蒸気の乾度

乾度とは何ですか？

蒸気が、その特定の圧力での温度が沸点と等しい場合、その蒸気は乾燥飽和蒸気と呼ばれます。実際には乾燥飽和蒸気を生成することは困難であり、蒸気にはしばしば水滴が含まれています。したがって、ボイラーのドラムで生成される蒸気はしばしば湿っており、一部の水分を含んでいます。蒸気の水分含量が質量比で7%の場合、蒸気の乾度は0.93となり、これは蒸気が93%乾燥していることを意味します。
湿った蒸気の蒸発エンタルピーは、特定のエンタルピー (hfg) と乾度 (x) の積として表現されます。湿った蒸気と乾燥飽和蒸気の熱量は異なります。乾燥飽和蒸気の方が湿った蒸気よりも高い熱量（使用可能なエネルギー）を持っています。

実際の蒸発エンタルピー
湿った蒸気の実際の総エンタルピー
ここで、hf は液体エンタルピーです。
水の密度は蒸気よりも高いため、水の比容積は蒸気の比容積よりもはるかに小さいです。
したがって、湿った蒸気中の水滴はほとんどスペースを占めず、湿った蒸気の比容積は乾燥蒸気よりも小さく、以下の式で与えられます：
実際の比容積 = x vg
ここで、vg は乾燥飽和蒸気の比容積です。

蒸気相図

異なる圧力範囲に対応するエンタルピーと温度の関係は、相図でグラフィカルに表されます。

相図上の液体エンタルピー (hf)

水が大気圧下の飽和温度まで0oCから加熱されると、すべての液体エンタルピー hf を受け取るまで飽和液体線に従い、相図上で (A-B) で表されます。

飽和蒸気のエンタルピー (hfg)

さらに熱を加えると、相が飽和蒸気に変わり、これは相図上で (hfg) つまり B-C で表されます。

乾度 (x)

熱を加えると、液体は液体から蒸気に相を変化させ始め、混合物の乾度は増加し、つまり1に向かって移動します。相図では、B-C 線の真ん中で混合物の乾度は0.5です。同様に、相図上の C 点では乾度の値は1です。

C-D 線

C 点は飽和蒸気線上にあり、これ以上の熱を加えると蒸気温度が上昇し、つまり過熱蒸気の開始を C – D 線で表します。

液体ゾーン

飽和液体線の左側の領域。

過熱ゾーン

飽和蒸気線の右側の領域。

二相ゾーン

飽和液体線と飽和蒸気線の間の領域は液体と蒸気の混合物です。さまざまな乾度を持つ混合物。

臨界点

飽和液体線と飽和蒸気線が交わる頂点です。臨界点では蒸発エンタルピーがゼロになります。つまり、水は臨界点で直接蒸気に変わり、その後も同様です。
液体が達成または存在できる最大温度は臨界点と同等です。

臨界点パラメータ

温度 374.15oC、圧力 221.2 bar、これらの値を超えるものは超臨界値であり、ランキンサイクルの効率向上に役立ちます。

フラッシュ蒸気

フラッシュ蒸気とは何か？

フラッシュ蒸気は、水の圧力を高圧から低圧に減らすときに生成されます。このとき、水の温度は低圧での飽和温度よりも高くなります。したがって、この余剰の熱エネルギーは低圧で放出され、泡となってフラッシュし、生成された蒸気が「フラッシュ蒸気」です。

蒸気のフラッシング