जैसे पानी/भाप के लिए थर्मोडायनामिक चरण आरेख उपयोगी हो सकते हैं। स्टीम चार्ट का उपयोग थर्मोडायनामिक चक्रों के विश्लेषण के लिए भी किया जाता है।
| भाप के लिए एन्थैल्पी-एन्ट्रॉपी (एच-एस) आरेख। | भाप के लिए दबाव-एन्थैल्पी (पी-एच) आरेख। | भाप के लिए तापमान-एन्ट्रॉपी (टी-एस) आरेख। |
उपयोग
कृषि
कृषि में, हानिकारक रासायनिक एजेंटों के उपयोग से बचने और मिट्टी के स्वास्थ्य को बढ़ाने के लिए भाप का उपयोग मिट्टी की भाप नसबंदी के लिए किया जाता है।[7]
घरेलू
गर्मी स्थानांतरित करने की भाप की क्षमता का उपयोग घर में भी किया जाता है: सब्जियां पकाने के लिए, कपड़े, कालीन और फर्श की भाप से सफाई, और इमारतों को गर्म करने के लिए। प्रत्येक स्थितियों में, बॉयलर में पानी गरम किया जाता है, और भाप ऊर्जा को लक्षित वस्तु तक ले जाती है। भाप का उपयोग कपड़े इस्त्री करने में भी किया जाता है जिससे गर्मी के साथ पर्याप्त नमी मिल सके जिससे झुर्रियां दूर हो सकें और कपड़ों में संकल्पपूर्वक सिलवटें पड़ सकें।
बिजली उत्पादन (और कोजेनरेशन)
2000 तक सभी बिजली का लगभग 90% बिजली उत्पादन था, जिसमें भाप का उपयोग काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में किया जाता था, लगभग सभी भाप टर्बाइनों द्वारा।[8]
विद्युत उत्पादन में, भाप सामान्यतः अपने विस्तार चक्र के अंत में संघनित होती है, और पुन: उपयोग के लिए बॉयलर में वापस आ जाती है। चूंकि, सह-उत्पादन में, बिजली उत्पादन चक्र में इसके उपयोग के बाद गर्मी ऊर्जा प्रदान करने के लिए जिला हीटिंग सिस्टम के माध्यम से भाप को इमारतों में पाइप किया जाता है। दुनिया की सबसे बड़ी भाप उत्पादन प्रणाली न्यूयॉर्क शहर की भाप प्रणाली है, जो सात कोजेनरेशन संयंत्रों से मैनहट्टन में 100,000 इमारतों में भाप पंप करती है।[9]
ऊर्जा भंडारण
अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों में भाप का उपयोग ऊर्जा भंडारण के लिए किया जाता है, जिसे सामान्यतः पाइप के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण द्वारा प्रस्तुत और निकाला जाता है। पानी के वाष्पीकरण की उच्च ऊष्मा के कारण भाप ऊष्मीय ऊर्जा के लिए विशाल जलाशय है।
फायरलेस लोकोमोटिव स्टीम भाप गतिविशिष्ट थे जो पारंपरिक लोकोमोटिव के बॉयलर के समान बड़े टैंक में बोर्ड पर संग्रहीत भाप की आपूर्ति से संचालित होते थे। यह टैंक प्रक्रिया भाप द्वारा भरा गया था, जैसा कि पत्र मिल जैसे कई बड़े कारखानों में उपलब्ध है। लोकोमोटिव के प्रणोदन में पिस्टन और कनेक्टिंग रॉड्स का उपयोग होता है, जैसा कि विशिष्ट स्टीम लोकोमोटिव के लिए होता है। इन लोकोमोटिव का उपयोग ज्यादातर उन स्थानों पर किया जाता था जहां बॉयलर के फायरबॉक्स से आग लगने का खतरा होता था, किंतु उन कारखानों में भी उपयोग किया जाता था, जहां अतिरिक्त भाप की भरपूर आपूर्ति होती थी।
यांत्रिक प्रयास
भाप इंजन और भाप टर्बाइन यांत्रिक कार्य करने के लिए पिस्टन या टरबाइन को चलाने के लिए भाप के विस्तार का उपयोग करते हैं। पम्पिंग पावर के अपेक्षाकृत कम खर्च के साथ उच्च दबाव पर बॉयलर को पानी-तरल के रूप में संघनित भाप को वापस करने की क्षमता महत्वपूर्ण है। पानी में भाप का संघनन प्रायः भाप टरबाइन के कम दबाव वाले छोर पर होता है, क्योंकि यह ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करता है, किंतु टरबाइन ब्लेड के अत्यधिक क्षरण से बचने के लिए ऐसी गीली-भाप की स्थिति सीमित होनी चाहिए। स्टीम इंजन के व्यवहार को मॉडल करने के लिए इंजीनियर आदर्श थर्मोडायनामिक चक्र, रैंकिन चक्र का उपयोग करते हैं। स्टीम टर्बाइन का उपयोग प्रायः बिजली के उत्पादन में किया जाता है।
