蒸汽干度檢測原理大發(fā)現(xiàn)之節(jié)流法

濕飽和蒸汽，也就是滅菌用蒸汽，是在一定壓力下，處于氣液兩相動態(tài)平衡狀態(tài)下的蒸汽，其中干蒸汽的占比就是蒸汽的干度。濕飽和蒸汽的蒸汽干度決定了蒸汽的比焓（每單位蒸汽的能量），反之，得到蒸汽的比焓，就可以計算出蒸汽的干度。

在雙相的動態(tài)平衡狀態(tài)中，不能確認比焓，因此蒸汽干度檢測需要把雙相的蒸汽變成單一項的狀態(tài)，也就是冷凝成水相或者變成單一的過熱態(tài)。

節(jié)流法是將蒸汽處理成過熱態(tài)，計算比焓值的檢測方法。

具體檢測過程：通過節(jié)流孔泄壓至大氣壓，使蒸汽通過降低壓力達到過熱狀態(tài)。通過測量過熱蒸汽的溫度和壓力得到初始比焓H，計算蒸汽干度。

• 節(jié)流后蒸汽必須為過熱蒸汽：只有過熱狀態(tài)下，才能通過溫度和壓力確定焓值，否則若仍為濕蒸汽，無法準確計算。

• 節(jié)流過程近似絕熱：需減少管道散熱等因素影響，確保焓值守恒假設(shè)成立。

節(jié)流法需要保證蒸汽泄壓后處于過熱狀態(tài)，才能適用。這也就注定節(jié)流法的應(yīng)用是有局限性有條件的。那么，在制藥滅菌蒸汽條件下，節(jié)流法能夠覆蓋檢測要求嗎？我們來做個原理計算。

制藥蒸汽常用使用壓力是0.4MPa（表壓0.3MPa），因此假定我們測試的樣品蒸汽壓力為0.4MPa，干度0.95。

0.4MPa壓力下：

飽和蒸汽（X=1）焓值查表：2738.06kJ/kg

飽和水（X=0）焓值查表：604.72kJ/kg

已知，蒸汽干度為0.95，此時濕飽和蒸汽比焓值H1為：

H1=2738.06*0.95+604.72*0.05=2631.393kJ/kg

已知，在理想泄壓過程中，能量守恒，因此泄至大氣壓后，蒸汽比焓保持不變，因此：

泄壓后蒸汽比焓：H2=H1=2631.393kJ/kg

在大氣壓0.1MPa下，

飽和蒸汽（X=1）焓值查表：2675.52kJ/kg

我們可以很直觀的看到，樣品蒸汽的比焓值達不到正常大氣壓下蒸汽飽和的比焓值：

H2＜2675.52kJ/kg

因此干度0.95，壓力0.4MPa的蒸汽泄壓后，并不能達到過熱狀態(tài)。還是處在雙相濕蒸汽的狀態(tài)下，不能采用節(jié)流法檢測。

我們再假定，樣品蒸汽已知比焓值為2675.52kJ/kg，即等于大氣壓下，飽和蒸汽的比焓，也就是泄壓后剛好干度=1，由此反推0.4MPa下的蒸汽干度X：

2675.52kJ/kg=2738.06*X+604.72*（1-X）

X=0.9706

因此，在制藥蒸汽的常用壓力0.4MPa左右，節(jié)流法能檢測蒸汽干度＞0.97以上的蒸汽，不能覆蓋EN285中，蒸汽干度>0.95的要求。

在進口品牌Armstrong的蒸汽檢測文獻中，也有對節(jié)流法不適用制藥行業(yè)的闡述，下圖為原文：

節(jié)流法檢測蒸汽干度因其簡單、低成本的特點，更適合對干度精度要求不高、蒸汽狀態(tài)穩(wěn)定且干度適中（0.5~0.9），工作壓力通常大于10bar的工業(yè)場景。

而制藥行業(yè)要求精度更高，工作壓力低，節(jié)流法則不能覆蓋EN285檢測范圍要求。

沒有不好的方法，只有不適合的應(yīng)用范圍。歡迎各位老師與我們討論各種方法的適用性，共同將制藥蒸汽檢測推向更高效的高度！