Dampfgrundlagen: überhitzter Dampf
Überhitzter Dampf ist die perfekte Ergänzung für Anwendungen wie Trocknen, Reinigen oder Aushärten. Informieren Sie sich noch heute über die Vorteile und werden Sie Dampfexperte.
Überhitzter Dampf ist eine weitere Art von Dampf wie gesättigter oder ungesättigter Dampf. Diese Art von Dampf entsteht, wenn dieser über den Siedepunkt hinaus erhitzt wird. Dadurch ist die Dampftemperatur höher (und die Dichte geringer). Diese Art wird hauptsächlich für die Stromerzeugung und in Dampfturbinen verwendet.
Gesättigter Dampf ist in der Praxis niemals zu 100 % trocken. Er enthält in der Regel 3–5 % Feuchtigkeit. Dadurch besteht das Risiko einer geringeren Wirkungsgrades bei der Wärmeübertragung oder sogar der Korrosion von Rohren. Im überhitzten Dampf ist jedoch keine Feuchtigkeit vorhanden. Und damit ist er die perfekte Ergänzung für Anwendungen wie Trocknen, Reinigen oder Aushärten.
Überhitzter Dampf und gesättigter Dampf: Was ist der Unterschied?
Wenn gesättigter Dampf über den Siedepunkt hinaus erhitzt wird, entsteht überhitzter Dampf. Während dieses Vorgangs wird der eigentliche Dampf von den verbleibenden Wassertropfen getrennt. Es gibt also einige Unterschiede zwischen überhitztem Dampf und gesättigtem Dampf.
Druck-Temperatur-Verhältnis
Im Gegensatz zu gesättigtem Dampf steht überhitzter Dampf nicht in direktem Verhältnis zu Druck und Temperatur. Das bedeutet, dass überhitzter Dampf bei vielen Temperaturen vorliegen kann. Er wird z. B. durch den Druck und einen Grad der Überhitzung ausgedrückt (= Grad über der Temperatur von gesättigtem Dampf).
Senken der Temperatur
Im Vergleich zu gesättigtem Dampf weist überhitzter Dampf auch eine geringere Dichte auf. Wenn die Temperatur von gesättigtem Dampf gesenkt wird, kehrt er wieder in den flüssigen Zustand zurück, einschließlich Wassertropfen. Das ist bei überhitztem Dampf nicht der Fall.
Verwendung in der Praxis
Je nach Anwendung benötigen Sie eine andere Art von Dampf. Diese Tabelle gibt Ihnen einen schnellen Überblick über die geeignetste Art von Dampf für jede Anwendung. Aber es gibt natürlich einige Nuancen! Mehr dazu erfahren Sie in diesem Artikel.
Anwendung |
Gesättigter Dampf |
Überhitzter Dampf |
Aufheizen |
V |
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Sterilisierung |
V |
X |
Trocknen |
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V |
Abscheidung |
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V |
Reinigen |
X |
V |
Desinfizierung |
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V |
Katalysierung (Dampfreformierung) |
|
V |
Wie wird überhitzter Dampf erzeugt?
Überhitzter Dampf entsteht, wenn gesättigter Dampf aus der Trommel des Kessels in einen als Überhitzer bezeichneten zusätzlichen Heizbereich strömt. Es ist die zusätzliche Erhitzung, die gesättigten Dampf in überhitzten Dampf umwandelt. Überhitzter Dampf und Wasser können nicht gleichzeitig vorliegen, weil die Wärme das Wasser zum Verdunsten bringt. Daher muss überhitzter Dampf außerhalb der Haupttrommel des Kessels erzeugt werden.
Überhitzter Dampf wird in mehreren Phasen erzeugt
Vor- und Nachteile von überhitztem Dampf
Wir haben bereits erwähnt, dass im überhitzten Dampf keine Feuchtigkeit vorhanden ist. Das ist aus mehreren Gründen wichtig:
- Keine Feuchtigkeit erhöht den Wirkungsgrad des Kessels.
- Die Gefahr von Korrosion oder Wasserschlag sinkt.
Darüber hinaus hat überhitzter Dampf noch einige weitere Vorteile:
- Hohe Temperatur bei normalem Druck
- Da hohe Temperaturen ohne hohen Druck erreicht werden können, sind einfache Rohrleitungen geeignet. Hohe Temperaturen können unabhängig von den Spezifikationen des Druckbehälters oder Kessels erreicht werden.
- Extrem hohe Wärmeleitfähigkeit
- Überhitzter Dampf bietet eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Heißluft. Grund hierfür ist eine hohe Wärmekapazität pro Volumeneinheit.