नसबंदी
एक आटोक्लेव, जो दबाव में भाप का उपयोग करता है, सूक्ष्म जीव विज्ञान प्रयोगशालाओं और नसबंदी (माइक्रोबायोलॉजी) के लिए इसी तरह के वातावरण में प्रयोग किया जाता है।
भाप, विशेष रूप से सूखी (अत्यधिक सुपरहिट) भाप, रोगाणुरोधी सफाई के लिए भी नसबंदी के स्तर तक उपयोग की जा सकती है। भाप गैर विषैले रोगाणुरोधी एजेंट है।[10][11]
पाइपिंग में भाप
उपयोगिता लाइनों के लिए पाइपिंग में भाप का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग पाइपलाइनो और जहाजों में समान तापमान बनाए रखने के लिए पाइपिंग के जैकेटिंग और ट्रेसिंग में भी किया जाता है।
औद्योगिक प्रक्रियाएं
रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संचालित करने, वस्तुओं को कीटाणुरहित या कीटाणुरहित करने और निरंतर तापमान बनाए रखने के लिए भाप का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है। लकड़ी उद्योग में, भाप का उपयोग भाप को मोड़ने, कीड़ों को मारने और प्लास्टिसिटी बढ़ाने की प्रक्रिया में किया जाता है। विशेष रूप से प्रीफैब्रिकेट्स में कंक्रीट की सुखाने को बढ़ाने के लिए भाप का उपयोग किया जाता है।
सावधानी बरती जानी चाहिए क्योंकि कंक्रीट हाइड्रेशन के दौरान गर्मी उत्पन्न करता है और भाप से अतिरिक्त गर्मी कंक्रीट की सख्त प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं के लिए हानिकारक हो सकती है। रासायनिक और पेट्रोकेमिकल उद्योग में, विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं में अभिकारक के रूप में भाप का उपयोग किया जाता है। लंबी श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन की भाप से टूटने से ईंधन या अन्य रासायनिक अनुप्रयोगों के लिए कम आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बन का उत्पादन होता है। भाप सुधार से सिनगैस या हाइड्रोजन का उत्पादन होता है।
सफाई
तंतुओं और अन्य सामग्रियों की सफाई में उपयोग किया जाता है, कभी-कभी पेंटिंग की तैयारी में। कठोर ग्रीस और तेल के अवशेषों को पिघलाने में भी भाप उपयोगी है, इसलिए यह रसोई के फर्श और उपकरण और आंतरिक दहन इंजन और भागों की सफाई में उपयोगी है। भाप बनाम गर्म पानी के स्प्रे का उपयोग करने के फायदों में तथ्य यह है कि भाप उच्च तापमान पर काम कर सकती है और यह प्रति मिनट काफी कम पानी का उपयोग करती है।[12]
यह भी देखें
- विद्युतीकरण
- भोजन को भाप से गर्म करने का साधन या स्टीम कुकर
- गीज़र—भूतापीय रूप से उत्पन्न भाप
- आईएपीडब्ल्यूएस—एक संघ जो IAPWS-IF97 (औद्योगिक सिमुलेशन और मॉडलिंग में उपयोग के लिए) और IAPWS-95 (एक सामान्य उद्देश्य और वैज्ञानिक सहसंबंध) सहित भाप के thermodynamic गुणों के लिए अंतर्राष्ट्रीय-मानक सहसंबंध बनाए रखता है।
- औद्योगिक क्रांति
- लाइव भाप
- बड़े पैमाने पर उत्पादन
- परमाणु ऊर्जा—और बिजली संयंत्र बिजली उत्पन्न करने के लिए भाप का उपयोग करते हैं
- ऑक्सीहाइड्रोजन
- मनोमिति- नम हवा-वाष्प मिश्रण, आर्द्रता और एयर कंडीशनिंग
- भाप गतिविशिष्ट
- नसबंदी (माइक्रोबायोलॉजी)
संदर्भ
- ↑ Taylor, Robert A.; Phelan, Patrick E.; Adrian, Ronald J.; Gunawan, Andrey; Otanicar, Todd P. (2012). "नैनोफ्लुइड्स में लाइट-इंड्यूस्ड, वॉल्यूमेट्रिक स्टीम जेनरेशन का लक्षण वर्णन". International Journal of Thermal Sciences. 56: 1–11. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2012.01.012.
