過熱蒸気と飽和蒸気の違い

蒸気は、あらゆる洗濯工場にとって不可欠な熱源です。では、過熱蒸気と飽和蒸気の違いは何でしょうか？その違いは、熱力学的状態にあります。

飽和蒸気

飽和蒸気とは、ある圧力下で液体と気体が平衡状態で共存している状態を指します。この状態では、液体は蒸発し続け、気体は凝縮し続け、最終的に両者が動的平衡に達します。その時点で、蒸気の温度と圧力は一定になります。スチーム圧力と圧力は固定されています。これらは飽和温度と飽和圧力と呼ばれます。平衡状態の初期では、蒸気は湿潤飽和蒸気です。加熱を続けると、飽和水中の水がすべて蒸発した後、蒸気は乾潤飽和蒸気になります。湿潤飽和から乾潤飽和への蒸気の温度は変わりません。湿潤飽和から乾潤飽和への過程で蒸気の温度は上昇しません。一定の圧力で、乾潤飽和蒸気をさらに加熱すると、温度が上昇して過熱蒸気になります。過熱蒸気には液滴や液霧は含まれておらず、実際の気体です。

❑ 例

簡単に言うと：

● ある一定の圧力下では、水は沸騰するまで加熱されると蒸発し始め、徐々に蒸気になります。このとき、蒸気の温度は飽和温度に等しくなります。この温度は圧力に関係しています。圧力が高いほど飽和温度は高くなります。逆に、圧力が低いほど飽和温度は低くなります。圧力が0.10MPaのとき、飽和温度は99.09℃です。圧力が4.05MPaのとき、飽和温度は249.18℃です。圧力が10.13MPaのとき、飽和温度は309.53℃です。

過熱蒸気

飽和蒸気をさらに加熱すると、温度は上昇し続け、この圧力における飽和温度を超えます。飽和温度を超えたこの蒸気を過熱蒸気と呼びます。この状態では、蒸気の温度と圧力はもはや一定ではなく、熱量が増加すると、それらも増加します。過熱蒸気は、より高い熱エネルギーと熱容量を持っています。

❑ 欠点

しかし、実際の使用においては、過熱蒸気を用いた加熱は比較的非効率的である。これは、過熱蒸気を飽和温度まで冷却して蒸発エンタルピーを放出する必要があるためである。過熱蒸気を飽和温度まで冷却する際に放出される熱量は、蒸発エンタルピーに比べて非常に小さい。

●蒸気の過熱度が非常に小さい場合、この少量の熱は比較的容易に放出されます。しかし、過熱度が非常に高い場合、冷却時間ははるかに長くなります。この間、放出できる熱量はごくわずかです。

実際の熱交換装置では、過熱蒸気を使用すると、熱交換装置内部に乾いた壁が形成されます。この部分にはすぐにスケールが付着し、配管壁の過熱を引き起こし、配管の破損につながります。したがって、同じ圧力下では過熱蒸気の温度は飽和蒸気よりも高いものの、その加熱能力は飽和蒸気よりも低くなります。

結論

実際の生産工程において、洗濯工場が発電所から供給される高温高圧の過熱蒸気を使用する場合、まず過熱蒸気を減圧・冷却装置を通して飽和蒸気に変換してからでないと使用できない。過熱蒸気は飽和状態まで冷却されて初めて、最も有効な潜熱を放出することができる。