蒸汽發生器是一種將燃料的熱能或其他形式的能量轉化為蒸汽的設備，廣泛應用于電力生產、工業加熱、供暖等領域。其核心工作原理是通過能量傳遞使水加熱至沸騰并產生蒸汽，具體過程可分為以下幾個關鍵環節：

一、能量輸入：提供熱源

蒸汽發生器的首要任務是獲取能量，常見的熱源包括：

-燃料燃燒：如煤炭、天然氣、石油、生物質等，通過燃燒釋放化學能，轉化為熱能。

-電加熱：利用電阻絲等電熱元件，將電能直接轉化為熱能。

-余熱回收：利用工業生產、發動機排放等過程中產生的余熱。

-核能：通過核裂變反應釋放的熱能（如核電站的蒸汽發生器）。

二、熱量傳遞：加熱工質（水）

熱源產生的熱量通過不同方式傳遞給需要加熱的水（工質），主要傳遞方式包括：

1.傳導：熱量通過固體壁面（如管道、爐壁）直接傳遞給水。例如，燃料在燃燒室燃燒時，高溫火焰將熱量傳遞給燃燒室壁，再由壁面傳遞給內部的水。

2.對流：高溫煙氣或加熱介質（如導熱油）通過流動與水進行熱量交換。例如，鍋爐中煙氣在管道外流動，水在管道內流動，兩者通過管壁對流換熱。

3.輻射：高溫熱源（如火焰）以電磁波形式直接向水輻射熱量。在燃油、燃氣鍋爐中，火焰的輻射換熱是重要的熱量來源。

三、水的相變：產生蒸汽

在熱量持續傳遞的過程中，水經歷三個狀態變化階段：

1.預熱階段：冷水被加熱至沸點（如標準大氣壓下沸點為100℃），但尚未沸騰，此時水的溫度不斷升高。

2.汽化階段：達到沸點后，水吸收熱量開始沸騰，從液態轉化為氣態（飽和蒸汽）。此過程中溫度保持不變，但需要吸收大量熱量（汽化潛熱）。

3.過熱階段（可選）：若繼續加熱飽和蒸汽，蒸汽溫度會超過沸點，成為**過熱蒸汽**（溫度高于對應壓力下的飽和溫度）。過熱蒸汽在發電等領域可提高效率，因為其含有的熱量更高。

四、蒸汽輸出與控制

產生的蒸汽通過管道輸送至用戶端（如汽輪機、換熱器、供暖設備等），同時系統需通過以下裝置進行控制：

-水位控制器：保持發生器內水位穩定，避免干燒或溢水。

-壓力控制器：當蒸汽壓力超過設定值時，通過安全閥釋放蒸汽，確保設備安全。

-溫度控制器：調節熱源輸出（如燃料供應量、電加熱功率），控制蒸汽溫度或壓力。

蒸汽發生器的核心邏輯是“能量轉化→熱量傳遞→水的相變”：通過熱源提供能量，將熱量高效傳遞給水，使水加熱、沸騰并產生蒸汽，最終通過控制系統穩定輸出滿足需求的蒸汽。其設計的關鍵在于提高熱量傳遞效率、保證運行安全，并根據不同熱源和用途優化結構。