- Sauerstoffarme Bedingungen
- Überhitzter Dampf ist ein Gas mit niedrigem Sauerstoffgehalt, was die Oxidation von beheizten Gegenständen verhindert und die Wahrscheinlichkeit von Bränden oder Explosionen senkt.
Was ist Korrosion bei der Dampferzeugung?
Wenn Dampf in der Kesseltrommel entsteht, hinterlässt er einige Verunreinigungen. Und wenn der Dampf nass ist, lösen sich diese Verunreinigungen in den Wassertropfen. Dadurch gelangen die Verunreinigungen in das Dampfnetz und die Anlagen. Dieses Kondensat kann Schäden durch Erosion oder kohlensäurebedingte Korrosion verursachen.
Was bedeutet Wasserschlag?
Als Wasserschlag bezeichnet man das Phänomen, wenn eine in Bewegung befindliche Flüssigkeit einen Druckstoß oder eine Druckwelle verursacht. Es wird auch als hydraulischer Stoß bezeichnet. Bei Dampf bedeutet das eine Ansammlung von Kondensat, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt und auf die Rohre trifft. Das kann verschiedene Probleme verursachen, von Lärm und Vibrationen bis hin zum Reißen oder Kollabieren von Rohrleitungen. Es gibt Möglichkeiten, diese Auswirkungen zu verringern oder zu vermeiden, wie z. B. der Einsatz des richtigen Dampfes für jede Anwendung. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Abblasventilen.
Es gibt auch einige Nachteile von überhitztem Dampf, vor allem, wenn Sie ihn zum Heizen verwenden möchten:
- Niedriger Wärmeübergangskoeffizient
- Dies führt zu einer geringeren Produktivität und einer größeren erforderlichen Fläche zur Wärmeübertragung.
- Schwankende Dampftemperatur, selbst bei konstantem Druck
- Überhitzter Dampf muss eine hohe Geschwindigkeit aufrechterhalten. Andernfalls sinken die Temperaturen mit dem Verlust der Wärme.
- Verwendung fühlbarer Wärme zur Wärmeübertragung
- Das bedeutet, dass sich die sinkende Temperatur negativ auf die Produktqualität auswirken kann.
- Temperaturen können extrem hoch sein
- Sie benötigen keine speziellen Rohrleitungen, da überhitzter Dampf mit normalem Druck arbeitet. Da die Temperaturen jedoch extrem hoch werden können, benötigen Sie möglicherweise stärkere Baumaterialien. Und das erfordert eine höhere Anfangsinvestition in Anlageteile.
Was ist der Wärmeübergangskoeffizient?
Der Wärmeübertragungskoeffizient dient der Berechnung der Qualität der Wärmeübertragung. Zuvor haben wir geschrieben: „Ein hoher Wärmeübertragungskoeffizient erfordert eine kleine Heizfläche, was zu einer geringeren Anfangsinvestition in Anlagenteile führt.“ Da mehr Wasser zu gesättigtem Dampf verdampft ist, hat der Dampf auch mehr latente Wärme absorbiert. Dadurch ist mehr Wärme in derselben Masse enthalten. Und so kann der Dampf mehr Arbeit leisten.
Zusammenfassung
- Überhitzter Dampf ist Dampf, der über den Siedepunkt hinaus erhitzt wird.
- Überhitzter Dampf hat eine höhere Temperatur und eine geringere Dichte.
- Er wird hauptsächlich zur Stromerzeugung und in Dampfturbinen verwendet. Dadurch ist er perfekt für Anwendungen wie Trocknen, Reinigen oder Aushärten geeignet. Er kann jedoch nicht zum Sterilisieren verwendet werden.
- Überhitzter Dampf enthält keine Feuchtigkeit. Das macht ihn ideal für Prozesse, die keine Feuchtigkeit vertragen. Außerdem verringert er die Gefahr von Korrosion oder Wasserschlag.
- Zwischen Druck und Temperatur besteht kein direkter Zusammenhang. Im Gegensatz zu gesättigtem Dampf kann überhitzter Dampf in einem großen Temperaturbereich vorliegen.
- Der Grad der Überhitzung ist der Grad über der Temperatur des gesättigten Dampfes.
- Eine Senkung der Temperatur von überhitztem Dampf führt nicht dazu, dass er wieder in den flüssigen Zustand zurückkehrt, wie dies bei gesättigtem Dampf der Fall ist.
Die drei Hauptvorteile von überhitztem Dampf sind:
- Hohe Temperaturen bei normalem Druck: Sie können also einfache Rohrleitungen verwenden.
- Extrem hohe Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Heißluft aufgrund der hohen Kapazität pro Volumeneinheit.
- Sauerstoffarme Bedingungen: Verhindert Oxidation und verringert die Wahrscheinlichkeit von Bränden oder Explosionen
