अतितापित भाप



सुपरहीट स्टीम दबाव  माप # निरपेक्ष, गेज और अंतर दबावों पर अपने  [[ वाष्पीकरण  ]] बिंदु से अधिक  तापमान  पर  भाप  है - शून्य संदर्भ जहां तापमान मापा जाता है।

सुपरहिट स्टीम इसलिए कुछ मात्रा में ठंडा ( आंतरिक ऊर्जा खो सकता है), जिसके परिणामस्वरूप एक  गैस  से  संतृप्त द्रव  वाष्प और  तरल  के मिश्रण में  चरण संक्रमण  (यानी संघनन) के बिना इसका तापमान कम हो जाता है। यदि असंतृप्त भाप (एक मिश्रण जिसमें जल वाष्प और तरल पानी की बूंदें दोनों होती हैं) को निरंतर दबाव पर गर्म किया जाता है, तो इसका तापमान भी स्थिर रहेगा क्योंकि  वाष्प की गुणवत्ता  (सूखापन, या प्रतिशत संतृप्त वाष्प) 100% की ओर बढ़ जाती है, और शुष्क हो जाती है ( यानी, कोई संतृप्त तरल नहीं) संतृप्त भाप। निरंतर ताप इनपुट तब शुष्क संतृप्त भाप को सुपर हीट करेगा। यह तब होगा जब संतृप्त भाप उच्च तापमान वाली सतह से संपर्क करेगी।

सुपरहीट स्टीम और तरल पानी थर्मोडायनामिक संतुलन  के तहत सह-अस्तित्व में नहीं रह सकते हैं, क्योंकि कोई भी अतिरिक्त गर्मी अधिक पानी को वाष्पित कर देती है और भाप संतृप्त भाप बन जाएगी। हालाँकि, इस प्रतिबंध का अस्थायी रूप से गतिशील (गैर-संतुलन) स्थितियों में उल्लंघन किया जा सकता है।  भाप बिजली संयंत्र  में या प्रक्रियाओं के लिए सुपरहिट स्टीम का उत्पादन करने के लिए (जैसे कागज सुखाने के लिए)  बायलर  से खींची गई संतृप्त भाप को एक अलग हीटिंग डिवाइस (एक  सुपरहिटर्स ) के माध्यम से पारित किया जाता है जो थर्मल चालन या  विकिरण  द्वारा अतिरिक्त गर्मी को भाप में स्थानांतरित करता है।

सुपरहीट स्टीम नसबंदी (माइक्रोबायोलॉजी)  के लिए उपयुक्त नहीं है। इसका कारण यह है कि अतितापित भाप शुष्क होती है। सूखी भाप को बहुत अधिक तापमान तक पहुंचना चाहिए और समान प्रभावशीलता के लिए लंबे समय तक उजागर होने वाली सामग्री; या बराबर  F0 मार मूल्य । सुपरहीटेड स्टीम भी हीटिंग के लिए उपयोगी नहीं है, लेकिन इसमें अधिक ऊर्जा होती है और संतृप्त भाप की तुलना में अधिक  कार्य (थर्मोडायनामिक्स)  कर सकती है, लेकिन गर्मी की मात्रा बहुत कम उपयोगी होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सुपरहीट स्टीम में हवा का समान हीट ट्रांसफर गुणांक होता है, जो इसे  थर्मल इन्सुलेशन  बनाता है - गर्मी का खराब संवाहक। #संतृप्त भाप में बहुत अधिक दीवार ऊष्मा अंतरण गुणांक होता है। कठोर सतहों पर बायोफिल्म  के रोगाणुरोधी कीटाणुशोधन के लिए थोड़ा सुपरहिट स्टीम का उपयोग किया जा सकता है। सुपरहीटेड स्टीम का सबसे बड़ा मूल्य इसकी जबरदस्त आंतरिक ऊर्जा में निहित है, जिसका उपयोग वाष्प टरबाइन  और रेसिप्रोकेटिंग इंजन के खिलाफ यांत्रिक विस्तार के माध्यम से गतिज प्रतिक्रिया के लिए किया जा सकता है, जो शाफ्ट की रोटरी गति का उत्पादन करता है। इन अनुप्रयोगों में अतितापित भाप का मूल्य जबरदस्त मात्रा में आंतरिक ऊर्जा जारी करने की क्षमता है, फिर भी जल वाष्प के संघनन तापमान से ऊपर रहता है; उन दबावों पर जिन पर प्रतिक्रिया टर्बाइन और प्रत्यागामी पिस्टन इंजन संचालित होते हैं।

