過熱水蒸気に関すること 瀬田興産化工(株)

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zoom RSS 過熱水蒸気を100℃以下で使うとどうなるか。

<<   作成日時 : 2008/03/23 21:01   >>

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 サウナの事例を申し上げますと、通常のスチームとは異なる環境が得られます。
サウナのページに動画で例を示していますが、普通の100℃のスチームを部屋に入れると部屋全体は白くいわゆる「飽和状態」のスチームで満たされます。一方の過熱水蒸気の場合、同じ温度の部屋に蒸気を入れても部屋の中は透明な状態の部屋になります。
この時の乾湿球を用いた湿度測定では温度差は0.5℃以内。計算では湿度は98%前後になっていました。
 白く見える状態の蒸気は大きさが5マイクロメータ程度で、大きさが30マイクロメータ程度になると自然落下を始めるそうです。
 従って、普通のスチームサウナでも間欠状態でスチームを入れておけば、水蒸気の粒がくっつきあって徐々に大きくなり、粒の自然落下で一見透明な部屋の状態にすることはできますが、過熱水蒸気と同じような熱さの状態を得ようとすれば透明になる前に蒸気を継ぎ足すことになるので、部屋の中は白く曇りますね。
過熱水蒸気を使った透明な部屋の状態は蒸気の温度が高いほど効果があり、200℃付近の蒸気では部屋はうっすらと白いままです。
 飽和水蒸気だと白く過熱水蒸気の場合だとこの透明な状態が維持できるのは、水分子のエネルギー状態やクラスターの考え方を導入しないといけないかもしれません。
 教科書的な言い方をすれば、「温度エネルギーが高い水分子は、空気中に拡散していても水分子同士は結合しにくい」とでもなりましょうか。
 バラバラの状態の水分子は、結合するときのいわゆる「凝縮熱」を発してくっつき合うと考えたとき、過熱水蒸気は水分子が保有している熱エネルギーが高い状態なので45℃程度の環境ではまだまだ凝縮熱以上のエネルギーを保有している状態だと考えています。「凝縮熱」分以上のエネルギーが残存するので結合するに至らず空気中を単分子状態で漂うことになる。従って、我々は普通のスチームサウナは粒状の水が漂っているのに対して、過熱水蒸気サウナはガス状の水蒸気が漂っているとの結論に至っているわけです。
 ここから先の話は裏付けや実験などの研究室レベルでの話になってきますので、我々の手に負えるレベルではありませんが研究テーマとしては大変ユニークな内容にもなるでしょう。

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コメント(5件)

内 容 ニックネーム/日時
この内容は過熱水蒸気勉強中の私にとって大変参考になるものです。ありがとうございます。
ところで、現在私は過熱水蒸気の湿度について考えておりますが、過熱水蒸気の湿度というものは測定が可能なのでしょうか。
netで検索しても過熱水蒸気の湿度について記載されているのが探せなくて分からない状態です。
それとも、過熱水蒸気の湿度と言うものは測っても意味のないナンセンスなものなのでしょうか?
教えてくださればありがたいです。
サトウ
2008/11/10 10:17
>>サトウさん
コメント有り難う御座います。
過熱水蒸気の湿度についてですが、恥ずかしい話ですが実は弊社では結論は出ておりません。

まず湿度の定義ですが、「空気中に含まれている水蒸気の割合」と言うことです。
湿度100%以上は飽和蒸気というように、ある割合以上の水蒸気は空気中に気体として存在できないと言う考え方から来ています。

その点、過熱水蒸気を扱う装置、例えば食品加熱ではコンベア機の内部空間は「空気中」というよりも空気そのものが存在しない空間になりますので、湿度の定義そのものから外れることになります。
書いた本人
2008/11/10 18:17
つまり、加熱調理するような空間は水蒸気だけで満たされている空間になりますので、湿度の考え方とは異なる空間になるのです。

「蒸気圧の考え方を取り入れたら」とのアドバイスを戴いたこともあります。
現在のところ含有率というか体積率というか、その空間中に存在する過熱水蒸気とそれ以外のガス(つまり空気)との比率を表す場合がありますね。

サウナの場合は空気との混合ですので、湿度という考え方は導入できるはずです。
ただそれでも、湿度100%を越えているのに「白く飽和状態にならない」と言う現象が現実存在しております。
続き
2008/11/10 18:18
丁寧なお答え、ありがとうございます。
最初の質問を書いた後に電子レンジメーカーのHPを見ていたら「空気の存在する量が少なくなる」と書いてあったので「湿度の定義から外れる」というのに納得しました。

しかしながらサウナの現象は湿度となるのか、湿度と定義したとしても測定できるのか非常に興味深いです。
これからも勉強させていただきます。
ありがとうございました。
サトウ
2008/11/11 10:08
>サトウさん
サウナの中は明らかに過飽和状態でも白濁していない空間ですので、これは研究対象になると思います。
私もまだまだ過熱水蒸気を勉強していきますので、お互いやっていきましょう。
書いた本人
2008/11/12 15:38

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