蒸汽质量检测介绍（三）——干度值测试

arti2017

背景知识

湿蒸汽是不可取的，因为它的能量比干蒸汽少，更重要的是会导致湿负荷。用于无菌产品的包装可防止干燥时再次感染，但其细菌滞留性能会受到水分的不利影响。湿负荷可以被认为是未消毒的。蒸汽中存在的水分量由干度分数测量，干度分数与存在的潜热量成正比。干度分数描述了蒸汽的干燥程度，值为1表示蒸汽干燥度为100，因此不含夹带水分。干度为0.99的蒸汽由99%的蒸汽和1%的水组成。同样，干度为0.95的蒸汽由95%的蒸汽和5%的水组成。如果我们测量干度分数为0.99的蒸汽中存在的潜热，我们会发现它拥有潜热全商的99%。通过确定蒸汽中存在的潜热量，我们可以确定其干度分数。

量热法

通过将样品冷凝在具有已知起始温度的已知体积的水中来测量蒸汽中的潜热。水质量的增加代表用于将水加热到新的更高温度的蒸汽量。通过这个简单的练习，我们可以计算蒸汽中的能量。如果我们还测量蒸汽供应的温度，我们可以从蒸汽表中确定蒸汽100%干燥时将存在的潜热。通过比较这两个值，我们确定了蒸汽样品的干度分数。由于蒸汽仅从管道中心采样，并且没有考虑管壁上的水分或管道底部的冷凝水，因此测试被视为近似值而不是绝对值。因此，测试方法不使用术语干度分数，而是使用术语干度值，并且在描述灭菌蒸汽的测试结果时始终使用此术语。HTM 2010提供的计算考虑了测试套件的热损失，通过使用取决于所用测试设备的常数。使用SQ1便携式蒸汽质量测试套件时，该常数经过修改，以考虑不锈钢真空瓶和浸管结构。此变化在手册的计算和软盘上提供的Excel计算中有详细说明。EN 285没有指定应使用的测试设备的构造，也没有提供有关如何计算常数的任何信息。

验收标准

对于多孔载荷，蒸汽的干燥值应等于或大于 0.9，对于加工金属载荷，蒸汽的干燥值应等于或大于 0.95。这总是意味着后一个限制是适用的。无论如何，在工厂蒸汽方面，含有5%水分的蒸汽将被视为质量差，干燥度值为0.99通常被认为是可以接受的。

方法学问题

不合格结果通常是由于未严格遵守测试方法引起的。如果测试点与指示不符，则很容易导致问题。同样，通过安装阀门和/或附加管件等对测试点的修改可能会导致遇到额外的热损失，而计算中没有考虑到这些损失。

烧瓶内的起始和结束温度应通过搅拌烧瓶和水直到达到恒定值来确定。当水温达到80℃时，应完成测试。如果温度较高或发生局部沸腾，能量将以蒸汽从烧瓶中排出的形式损失，并获得误导性结果。为避免这种情况，烧瓶应在测试过程中不断但轻轻搅拌，并且最好在达到80o C限制之前而不是之后完成测试。会发现，测试后躁动的影响往往会导致温度升高而不是降低。使用护套温度传感探头会导致温度微小变化的响应时间相对较慢，并且必须允许传感器稳定的时间。

如果测试进行得太慢，随着时间的推移，热损失往往会增加并产生更大的影响。皮托管的目的只是为真空高射炮提供受控的蒸汽流量。根据我们的经验，使用比标准测试方法指定的尺寸大一的皮托管将提供适当快速的测试以避免此类问题。如果烧瓶中的水不允许沸腾并且热量以蒸汽/蒸汽的形式从系统中散失，则皮托管的尺寸无关紧要。当我们进行测试时，我们的目标是在10分钟内完成测试。

质量测量时应格外小心，称重设备必须区分为0.1g。如果水滴足够，则不受蒸汽加热效应影响的烧瓶表面上的水滴会影响结果。在两次测试之间，建议烧瓶内部和外部干燥，并以不会溅到烧瓶外表面上的方式添加淡水。搅拌烧瓶时，应注意防止任何影响测试结果的水损失。

应记录蒸汽供应的温度，以便在测试期间计算其平均温度。虽然蒸汽供应的压力预计波动不会超过10%（EN 285），但任何未记录的波动都会导致产生误导性结果。

湿蒸汽的原因 – 工厂蒸汽

湿蒸汽可能是由于高要求导致锅炉压降过大引起的。随着压力的下降，蒸汽气泡的大小增加，反过来增加锅炉中的水量，使其更接近蒸汽出口。蒸汽气泡尺寸的增加导致更具侵略性的沸腾作用，这导致更多/更大的水滴离开水面并进入蒸汽空间，从而被带入蒸汽中。

低压蒸汽比高压蒸汽占用更多的空间，减压的进一步影响是增加蒸汽离开锅炉的速度。这可以达到这样的速度，以至于它将带走一些锅炉水与蒸汽。

锅炉水中的某些污染物会导致水面形成泡沫，再次使水分进入蒸汽供应。

一旦进入分配系统，蒸汽的质量可能会因热损失导致进一步冷凝而恶化。为了尽量减少这种劣化，蒸汽分配系统应隔热良好，并配备设计和安装良好的冷凝水去除系统（蒸汽疏水阀和分离器）。管道应始终向蒸汽疏水阀倾斜。导致湿蒸汽的一个常见问题是管道下垂的地方。这允许水袋积聚，直到它们足够大以阻塞蒸汽管道，导致增加的蒸汽速度将它们带到离散蛞蝓的使用点。

湿蒸汽的原因 – 纯/清洁蒸汽

清洁/纯蒸汽发生器产生的无热原蒸汽应为干饱和蒸汽（干度值为1）。也就是说，它应该是干燥的，并且处于饱和温度（给定压力的沸点）。纯蒸汽发生器通常配有压力维持阀，可防止压力下降过大，从而防止蒸汽携带水。该阀将通过以牺牲分配系统为代价来保持发电机的内部压力来防止发电机的压降。与工厂蒸汽一样，其质量只会在上述蒸汽分配系统中恶化，其中相同的设计要求适用于绝缘和冷凝水去除。