Basisprincipes van stoom: oververhitte stoom
Oververhitte stoom is de perfecte oplossing voor toepassingen zoals drogen, reinigen en uitharden. Ontdek vandaag nog de voordelen en wordt een expert op het gebied van stoom.
Oververhitte stoom is een soort stoom, zoals verzadigde of onverzadigde stoom. Deze stoom wordt verkregen door de stoom tot boven het kookpunt te verwarmen. Hierdoor is de stoomtemperatuur hoger (en de dichtheid lager). Dit type wordt voornamelijk gebruikt voor energieopwekking en in stoomturbines.
Verzadigde stoom is in de praktijk nooit 100% droog. Het bevat meestal 3–5% waterdeeltjes. Hierdoor bestaat het risico op een lager rendement van de warmteoverdracht of zelfs leidingcorrosie. Maar oververhitte stoom heeft juist geen waterdeeltjes en is dus de perfecte oplossing voor toepassingen zoals drogen, reinigen en uitharden.
Oververhitte versus verzadigde stoom: wat is het verschil?
Wanneer verzadigde stoom tot boven het kookpunt wordt verwarmd, ontstaat oververhitte stoom. Tijdens dat proces wordt de stoomdamp gescheiden van de resterende waterdruppels. Er zijn dus een aantal verschillen tussen oververhitte en verzadigde stoom.
Verband tussen druk en temperatuur
In tegenstelling tot verzadigde stoom is er bij oververhitte stoom geen direct verband tussen druk en temperatuur. Dit betekent dat oververhitte stoom bij een groot temperatuurbereik kan bestaan. Gewoonlijk wordt dit bepaald door de druk en de mate van oververhitting (het aantal graden boven de temperatuur van verzadigde stoom).
De temperatuur verlagen
Vergeleken met verzadigde stoom heeft oververhitte stoom ook een lagere dichtheid. Door de temperatuur van verzadigde stoom te verlagen, keert deze terug naar de vloeibare toestand, inclusief waterdruppels. Dit is niet het geval bij oververhitte stoom.
Gebruik in toepassingen
De soort stoom die u nodig hebt, is afhankelijk van de toepassing. Deze tabel geeft u een snel overzicht van welk soort stoom geschikt is bij welke toepassing. Al zijn er natuurlijk wel wat nuances! U leest er meer over in dit artikel.
Toepassing |
Verzadigde stoom |
Oververhitte stoom |
Verwarmen |
V |
|
Steriliseren |
V |
X |
Drogen |
|
V |
Strippen |
|
V |
Reinigen |
X |
V |
Reinigen |
|
V |
Katalyseren (stoomreforming) |
|
V |
Hoe wordt oververhitte stoom gemaakt?
Oververhitte stoom ontstaat wanneer verzadigde stoom uit de drum van de ketel stroomt in een secundair verwarmingsgebied, een oververhitter genaamd. De secundaire verwarming zet verzadigde stoom om in oververhitte stoom. Oververhitte stoom en water kunnen niet naast elkaar bestaan omdat het water door de hitte verdampt. Daarom moet oververhitte stoom buiten de trommel van de hoofdketel worden gecreëerd.
Oververhitte stoom wordt in verschillende fasen gecreëerd
Voor- en nadelen van oververhitte stoom
We hebben al gezegd dat er geen vocht in oververhitte stoom zit. Dat is om een aantal redenen belangrijk:
- Doordat er geen vocht is, wordt de efficiëntie van de ketel verhoogd.
- Het verkleint de kans op corrosie en het optreden van waterslag.
Daarnaast heeft oververhitte stoom een aantal andere voordelen:
- Hoge temperatuur bij een normale druk
- Omdat u hoge temperaturen kunt bereiken zonder een hoge druk te gebruiken, is er slechts eenvoudig leidingwerk nodig. Hoge temperaturen kunnen dus worden bereikt ongeacht de specificaties van het drukvat of de ketel.
- Extreem hoge thermische geleidbaarheid
- Oververhitte stoom biedt een extreem hoge thermische geleidbaarheid in vergelijking met hete lucht. De reden hiervoor is dat deze stoom een hoge thermische capaciteit per volume-eenheid heeft.
