蒸汽干度檢測常見方法之節流法是否適用于制藥行業蒸汽干度檢測
參照EN285，純蒸汽質量檢測最繁瑣、最易出錯的一項即為干度檢測，所以很多老師希望能夠快速、便捷、高效解決這一難題，3分鐘、5分鐘即可完成檢測。
蒸汽干度檢測常見的熱力學方法有節流法、稱重法、加熱法及凝結法。
節流法因其成本低（僅需1~2個溫度和壓力傳感器）、檢測快速，被部分廠家應用于制藥行業純蒸汽干度檢測。
什么是節流法？
節流法是利用孔板等流量節流器來測量蒸汽干度。蒸汽流過節流件壓力降低，使得節流后的蒸汽在該溫度壓力下處于過熱狀態，采集蒸汽節流前后的溫度和壓力，建立熱力學守恒方程計算蒸汽干度。
節流法原理簡單，需要的傳感器少，但該方法適用的前提是：
1 假設蒸汽在絕熱條件下節流，節流前后焓值不變
2 節流后的蒸汽處于過熱狀態，即單相狀態—氣態
舉例分析：
以制藥行業壓力3barg，干度0.950的純蒸汽為例，計算節流后的蒸汽是否處于過熱的氣態區？
計算步驟：
1. 確定初始狀態下的焓值h1：
- 在 4 bara（3barg表壓） 下，查蒸汽表：
- 飽和水焓值 hf1 = 604.7 kJ/kg
- 飽和蒸汽焓值 hg1 = 2737.6 kJ/kg
初始狀態的焓值 h1 計算如下：
h1 =（1- x1）* hf1 + x1 *hg1 =0.05* 604.7 + 0.95 * 2737.6 = 30.235+ 2600.72= 2630.96kJ/kg
2. 假設等焓過程：
- 假設節流過程為等焓過程， h1 = h2 。
3. 確定解壓后的狀態：
- 在 1 bara（0barg表壓） 壓力下，查蒸汽表：
- 飽和水焓值 hf2 = 417.51 kJ/kg
- 飽和蒸汽焓值hg2 = 2675.4 kJ/kg
通過等焓過程，解壓后的焓值h2與初始焓值h1相同，即：
h2 = 2630.96kJ/kg
4. 計算解壓后的干度 x2 ：
- 使用公式 h2 =（1- x2）* hf2 + x2 * hg2
2630.96 =（1- x2）* 417.51 + x2 *2675.4
x2 =0.98
干度小于1，意味著節流后蒸汽仍然處于兩相區，而非單相過熱區，節流法不適用。
因此，壓力3barg的純蒸汽，干度≥0.972，節流解壓后，蒸汽才能進入過熱區，即為單相區，可使用節流法。
結論
由上圖可知，不是所有的蒸汽干度檢測都可以采用節流法，以制藥行業最常見的3barg的蒸汽為例，可測量的最小干度為0.972，而依據EN285,用于滅菌的純蒸汽干度值必須≥0.95，因此節流法不能滿足蒸汽干度在95%~100%范圍的制藥行業檢測需求。
關于節流法不適用制藥行業蒸汽干度檢測
初次看到這部分內容，出處是國外友商的發明專利。作為一個從業15年的儀器行業產品經理，研究專利是我的職業本能，避免侵犯知識產權的同時，對自己產品定義也有很多的啟發。
由此可見，僅需溫度傳感器，壓力傳感器就能得到干度值的最經濟、最快速、最簡單的方法-節流法：行不通✘
作者的話
感謝程川博士給予的技術指導，德國博士的嚴謹讓我受益匪淺。熱力學枯燥而繁瑣，歡迎老師們一起加入探討，我也會就稱重法、加熱法和凝結法繼續分析。
制藥行業是一個嚴謹的行業，儀器行業同樣也是，沒有捷徑可走，堅持原研就是為了每一步都明明白白。
蒸汽干度檢測常見的熱力學方法有節流法、稱重法、加熱法及凝結法。
節流法因其成本低（僅需1~2個溫度和壓力傳感器）、檢測快速，被部分廠家應用于制藥行業純蒸汽干度檢測。
