蒸気の基本：飽和乾燥蒸気と不飽和湿り蒸気
飽和乾燥蒸気と不飽和湿り蒸気の違いを確認します。利点は何で、使用場所はどこですか?
飽和、不飽和、乾燥、湿潤、フラッシュ、超臨界蒸気、過熱蒸気…すべての蒸気が同じとは限らないことを示すものがたくさんあります。そのため、どのタイプの蒸気が用途で必要かを定義していますか?
プロパティは、体積、圧力、温度によって異なります。これは、必要な蒸気のタイプを定義するのは用途であることを意味します。
存在する蒸気の種類とその長所と短所を見てみましょう。
飽和蒸気または乾燥蒸気
飽和蒸気または乾燥蒸気は、すべての水分子が気体状態のままになっている場合に得られる蒸気のタイプです。たとえば、準備ができたら笛を吹くやかんを例にとってみましょう。蒸気は、使用目的で圧力が制御されているため、自由に放出されるわけではありません。やかんから霧が出てくるのを見ると、乾燥蒸気です。
乾燥蒸気は冷たい大気に放出されるとエネルギーの一部を失います。そのエネルギーを外気に伝え、結露してミストとして現れます。つまり、密閉されたチャンバ内で水を加熱することで、乾燥蒸気を生成します。
蒸気温度は、その圧力の沸点の近くです。
不飽和蒸気または湿り蒸気
加熱時に蒸気が小さな水滴を吸い込むと、不飽和蒸気または湿り蒸気が発生します。蒸気ボイラーが水を加熱すると、気泡が表面を通過します。そのため、蒸気が形成されると、液体が含まれます。過熱器を使用しない限り、蒸気を部分的に湿らせるのはこの液体です。最高の蒸気ボイラーでも、3～5%の水分を含む蒸気を放出する可能性があります。
圧力と温度が水と蒸気に与える影響
一般的に、蒸気は、圧力および温度と直接関係します。
- ボイラー内の圧力が高いほど、蒸気を発生させるために必要なエネルギーが多くなります。
- 圧力が高くなると、高温で蒸気が発生します。この高温蒸気には、1 kgあたりに含まれるエネルギーが多くなります。
- 過熱蒸気はこの規則の例外です。
このグラフは、所定の温度と圧力における水（液体または気体）の状態を示しています。1 bar（正常大気圧）で水は0℃（32℉）で凍結し、100℃（212℉）で沸騰します。2 barでは、凝固点が低くなり、沸点が高くなります。
ガイドとして過熱蒸気表
蒸気表は、蒸気を扱うすべての人のために必要なツールです。その重要性は、列車で利用する時刻表、または新しい場所を走行するときのGPS上の地図と比較することができます。通常、蒸気表を使用して特定の圧力での温度を決定しますが、逆の場合もあります。
このツールは、特定のエンタルピーとボリュームも含まれていることが重要です。エンタルピーとは、1 kgに含まれるエネルギーの量です。蒸気のエンタルピーを計算するには、さまざまな状態（液体とガス）のエンタルピーを合計します。
この蒸気表は、水から過熱蒸気に移行するための圧力と温度の関係を示します
蒸気乾燥率
前述したように、蒸気ボイラーで100%乾燥蒸気を生成することはほぼ不可能です。乾燥率で実際の蒸気レベルを測定します。
蒸気に5%の水が含まれている場合、それは95%乾燥で、0.95の乾燥率であると言われています。
乾燥率は、伝達可能なエネルギーの総量に直接影響を与えます。その結果、それは加熱の質と効率に影響を与えます。
潜熱と顕熱の違いを覚えていますか?100%乾燥蒸気には、（特定の圧力で）潜熱も100%含まれています。乾燥が0%の飽和水には、顕熱のみが含まれます。
2つの違いがわからなくなった場合は、この記事でその違いを読むことができます。
蒸気を沸点以上に加熱して過熱蒸気を得ることができることを知っていましたか?
飽和蒸気とは異なり、過熱水蒸気は、温度と圧力の間に直接関係がありません。つまり、幅広い温度範囲に存在できることを意味します。加熱用途には飽和蒸気を、発電やタービンには過熱蒸気を使用します。
可能性は低いと思われますが、蒸気の乾燥は100%以上になる可能性があることをご存知でしたか?その場合は、過熱蒸気について説明します。加熱用途には飽和乾燥蒸気を使用します。一方、過熱蒸気は発電やタービンの頼りになるオプションです。
飽和（乾燥）蒸気は、以下の理由により優れた熱源となります：
- 急速で均一な加熱により、製品の品質と生産性が向上します。
- 圧力によって温度が制御されるため、迅速かつ正確に特定の温度を達成できます。
- 熱伝導率が高いため、加熱面を小さくすることができます。これにより、初期の設備費用を減らすことができます。
- 蒸気は水から発生するため、安全で清潔で低コストです。
まだ、私達は蒸気が100%乾燥していないことが分かっています。放射熱損失により、蒸気の一部が凝縮され、濡れた蒸気がさらに湿潤になり、結露も発生します。適切な機器（およびアクセサリ）で適切に管理および保守を行わないと、次のような悪影響を及ぼす可能性があります：
- 熱伝達効率に影響します。
- 配管や重要機器の腐食の原因となります。
熱伝達係数とは?
熱伝達係数を使用して、熱の伝達率を計算します。先ほど、こう書きました：「高い熱伝達係数には小さな熱表面が必要です。その結果、初期設備費が減りました」 飽和蒸気にはより多くの水が蒸発しているため、蒸気はより多くの潜熱も吸収しています。その結果、同じ質量に含まれる熱が多くなります。そのため、より多くの作業を行うことができます。
飽和（乾燥）蒸気と不飽和（湿り）蒸気の違いは何ですか?
乾燥蒸気または飽和蒸気に水滴は含まれず、密閉されたチャンバ内で水を加熱することで発生します。濡れた蒸気または不飽和蒸気には水滴が含まれています。飽和（乾燥）蒸気は加熱に最適です。不飽和（濡れ）蒸気は、適切に管理されていないと腐食や熱伝導効率の低下を引き起こす可能性があります。
乾燥率とは何ですか?
実際の乾燥蒸気を定義するために使用する尺度です。蒸気の加熱能力に影響を与えます。