- Omstandigheden met weinig zuurstof
- Oververhitte stoom is een gas met een laag zuurstofniveau. Dit voorkomt oxidatie van verwarmde voorwerpen en verkleint de kans op brand en explosies.
Wat betekent corrosie bij het genereren van stoom?
Wanneer stoom uit de keteltrommel verdampt, blijven er wat onzuiverheden achter. En als stoom nat is, lossen deze onzuiverheden op in de waterdruppels. Hierdoor worden de onzuiverheden meegevoerd door de stoomleidingen naar de apparatuur. Deze condensaat kan schade veroorzaken door erosie of carbonische corrosie.
Wat is waterslag?
Waterslag is het fenomeen wanneer vloeistof in beweging een drukstoot of golf veroorzaakt. Het wordt ook wel hydraulische schok genoemd. In het geval van stoom ontstaat er een hoopje condensaat dat zich met hoge snelheid verplaatst en de leidingen raakt. Het kan verschillende problemen veroorzaken, van geluid en trillingen tot breuk of instorting van de leiding. Er zijn manieren om deze knelpunten te voorkomen of te verminderen, zoals het gebruik van de juiste stoom voor de juiste toepassing of het gebruik van afblaaskleppen.
Er zijn ook enkele nadelen van oververhitte stoom, vooral als u deze stoom wilt gebruiken voor verwarming:
- Lage warmteoverdrachtscoëfficiënt
- Hierdoor is de efficiëntie lager en is er een groter oppervlak voor warmteoverdracht vereist.
- Variabele stoomtemperatuur, zelfs bij een constante druk
- Oververhitte stoom moet een hoge snelheid behouden, anders zal de temperatuur dalen omdat er warmte verloren gaat.
- Voelbare warmte wordt gebruikt om warmte over te dragen
- Dit betekent dat wanneer de temperatuur daalt, dit een negatieve invloed kan hebben op de productkwaliteit.
- Temperaturen kunnen extreem hoog zijn
- U hebt geen speciaal leidingwerk nodig omdat oververhitte stoom op een regulier drukniveau werkt. Maar doordat de temperaturen extreem hoog kunnen liggen, zijn er mogelijk sterkere constructiematerialen nodig. En dat vereist een hogere investering in de apparatuur.
Wat is de warmteoverdrachtscoëfficiënt?
We gebruiken de warmteoverdrachtscoëfficiënt om te berekenen hoe goed warmte wordt overgedragen. We hebben al gezegd dat een hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt een klein warmteoppervlak vereist en dat hierdoor een hogere investering in de apparatuur nodig is. Omdat meer water is verdampt tot verzadigde stoom, heeft de stoom ook meer latente warmte geabsorbeerd. Als gevolg daarvan bevat dezelfde massa meer warmte. Daardoor kunt u met deze stoom meer werk verzetten.
Conclusie
- Oververhitte stoom is stoom die tot boven het kookpunt wordt verwarmd.
- Oververhitte stoom heeft een hogere temperatuur en een lagere dichtheid.
- Deze stoom wordt voornamelijk gebruikt voor energieopwekking en in stoomturbines, en is daarmee bij uitstek geschikt voor toepassingen zoals drogen, reinigen en uitharden. Maar oververhitte stoom is niet geschikt voor sterilisatie.
- Oververhitte stoom bevat geen vocht en is daarmee zeer geschikt voor processen waarin geen vocht is toegestaan. Bovendien vermindert deze stoom de kans op corrosie of waterslag.
- Er is geen direct verband tussen druk en temperatuur. Daarom kan oververhitte stoom in tegenstelling tot verzadigde stoom bij een groot temperatuurbereik bestaan.
- De mate van oververhitting is het aantal graden boven de verzadigde stoomtemperatuur.
- Wanneer de temperatuur van oververhitte stoom wordt verlaagd, keert deze niet terug naar een vloeibare toestand, wat bij verzadigde stoom wel het geval is.
De drie belangrijkste voordelen van oververhitte stoom zijn:
- Hoge temperaturen bij normale druk, waardoor eenvoudig leidingwerk kan worden gebruikt.
- Extreem hoge thermische geleidbaarheid in vergelijking met hete lucht vanwege de hoge capaciteit per volume-eenheid.
- Omstandigheden met weinig zuurstof: voorkomen van oxidatie en verkleinen van de kans op brand of explosies
