Buharla İlgili Temel Bilgiler: Aşırı ısıtılmış buhar
Aşırı ısıtılmış buhar; kurutma, temizleme veya kürleme gibi uygulamalar için idealdir. Avantajlarını hemen öğrenin ve bir buhar uzmanı olun.
Aşırı ısıtılmış buhar, doymuş veya doymamış buhar gibi bir başka buhar türüdür. Bu tür bir buhar, kaynama noktasının üzerinde ısıtma ile elde edilir. Sonuç olarak, buhar sıcaklığı daha yüksektir (yoğunluk daha düşüktür). Bu tip buhar, temel olarak güç üretimi ve buhar türbinlerinde kullanılır.
Doymuş buhar, pratikte asla %100 kuru değildir. Genellikle %3 - %5 ıslaklık içerir. Bu da daha düşük ısı aktarımı verimliliği ve hatta boru korozyonu riski oluşturur. Ancak aşırı ısıtılmış buharda nem eksikliği vardır. Bu sayede kurutma, temizleme veya kürleme gibi uygulamalar için mükemmel bir seçenektir.
Aşırı ısıtılmış ile doymuş buhar arasındaki fark nedir?
Doymuş buharı kaynama noktasının üzerinde ısıttığınızda aşırı ısıtılmış buhar elde edersiniz. Bu işlem sırasında buhar gazını, kalan su damlacıklarından ayırırsınız. Aşırı ısıtılmış ve doymuş buhar arasında bu şekilde birkaç fark vardır.
Basınç ve sıcaklık ilişkisi
Doymuş buharın aksine, aşırı ısıtılmış buharın basınç ve sıcaklık ile doğrudan bir ilişkisi yoktur. Bu, aşırı ısıtılmış buharın çok çeşitli sıcaklıklarda bulunabileceği anlamına gelir. Genel itibarıyla basınç ve aşırı ısınma derecesi (= doymuş buhar sıcaklığının üzerindeki derece) ile belirtilir.
Sıcaklığın düşürülmesi
Doymuş buhara kıyasla, aşırı ısıtılmış buhar da daha düşük bir yoğunluğa sahiptir. Doymuş buharın sıcaklığının düşürülmesi, su damlaları da dahil olmak üzere sıvı haline geri döndürecektir. Bu, aşırı ısıtılmış buhar için geçerli değildir.
Uygulamalarda kullanım
Uygulamaya bağlı olarak farklı bir buhar türüne ihtiyacınız olacaktır. Bu tabloda, her uygulama için tercih edilen buhar türü hakkında hızlı bir genel bakış sunulmaktadır. Ama elbette bazı nüanslar vardır. Bu makalede bu konular hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Uygulama |
Doymuş buhar |
Aşırı ısıtılmış buhar |
Isıtma |
V |
|
Sterilize Etme |
V |
X |
Kurutma |
|
V |
Sıyırma |
|
V |
Temizleme |
X |
V |
Dezenfekte Etme |
|
V |
Katalizasyon (Buhar dönüştürme) |
|
V |
Aşırı ısıtılmış buhar nasıl elde edilir?
Doymuş buharın, kazanın tamburundan aşırı ısıtıcı adı verilen ikincil bir ısıtma alanına aktarılmasıyla aşırı ısıtılmış buhar elde edilir. Doymuş buharı aşırı ısıtılmış buhara dönüştüren işlem, ikincil ısıtmadır. Aşırı ısıtılmış buhar ve su, ısı buharlaşmaya neden olacağı için bir arada bulunamaz. Bu nedenle, aşırı ısıtılmış buhar, ana kazan tamburunun dışında oluşturulmalıdır.
Aşırı ısıtılmış buhar, birkaç aşamayla elde edilir
Aşırı ısıtılmış buharın avantajları ve dezavantajları
Aşırı ısıtılmış buharda nem bulunmadığından bahsetmiştik. Bu, birkaç nedenden dolayı önemlidir:
- Nem bulunmaması, kazanın verimliliğini artırır.
- Korozyon veya su darbesi oluşma olasılığını azaltır.
Bunlar dışında, aşırı ısıtılmış buhar başka avantajlara da sahiptir:
- Normal basınçta yüksek sıcaklık
- Yüksek basınç uygulamadan yüksek sıcaklıklara ulaşabildiğiniz için boru tesisatı zorluk çıkarmaz. Basınçlı tank veya kazanın teknik özelliklerine bakılmaksızın yüksek sıcaklıklara ulaşılabilir.
- Son derece yüksek termal iletkenlik
- Aşırı ısınan buhar, sıcak havaya kıyasla son derece yüksek termal iletkenlik sunar. Bunun nedeni, birim hacim başına yüksek termal kapasiteye sahip olmasıdır.