इन अनुप्रयोगों में प्रमुख महत्व का तथ्य यह है कि जल वाष्प युक्त द्रव की बूंदें आमतौर पर उन दबावों पर असंपीड़ित प्रवाह होती हैं। एक प्रत्यागामी इंजन  या टर्बाइन में, यदि भाप का काम उस तापमान तक ठंडा हो जाता है जिस पर तरल बूंदों का निर्माण होता है, तो द्रव प्रवाह में प्रवेश करने वाली पानी की बूंदें यांत्रिक भागों को मोड़ने, दरार करने या फ्रैक्चर करने के लिए पर्याप्त बल से टकराएंगी। विस्तार के माध्यम से सुपरहीटिंग और दबाव में कमी यह सुनिश्चित करती है कि टरबाइन या इंजन के माध्यम से भाप का प्रवाह एक संपीड़ित गैस के रूप में रहता है, जिससे आंतरिक चलने वाले हिस्सों को नुकसान होता है।

संतृप्त भाप
संतृप्त भाप एक ही दबाव में गर्म पानी के साथ संतुलन में है यानी दबाव के कारण उसे उबलते हुए तापमान से अधिक गर्म नहीं किया गया है। यह अतितापित भाप के विपरीत है, जिसमें भाप (वाष्प) को पानी की बूंदों से अलग किया गया है और फिर अतिरिक्त गर्मी जोड़ी गई है।

संघनन की ये बूंदें भाप टरबाइन ब्लेड को नुकसान पहुंचाती हैं, यही कारण है कि ऐसी टर्बाइन शुष्क, अतितापित भाप की आपूर्ति पर निर्भर करती हैं।

इसके विपरीत, जल वाष्प जिसमें पानी की बूंदों को शामिल किया गया है उसे गीली भाप कहा जाता है। यदि गीली भाप को और गर्म किया जाता है, बूंदे भाप बन जाती हैं और काफी अधिक तापमान (जो पानी वाष्पित होने पर निर्भर करता है) पर सभी जल वाष्पित हो जाता है, प्रणाली वाष्प-तरल संतुलन में है, और यह संतृप्त भाप बन जाती है।

सूखी भाप संतृप्त भाप होती है जिसे बहुत ही कम गर्म किया जाता है। वाष्प आपूर्ति परिपथ के पार तापमान में औसत हानि होने के कारण यह सराहनीय रूप से अपनी ऊर्जा बदलने के लिए पर्याप्त नहीं है, बल्कि तापमान में संघनन समस्याओं से बचने के लिए पर्याप्त वृद्धि है। 19वीं शताब्दी के अंत में, जब सुपरहिटिंग अभी भी एक निश्चित तकनीक से कम थी, तो इस तरह के भाप-सुखाने ने पूर्ण सुपरहीटिंग के परिष्कृत बॉयलर या स्नेहन तकनीकों की आवश्यकता के बिना सुपरहीटिंग के संक्षेपण-से बचने वाले लाभ दिए।

वाष्प के उच्च अव्यक्त ऊष्मा के कारण सेचुरेटेड वाष्प ऊष्मा अंतरण में लाभप्रद होता है। यह गर्मी हस्तांतरण का एक बहुत ही प्रभावी तरीका है। आम आदमी के शब्दों में संतृप्त भाप उसके ओस बिंदु पर इसी तापमान और दबाव पर है। वायुमंडलीय दबाव पर संतृप्त भाप के लिए वाष्पीकरण (या संक्षेपण) की विशिष्ट गुप्त गर्मी 970 बीटीयू/एलबी (2256.5 केजे/किग्रा) है।

भाप इंजन
मुख्य लाइन स्टीम इंजनों में अतितापित भाप का व्यापक उपयोग किया जाता था। रूपसंतृप्त भाप के स्टीम इंजन में तीन मुख्य नुकसान हैं: इसमें पानी की छोटी-छोटी बूंदें होती हैं जिन्हें समय-समय पर सिलेंडरों से निकालना पड़ता है; उपयोग में बॉयलर के दबाव के लिए पानी के क्वथनांक पर ठीक होना, यह अनिवार्य रूप से बॉयलर के बाहर स्टीम पाइप और सिलेंडर में कुछ हद तक संघनित करता है, ऐसा करने पर भाप की मात्रा का असमानुपातिक नुकसान होता है; और यह बॉयलर पर भारी मांग रखता है।

