Kastepiste vetyperoksidihöyrysovelluksissa
Kastepistelämpötila on parametri, joka kertoo vesihöyryn määrän ilmassa. Tarkemmin sanoen se on lämpötila, johon ilma on jäähdytettävä, jotta siinä oleva höyry tiivistyy kasteeksi tai huurteeksi. Jokaisella lämpötilalla on maksimimäärä vesihöyryä, jonka ilma voi sisältää. Tätä enimmäismäärää kutsutaan vesihöyryn saturaatiopaineeksi. Jos vesihöyryä lisätään, seurauksena on kondensaatiota. Kastepisteestä voit lukea lisää tästä blogikirjoituksesta.
VH₂O₂ vaikuttaa kastepisteeseen
Kondensaatiopiste voi olla hyödyllinen parametri biodek ntaminaatiosovelluksissa, joissa käytetään höyrystynyttä vetyperoksidia (VH2O2). Kun H2O2-höyryä on ilmassa, kastepisteen mittaaminen pelkästään vesihöyrystä ei kuitenkaan riitä, koska H2O2- höyry muuttaa kastepistettä.
Tämä johtuu siitä, että H2O2- höyry vaikuttaa vesihöyryn saturaatiopaineeseen: kun H2O2- höyry lisääntyy, vesihöyryn saturaatiopaine laskee. Toisin sanoen H2O2-höyrypitoisuuden kasvaessa ilmassa olevan vesihöyryn maksimimäärä pienenee. Siksi kondensaatio tapahtuu aiemmin, kun ilmassa on höyrystynyttä vetyperoksidia. Voimme kutsua tätä seoksen kastepisteeksi, joka syntyy vesihöyryn ja H2O2-höyryn yhdistelmästä (katso Kuva 1).
Kastepiste ei voi koskaan olla ympäristön lämpötilaa korkeampi. Jos kastepiste on sama kuin ympäristön lämpötila, kondensaatiota tapahtuu. Tällöin suhteellinen saturaatio on 100 prosenttia.
Kuvasta 1 näemme, että harmaalla alueella olevia yli 25 °C:n kastepisteen lämpötiloja ei voida saavuttaa, jos ympäristön lämpötila on 25 °C. Jos H2O2-höyrypitoisuus on 0 ppm (piste 1) ja 400 ppm (piste 2) ja lämpötila on 25 °C, vesihöyrypitoisuus on 18 040 ppm. Pisteessä 1 seoksen kastepiste on 16,1 °C ja suhteellinen kosteus sekä suhteellinen saturaatio ovat molemmat 57,7 %RH. Pisteessä 2, jossa H2O2-pitoisuus on 400 ppm, seoksen kastepiste on 24,0 °C. Suhteellinen kosteus pysyy muuttumattomana 57,7 %RH:ssa ja suhteellinen saturaatio nousee 91,5 %RS:ään. Kuvasta näemme, että H2O2-höyrypitoisuuden kasvaessa 400 ppm:llä, seoksen kastepiste nousee 7,9 °C, suhteellinen saturaatio 33,8 %RS ja ilmaseos lähenee kondensoitumista.
Seoksen kastepiste eri H2O2-pitoisuuksilla [ppmv]
Vesihöyrypitoisuus [ppmv]
Kuva 1. H2O2-höyry ja vesihöyry vaikuttavat seoksen kastepisteeseen. Viivat esittävät höyrystyneen H2O2:n eri pitoisuuksia ja X-akseli osoittaa vesihöyryn eri pitoisuudet. Mitä korkeampi H2O2-höyrypitoisuus on, sitä korkeampi on seoksen kastepiste, vaikka vesihöyrypitoisuus pysyy samana.
Lämpötila ja VH₂O₂:n maksimipitoisuus
Kastepiste on yhteydessä kondensaatioon, ja sen avulla voidaan havaita se, milloin kondensaatiota tapahtuu. Kuvassa 2 näkyy korkein saavutettavissa oleva höyrystyneen H2O2:n pitoisuus, kun höyryä tuotetaan 35 %:n ja 59 %:n H2O2-nesteellä. Jokaisessa käyrän pisteessä suhteellinen saturaatio on 100 %RS ja seoksen kastepiste vastaa ympäristön lämpötilaa X-akselilla
Korkein saavutettavissa oleva H2O2 eri lämpötiloissa:
Kuva 2. Korkein saavutettavissa oleva höyrystyneen H2O2:n pitoisuus ilmassa, kun höyryä tuotetaan höyrystämällä 35 %:n ja 59 %:n H2O2-nestettä. Korkein saavutettavissa oleva H2O2-pitoisuus riippuu ympäristön lämpötilasta.
H2O2-neste, jota käytetään H2O2- höyryn tuottamiseen biodekontaminaatiosovelluksissa, on yleensä veden ja H2O2:n seos. Esimerkiksi nesteen painosta 35 % on H2O2:ta ja 65 % vettä. Kun tämä liuos höyrystyy, H2Oja H2O2-höyrypitoisuudet kasvavat.
Molemmat höyryt vaikuttavat seoksen kastepisteeseen. Kun kondensaatiota tapahtuu, H2O2:n tai H2O:n pitoisuudet eivät kasva. Suurempia pitoisuuksia voidaan saavuttaa vain vähentämällä veden osuutta nesteessä tai nostamalla ilman lämpötilaa. Lämpötilan nousu lisää seoksen kastepisteen ja ympäristön lämpötilan välistä eroa.
Kondensaation mittaaminen kastepisteen avulla
Toisin kuin suhteellinen kosteus tai suhteellinen saturaatio, mitattava seoksen kastepiste ei riipu lämpötilasta. Jos lämpötila ei ole sama koko kammion alueella, kastepiste voi olla hyödyllinen mittari.
Suhteellinen saturaatio on hyvä parametri kondensaation havaitsemiseen. Mittapään sijoituspaikalla on kuitenkin väliä, koska suhteellinen saturaatio riippuu lämpötilasta. Kun kondensaatiota seurataan seoksen kastepisteen avulla, mittapään voi sijoittaa vapaammin. Huomaa, että kastepistearvo on sama kaikissa kuvan 3 mittauspisteessä.
Kuva 3. Ilma- ja höyryseos on jakautunut tasaisesti kammioon, mutta lämpötilat eroavat kolmen mittauspisteen välillä. Kondensaatiota tapahtuu ensin siellä, missä lämpötila on matalin. Td kuvaa sekä veden että vetyperoksidihöyryseoksen kastepistettä.
Lämpötilan vaihtelu voi auttaa valitsemaan, onko seurattava parametri suhteellinen saturaatio vai kastepiste. H2O- ja H2O2-höyryn mittauksen onnistumisen lähtökohtana on ymmärtää sovelluksen mittausarvot ja olosuhteet. Kun ne ovat tiedossa, voit valita parhaiten soveltuvan parametrin, jota seurata höyrystyneen vetyperoksidin avulla tehtävien biodekontaminaatioprosessien aikana.