蒸汽发生器是一种将燃料的热能或其他形式的能量转化为蒸汽的设备，广泛应用于电力生产、工业加热、供暖等领域。其核心工作原理是通过能量传递使水加热至沸腾并产生蒸汽，具体过程可分为以下几个关键环节：

一、能量输入：提供热源

蒸汽发生器的首要任务是获取能量，常见的热源包括：

-燃料燃烧：如煤炭、天然气、石油、生物质等，通过燃烧释放化学能，转化为热能。

-电加热：利用电阻丝等电热元件，将电能直接转化为热能。

-余热回收：利用工业生产、发动机排放等过程中产生的余热。

-核能：通过核裂变反应释放的热能（如核电站的蒸汽发生器）。

二、热量传递：加热工质（水）

热源产生的热量通过不同方式传递给需要加热的水（工质），主要传递方式包括：

1.传导：热量通过固体壁面（如管道、炉壁）直接传递给水。例如，燃料在燃烧室燃烧时，高温火焰将热量传递给燃烧室壁，再由壁面传递给内部的水。

2.对流：高温烟气或加热介质（如导热油）通过流动与水进行热量交换。例如，锅炉中烟气在管道外流动，水在管道内流动，两者通过管壁对流换热。

3.辐射：高温热源（如火焰）以电磁波形式直接向水辐射热量。在燃油、燃气锅炉中，火焰的辐射换热是重要的热量来源。

三、水的相变：产生蒸汽

在热量持续传递的过程中，水经历三个状态变化阶段：

1.预热阶段：冷水被加热至沸点（如标准大气压下沸点为100℃），但尚未沸腾，此时水的温度不断升高。

2.汽化阶段：达到沸点后，水吸收热量开始沸腾，从液态转化为气态（饱和蒸汽）。此过程中温度保持不变，但需要吸收大量热量（汽化潜热）。

3.过热阶段（可选）：若继续加热饱和蒸汽，蒸汽温度会超过沸点，成为**过热蒸汽**（温度高于对应压力下的饱和温度）。过热蒸汽在发电等领域可提高效率，因为其含有的热量更高。

四、蒸汽输出与控制

产生的蒸汽通过管道输送至用户端（如汽轮机、换热器、供暖设备等），同时系统需通过以下装置进行控制：

-水位控制器：保持发生器内水位稳定，避免干烧或溢水。

-压力控制器：当蒸汽压力超过设定值时，通过安全阀释放蒸汽，确保设备安全。

-温度控制器：调节热源输出（如燃料供应量、电加热功率），控制蒸汽温度或压力。

蒸汽发生器的核心逻辑是“能量转化→热量传递→水的相变”：通过热源提供能量，将热量高效传递给水，使水加热、沸腾并产生蒸汽，最终通过控制系统稳定输出满足需求的蒸汽。其设计的关键在于提高热量传递效率、保证运行安全，并根据不同热源和用途优化结构。