- Düşük oksijen koşulları
- Aşırı ısıtılmış buhar, düşük oksijen seviyelerine sahip bir gazdır. Bu da ısıtılmış öğelerin oksitlenmesini önler ve yangın veya patlama olasılığını azaltır.
Buhar üretiminde korozyon nedir?
Buhar, kazan tamburundan buharlaştığında, bir miktar yabancı madde birikir. Buhar ıslakken, bu yabancı maddeler su damlacıklarının içinde çözündürülür. Sonuç olarak, yabancı maddeler buhar ağına ve ekipmana taşınır. Bu kondens, erozyon veya karbonik korozyon nedeniyle hasara neden olabilir.
Su darbesi nedir?
Su darbesi, hareket halindeki sıvının bir basınç dalgalanmasına veya dalgaya neden olduğu durumdur. Hidrolik şok olarak da bilinir. Buhar söz konusu olduğunda, boru tesisatına çarpan ve yüksek hızda hareket eden bir yoğuşma yığınıdır. Gürültü ve titreşimden borunun kopmasına veya çökmesine kadar farklı sorunlara neden olabilir. Her uygulama için doğru buharı kullanmak gibi bu etkileri önlemenin veya azaltmanın yolları olmakla birlikte, diğerlerinin yanı sıra boşaltma vanaları kullanmak gibi başka yöntemler de vardır.
Isıtma için kullanmak istiyorsanız aşırı ısıtılmış buharın bazı dezavantajları da vardır:
- Düşük ısı aktarımı katsayısı
- Bu da üretkenliğin azalmasına ve daha geniş bir ısı aktarım yüzeyi alanına ihtiyaç duyulmasına neden olur.
- Sabit basınçta bile değişken buhar sıcaklığı
- Aşırı ısınan buharın yüksek bir hızı muhafaza etmesi gerekir. Aksi takdirde ısı kaybolduğunda sıcaklıklar düşer.
- Isıyı aktarmak için kullanılan duyulur ısı
- Bu, sıcaklık düştüğünde ürün kalitesi üzerinde olumsuz bir etkisi olabileceği anlamına gelir.
- Sıcaklıklar aşırı yüksek olabilir
- Aşırı ısıtılmış buhar normal basınçta çalıştığı için özel bir boru tesisatına ihtiyacını yoktur. Ancak sıcaklıklar çok yüksek olabileceğinden daha güçlü yapı malzemelerine ihtiyacınız olabilir. Bu da daha yüksek başlangıç ekipmanı yatırımı gerektirir.
Isı aktarımı katsayısı nedir?
Isının ne kadar iyi aktarıldığını hesaplamak için ısı aktarımı katsayısını kullanırız. Daha önce, "Yüksek bir ısı transfer katsayısı, küçük bir ısı yüzeyi gerektirir. Sonuç olarak da ilk ekipman yatırımı azalır" demiştik. Daha fazla su doygun buhara dönüştüğü için buhar da gizli ısıyı emer. Sonuç olarak, aynı kütlede daha fazla ısı vardır ve ayrıca, daha fazla kullanılabilme imkanını da sunar.
Sonuç
- Aşırı ısıtılmış buhar, kaynama noktasının üzerinde ısıtılan buhardır.
- Aşırı ısıtılmış buhar daha yüksek sıcaklığa ve daha düşük yoğunluğa sahiptir.
- Genellikle güç üretiminde ve buhar türbinlerinin içerisinde kullanılır. Bu sayede kurutma, temizleme veya kürleme gibi uygulamalar için mükemmel bir seçenektir. Ancak sterilizasyon için kullanılamaz.
- Aşırı ısıtılmış buhar hiç nem içermez. Bu, nem geçirmeyen prosesler için iyi bir yaklaşım olmasını sağlar. Ayrıca, korozyon veya su darbesi olasılığını da azaltır.
- Basınç ve sıcaklık arasında doğrudan bir ilişki yoktur. Bu nedenle, doymuş buharın aksine, aşırı ısıtılmış buhar çok çeşitli sıcaklıklarda bulunabilir.
- Aşırı ısınma derecesi, doymuş buhar sıcaklığının üzerindeki derecedir.
- Aşırı ısıtılmış buharın sıcaklığının düşürülmesi, doymuş buharda olduğu gibi sıvı hale geri dönülmesine neden olmaz.
Aşırı ısıtılmış buharın 3 temel avantajı şunlardır:
- Normal basınçta yüksek sıcaklıklar: yani basit bir boru kullanabilirsiniz.
- Birim hacim başına yüksek kapasite nedeniyle sıcak havaya kıyasla son derece yüksek termal iletkenlik.
- Düşük oksijen koşulları: oksitlenmeyi önler ve yangın veya patlama olasılığını azaltır