भाप को अतितापन प्रभावी ढंग से सूखाता है,अपना तापमान उस बिंदु तक बढ़ाता है जहां संघनन की संभावना काफी कम होती है और इसकी मात्रा काफी बढ़ जाती है। इन कारकों के साथ मिलाकर, इन इंजनों की शक्ति और अर्थव्यवस्था में वृद्धि होती हैं। इसके मुख्य नुकसान अतिरिक्त जटिलता और सुपरहेटर ट्युबिंग के लागत और यह विपरीत प्रभाव है कि "सूखी" भाप के चलते चलने वाले घटकों जैसे भाप वाल्व के स्नेहन पर होता है। शंटिंग लोकोमोटिव अधिगर्म प्रयोग नहीं करते थे।

सामान्य व्यवस्था में रेग्यूलेटर वॉल्व के बाद वाष्प लेना और उसे बॉयलर के बड़े फायनट्यूब के भीतर लंबे सुपरहेटर ट्यूबों के माध्यम से पारित करना शामिल था। सुपरहीटर ट्यूब में फायरबॉक्स के सिरे पर एक रिवर्स ("टोरपीडो") मोड़ होता है, ताकि स्टीम को बॉयलर की लंबाई कम से कम दो बार पास करनी पड़े, जैसे ही गर्मी मिलती है।

प्रसंस्करण
अतितापित भाप के अन्य संभावित उपयोगों में शामिल हैं: शुष्कता, सफाई, लेयरिंग, रिएक्शन इंजीनियरी, एपॉक्सी ड्राईंग और फिल्म प्रयोग जहां अत्यधिक गर्म भाप के लिए एक वायुमंडलीय दबाव या उच्च दबाव में संतृप्त की जरूरत होती है। भाप सुखाने, भाप ऑक्सीकरण और रासायनिक प्रसंस्करण के लिए आदर्श। उपयोग सतह प्रौद्योगिकियों, सफाई प्रौद्योगिकियों, भाप सुखाने, उत्प्रेरण, रासायनिक प्रतिक्रिया प्रसंस्करण, सतह सुखाने प्रौद्योगिकियों, इलाज प्रौद्योगिकियों, ऊर्जा प्रणालियों और नैनो प्रौद्योगिकियों में किया जाता है।

शुष्क खाद्य प्रसंस्करण संयंत्र पर्यावरण की सफाई के लिए अतिगर्म भाप के आवेदन की सूचना मिली है।

आमतौर पर कम ताप अंतरण गुणांक के कारण ताप विनिमायक में अतितापित भाप का प्रयोग नहीं किया जाता है। रिफाइनिंग और हाइड्रोकार्बन उद्योगों में सुपरहीटेड स्टीम का इस्तेमाल मुख्य रूप से स्ट्रिपिंग और सफाई के उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

कीट नियंत्रण
1890 के दशक से भाप का उपयोग मिट्टी को भाप देने के लिए किया जाता रहा है। भाप को मिट्टी में प्रेरित किया जाता है जो लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों को खराब करने का कारण बनता है ("नसबंदी" शब्द का प्रयोग किया जाता है, लेकिन यह सख्ती से सही नहीं है क्योंकि सभी सूक्ष्म जीवों को जरूरी नहीं मारा जाता है)। कृषि में अनेक रसायनों के लिए मृदा वाष्पक एक प्रभावी विकल्प है और इसका व्यापक उपयोग हरित गृह उत्पादकों द्वारा किया जाता है। गीली भाप का प्रयोग मुख्य रूप से इस प्रक्रिया में किया जाता है, लेकिन अगर मिट्टी का तापमान 212 डिग्री फारेनहाइट से ऊपर (100.0 डिग्री सेल्सियस) पानी के उबलते बिंदु की जरूरत है तो अतिगर्म वाष्प का प्रयोग करना चाहिए।

यह भी देखें

 * अत्यधिक गरम पानी

संदर्भ
水蒸気