2.3. Buhar ve Sıcak Su Isıtmanın Karşılaştırılması

Hem buhar hem de sıcak su, endüstriyel uygulamalarda ısıtma ortamı olarak yaygın olarak kullanılır. Farklı görünebilirler, ancak her ikisi de aslında sudur. Peki, bu iki ısı kaynağını farklı şekilde nasıl kullanmalısınız?

Atmosferik basınçta su 100°C’de [212°F] kaynar. 100°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda sıvı su kullanmak için sisteme sürekli olarak doyma seviyesinin üzerinde basınç uygulamanız gerekir.

Tersine, atmosferik basınçta buharın doyma sıcaklığı 100°C olduğundan, sadece basıncını bir basınç düşürme valfi ile düşürerek 100°C’nin altında doymuş buhar oluşturmak mümkün değildir. 100°C’nin altındaki buharı hassas bir şekilde kontrol etmek için bir vakum pompası gereklidir.

Bu nedenle, çoğu durumda, 100°C’nin altında ısıtmak için sıcak su kullanılır ve 100°C’nin üzerinde ısıtma için buhar kullanılır.

Burada doymuş buharı basitçe buhar olarak adlandıracağız. Bir ısıtma ortamı olarak buhar aşağıdaki avantajları sunar:

• Isıyı yoğuşma yoluyla aktarır. Yoğuduğunda, büyük miktarda gizli ısı açığa çıkarır.
• Sabit bir sıcaklıkta (doyma sıcaklığı) yoğunlaşır.

Bu iki nedenden dolayı buhar, sıcak suya göre daha hızlı ve daha eşit şekilde ısınır.

Vakumlu buharlı ısıtma sistemleri, doymuş buharın avantajlarından 100°C’nin altındaki ısıtmalarda yararlanılabilmesi için geliştirilmiştir. Buna karşılık, sıcak su duyulur ısıyı konveksiyon yoluyla aktarır. Bu işlemde sıcak su ısısını ürüne aktarır ve kendi sıcaklığı düşer.

Bu nedenle sıcak su ısıtması daha az homojendir ve buharlı ısıtmaya kıyasla ısıyı daha yavaş aktarır.

Vakumlu buharlı ısıtma sistemlerinin ortaya çıkmasıyla, 100°C’nin altında bile buharlı ısıtma mümkün hale geldi. Tekdüzelik ve ısı transfer hızı açısından buharlı ısıtmadan daha düşük olan sıcak su ısıtmasında hala herhangi bir değer var mı?

Var olduğunu savunuyoruz. Sıcak su ısıtma, buharlı ısıtmadan farklı özelliklere sahiptir. Ürünün kendisinin ısı ürettiği (örneğin ekzotermik bir reaksiyon yoluyla) ve ısıtma ortamından daha sıcak hale geldiği bazı ısıtma işlemleri vardır. Bu ek ısı düzgün bir şekilde uzaklaştırılmazsa, genel sıcaklık çok yükselebilir ve ürün bozulabilir.

Bunu önlemek için fazla ısının uzaklaştırılması ve ürünün uygun şekilde soğutulması gerekir. Sıcak su, böyle bir durumda güçlü bir araçtır. Sıcak su, ürünleri soğutmak için bir ortam olarak kullanılabilir. Soğutma işlemlerinde sıcak su, konveksiyon yoluyla ürünün ısısını tekrar emer. Bu ısıyı, ısıtma işlemlerinde verirken olduğu gibi aynı ısı transfer verimliliği ile toplar.

Bu tür işlemler, sıcak suyun sürekli olarak ısı transfer yüzeyi boyunca geçirildiği bir ısı transfer yöntemi olan zorlanmış konveksiyonu kullanır. Zorlanmış konveksiyon yoluyla su, ürünün ısısını emer ve ısıyı dışarıya aktararak sistemin soğutulmasını mümkün kılar.

Bir soğutma uygulamasında buhar kullanılsaydı ne olurdu? Sıcak suda olduğu gibi, buhar üründen daha soğuk olduğunda, ısı transfer yüzeyi boyunca hareket ederken ürünün ısısının bir kısmını emer.

Buhar bir ısıtma işleminde kullanıldığında, ısısını kaybettikten sonra yoğunlaşır ve odaya yeni buharın girmesine izin verir. Bununla birlikte, buharın kendisi ısıtıldığında yoğunlaşmaz ve bu nedenle odaya yeni buhar akamaz. Ayrıca, bir kondenstopun ekipmandan dışarı akmasını engellemesi gerektiğinden, buhar, ürünü soğutmak için yeterli ısıyı alamaz.

Buharın dolaylı soğutma işlemlerine uygun olmamasının bir başka nedeni de ısı kapasitesinin sıcak sudan daha küçük olmasıdır.

Örneğin, tipik olarak vücut ısısı yaklaşık 36.5 ° C [97.7 ° F] olan yetişkin insanlar için, 30 ° C [86 ° F] bir günde dışarıda durmak sıcak hissettirir, ancak 30 ° C’lik bir banyo suyunda oturmak sizi üşütebilir. Aynı sıcaklıkta bile, hava (buhar gibi bir gaz), daha düşük ısı transfer verimliliği nedeniyle insan vücudundan sudan daha az ısı emecektir.

• Buharlı ısıtma: Hızlı ve homojen ısı transferi, ısıtma işlemlerinde kullanışlıdır
• Sıcak su ısıtma: Hem ısıtma hem de soğutma özelliğine sahiptir, soğutma içeren ısıtma işlemlerinde avantajlıdır

Buharla mı yoksa sıcak suyla mı ısıtacağınızı seçerken bu farklılıkları aklınızda bulundurun.

Ancak soğutma işlemleri söz konusu olduğunda, sıcak suya alternatif olarak düşünülmesi gereken başka bir yöntem daha vardır: vakumlu buharlı soğutma. Bu makalede vakumlu buharlı soğutmayı daha ayrıntılı olarak tartışıyoruz.