什么是節流法？
節流法是利用孔板等流量節流器來測量蒸汽干度。蒸汽流過節流件壓力降低，使得節流后的蒸汽在該溫度壓力下處于過熱狀態，采集蒸汽節流前后的溫度和壓力，建立熱力學守恒方程計算蒸汽干度。
節流法原理簡單，需要的傳感器少，但該方法適用的前提是：
1 假設蒸汽在絕熱條件下節流，節流前后焓值不變
2 節流后的蒸汽處于過熱狀態，即單相狀態—氣態
舉例分析：
以制藥行業壓力3barg，干度0.950的純蒸汽為例，計算節流后的蒸汽是否處于過熱的氣態區？
計算步驟：
1. 確定初始狀態下的焓值h1：
- 在 4 bara（3barg表壓） 下，查蒸汽表：
- 飽和水焓值 hf1 = 604.7 kJ/kg
- 飽和蒸汽焓值 hg1 = 2737.6 kJ/kg
初始狀態的焓值 h1 計算如下：
h1 =（1- x1）* hf1 + x1 *hg1 =0.05* 604.7 + 0.95 * 2737.6 = 30.235+ 2600.72= 2630.96kJ/kg
2. 假設等焓過程：
- 假設節流過程為等焓過程， h1 = h2 。
3. 確定解壓后的狀態：
- 在 1 bara（0barg表壓） 壓力下，查蒸汽表：
- 飽和水焓值 hf2 = 417.51 kJ/kg
- 飽和蒸汽焓值hg2 = 2675.4 kJ/kg
通過等焓過程，解壓后的焓值h2與初始焓值h1相同，即：
h2 = 2630.96kJ/kg
4. 計算解壓后的干度 x2 ：
- 使用公式 h2 =（1- x2）* hf2 + x2 * hg2
2630.96 =（1- x2）* 417.51 + x2 *2675.4
x2 =0.98
干度小于1，意味著節流后蒸汽仍然處于兩相區，而非單相過熱區，節流法不適用。
▲
同理可計算：壓力3barg，干度0.97的純蒸汽，節流后
x2 =0.999
▲
同理可計算：壓力3barg，干度0.972的純蒸汽，節流后
x2 =1.001
同理可計算：壓力3barg，干度0.97的純蒸汽，節流后
x2 =0.999
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同理可計算：壓力3barg，干度0.972的純蒸汽，節流后
x2 =1.001
因此，壓力3barg的純蒸汽，干度≥0.972，節流解壓后，蒸汽才能進入過熱區，即為單相區，可使用節流法。
結論
由上圖可知，不是所有的蒸汽干度檢測都可以采用節流法，以制藥行業最常見的3barg的蒸汽為例，可測量的最小干度為0.972，而依據EN285,用于滅菌的純蒸汽干度值必須≥0.95，因此節流法不能滿足蒸汽干度在95%~100%范圍的制藥行業檢測需求。
關于節流法不適用制藥行業蒸汽干度檢測
初次看到這部分內容，出處是國外友商的發明專利。作為一個從業15年的儀器行業產品經理，研究專利是我的職業本能，避免侵犯知識產權的同時，對自己產品定義也有很多的啟發。
由此可見，僅需溫度傳感器，壓力傳感器就能得到干度值的最經濟、最快速、最簡單的方法-節流法：行不通✘
作者的話
感謝程川博士給予的技術指導，德國博士的嚴謹讓我受益匪淺。熱力學枯燥而繁瑣，歡迎老師們一起加入探討，我也會就稱重法、加熱法和凝結法繼續分析。
制藥行業是一個嚴謹的行業，儀器行業同樣也是，沒有捷徑可走，堅持原研就是為了每一步都明明白白。
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