背景知識
濕蒸汽是不可取的,因為它的能量比干蒸汽少,更重要的是會導致濕負荷。用于無菌產品的包裝可防止干燥時再次感染,但其細菌滯留性能會受到水分的不利影響。濕負荷可以被認為是未消毒的。蒸汽中存在的水分量由干度分數測量,干度分數與存在的潛熱量成正比。干度分數描述了蒸汽的干燥程度,值為1表示蒸汽干燥度為100,因此不含夾帶水分。干度為0.99的蒸汽由99%的蒸汽和1%的水組成。同樣,干度為0.95的蒸汽由95%的蒸汽和5%的水組成。如果我們測量干度分數為0.99的蒸汽中存在的潛熱,我們會發現它擁有潛熱全商的99%。通過確定蒸汽中存在的潛熱量,我們可以確定其干度分數。
量熱法
通過將樣品冷凝在具有已知起始溫度的已知體積的水中來測量蒸汽中的潛熱。水質量的增加代表用于將水加熱到新的更高溫度的蒸汽量。通過這個簡單的練習,我們可以計算蒸汽中的能量。如果我們還測量蒸汽供應的溫度,我們可以從蒸汽表中確定蒸汽100%干燥時將存在的潛熱。通過比較這兩個值,我們確定了蒸汽樣品的干度分數。由于蒸汽僅從管道中心采樣,并且沒有考慮管壁上的水分或管道底部的冷凝水,因此測試被視為近似值而不是絕對值。因此,測試方法不使用術語干度分數,而是使用術語干度值,并且在描述滅菌蒸汽的測試結果時始終使用此術語。HTM 2010提供的計算考慮了測試套件的熱損失,通過使用取決于所用測試設備的常數。使用SQ1便攜式蒸汽質量測試套件時,該常數經過修改,以考慮不銹鋼真空瓶和浸管結構。此變化在手冊的計算和軟盤上提供的Excel計算中有詳細說明。EN 285沒有指定應使用的測試設備的構造,也沒有提供有關如何計算常數的任何信息。
驗收標準
對于多孔載荷,蒸汽的干燥值應等于或大于 0.9,對于加工金屬載荷,蒸汽的干燥值應等于或大于 0.95。這總是意味著后一個限制是適用的。無論如何,在工廠蒸汽方面,含有5%水分的蒸汽將被視為質量差,干燥度值為0.99通常被認為是可以接受的。
方法學問題
不合格結果通常是由于未嚴格遵守測試方法引起的。如果測試點與指示不符,則很容易導致問題。同樣,通過安裝閥門和/或附加管件等對測試點的修改可能會導致遇到額外的熱損失,而計算中沒有考慮到這些損失。
燒瓶內的起始和結束溫度應通過攪拌燒瓶和水直到達到恒定值來確定。當水溫達到80℃時,應完成測試。如果溫度較高或發生局部沸騰,能量將以蒸汽從燒瓶中排出的形式損失,并獲得誤導性結果。為避免這種情況,燒瓶應在測試過程中不斷但輕輕攪拌,并且最好在達到80o C限制之前而不是之后完成測試。會發現,測試后躁動的影響往往會導致溫度升高而不是降低。使用護套溫度傳感探頭會導致溫度微小變化的響應時間相對較慢,并且必須允許傳感器穩定的時間。
如果測試進行得太慢,隨著時間的推移,熱損失往往會增加并產生更大的影響。皮托管的目的只是為真空高射炮提供受控的蒸汽流量。根據我們的經驗,使用比標準測試方法指定的尺寸大一的皮托管將提供適當快速的測試以避免此類問題。如果燒瓶中的水不允許沸騰并且熱量以蒸汽/蒸汽的形式從系統中散失,則皮托管的尺寸無關緊要。當我們進行測試時,我們的目標是在10分鐘內完成測試。
質量測量時應格外小心,稱重設備必須區分為0.1g。如果水滴足夠,則不受蒸汽加熱效應影響的燒瓶表面上的水滴會影響結果。在兩次測試之間,建議燒瓶內部和外部干燥,并以不會濺到燒瓶外表面上的方式添加淡水。攪拌燒瓶時,應注意防止任何影響測試結果的水損失。
應記錄蒸汽供應的溫度,以便在測試期間計算其平均溫度。雖然蒸汽供應的壓力預計波動不會超過10%(EN 285),但任何未記錄的波動都會導致產生誤導性結果。
濕蒸汽的原因 – 工廠蒸汽
濕蒸汽可能是由于高要求導致鍋爐壓降過大引起的。隨著壓力的下降,蒸汽氣泡的大小增加,反過來增加鍋爐中的水量,使其更接近蒸汽出口。蒸汽氣泡尺寸的增加導致更具侵略性的沸騰作用,這導致更多/更大的水滴離開水面并進入蒸汽空間,從而被帶入蒸汽中。
低壓蒸汽比高壓蒸汽占用更多的空間,減壓的進一步影響是增加蒸汽離開鍋爐的速度。這可以達到這樣的速度,以至于它將帶走一些鍋爐水與蒸汽。
鍋爐水中的某些污染物會導致水面形成泡沫,再次使水分進入蒸汽供應。
一旦進入分配系統,蒸汽的質量可能會因熱損失導致進一步冷凝而惡化。為了盡量減少這種劣化,蒸汽分配系統應隔熱良好,并配備設計和安裝良好的冷凝水去除系統(蒸汽疏水閥和分離器)。管道應始終向蒸汽疏水閥傾斜。導致濕蒸汽的一個常見問題是管道下垂的地方。這允許水袋積聚,直到它們足夠大以阻塞蒸汽管道,導致增加的蒸汽速度將它們帶到離散蛞蝓的使用點。
濕蒸汽的原因 – 純/清潔蒸汽
清潔/純蒸汽發生器產生的無熱原蒸汽應為干飽和蒸汽(干度值為1)。也就是說,它應該是干燥的,并且處于飽和溫度(給定壓力的沸點)。純蒸汽發生器通常配有壓力維持閥,可防止壓力下降過大,從而防止蒸汽攜帶水。該閥將通過以犧牲分配系統為代價來保持發電機的內部壓力來防止發電機的壓降。與工廠蒸汽一樣,其質量只會在上述蒸汽分配系統中惡化,其中相同的設計要求適用于絕緣和冷凝水去除。