- ↑ Taylor, Robert A.; Phelan, Patrick E.; Otanicar, Todd P.; Walker, Chad A.; Nguyen, Monica; Trimble, Steven; Prasher, Ravi (2011). "उच्च प्रवाह वाले सौर संग्राहकों में नैनोफ्लुइड्स की प्रयोज्यता". Journal of Renewable and Sustainable Energy. 3 (2): 023104. doi:10.1063/1.3571565.
- ↑ Taylor, Robert A.; Phelan, Patrick E.; Otanicar, Todd; Adrian, Ronald J.; Prasher, Ravi S. (2009). "एक केंद्रित, निरंतर लेजर का उपयोग करके नैनोकणों के तरल निलंबन में वाष्प उत्पादन". Applied Physics Letters. 95 (16): 161907. Bibcode:2009ApPhL..95p1907T. doi:10.1063/1.3250174.
- ↑ Singh, R Paul (2001). खाद्य इंजीनियरिंग का परिचय. Academic Press. ISBN 978-0-12-646384-2.[page needed]
- ↑ "अतितापित भाप". Spirax-Sarco Engineering.
- ↑ Malhotra, Ashok (2012). भाप संपत्ति तालिकाएँ: थर्मोडायनामिक और परिवहन गुण. ISBN 978-1-479-23026-6.[page needed]
- ↑ van Loenen, Mariska C.A.; Turbett, Yzanne; Mullins, Chris E.; Feilden, Nigel E.H.; Wilson, Michael J.; Leifert, Carlo; Seel, Wendy E. (2003-11-01). "कम तापमान-कम समय के लिए मिट्टी को भाप देने से मिट्टी से पैदा होने वाले रोगजनकों, नेमाटोड कीट और खरपतवार नष्ट हो जाते हैं". European Journal of Plant Pathology (in English). 109 (9): 993–1002. doi:10.1023/B:EJPP.0000003830.49949.34. ISSN 1573-8469. S2CID 34897804.
- ↑ Wiser, Wendell H. (2000). "Energy Source Contributions to Electric Power Generation". ऊर्जा संसाधन: घटना, उत्पादन, रूपांतरण, उपयोग. Birkhäuser. p. 190. ISBN 978-0-387-98744-6.
- ↑ Bevelhymer, Carl (November 10, 2003). "भाप". Gotham Gazette.
- ↑ EP Patent Publication 2,091,572
- ↑ Song, Liyan; Wu, Jianfeng; Xi, Chuanwu (2012). "पर्यावरणीय सतहों पर बायोफिल्म्स: एक उपन्यास भाप वाष्प प्रणाली की कीटाणुशोधन प्रभावकारिता का मूल्यांकन". American Journal of Infection Control. 40 (10): 926–30. doi:10.1016/j.ajic.2011.11.013. PMID 22418602.
- ↑ "भाप क्यों?". Sioux Corporation Website. Sioux Corporation. Retrieved 24 September 2015.
बाहरी कड़ियाँ
- Thermophysical Properties of Fluid Systems, Steam Tables & Charts by National Institute of Standards and Technology, NIST
