Höyrystyskulutus

Höyrystyskulutus, usein called boil-off rate in Finnish technical literature, on yhdyssana, jolla tarkoitetaan nesteen haihtumisen nopeutta, kun nestettä kuumenetaan tai siihen vaikuttavat lämmönsiirrot. Se kuvaa nesteen poreilun ja höyrystymisen aiheuttamaa massan tai tilavuuden menettäminen aikayksikössä. Yleisimmin höyrystyskulutus ilmoitetaan massana (kilogrammaa sekunnissa tai kilogrammaa tunnissa) tai tilavuutena (liter tunnissa, kuutiometriä tunnissa), sekä prosentteina koko varastoidusta määrästä päivässä.

Perusteet ja kaavat. Höyrystyskulutus liittyy lämmönsiirtoon Q̇, joka virtaa nesteeseen. Päätelmä: ṁ = Q̇ / L_v, missä ṁ on massavirta, ja L_v on nestemäisen aineen höyrystyksen latenttihäviö. Tilavuusvirta voidaan johtaa tiheyden avulla: V̇ = ṁ / ρ. Höyrystyskulutukseen vaikuttavat sekä nestemäinen aine (latentti lämpö L_v, kiehumispiste) että alusjärjestelmä (eristävyys, pinta-ala, ympäristön lämpötila). Ympäristötekijöitä ovat esimerkiksi lämpötilat, auringon säteily, ilmanpaine sekä säiliön tai putkistojen konstruktiot.

Käytännössä. Tyypillisiä sovelluksia ovat kylmää ja nestemäistä typpeä, nestekaasun sekä muiden cryo-aineriensäilytyslaitteiden höyrystyskulutus. Mitataan usein kaasu- tai höyryvuotona (boil-off gas) venttiileistä tai massan/tilavuuden muutoksesta ajan funktiona. Höyrystyskulutusta voidaan pienentää parantamalla eristystä, vähentämällä lämpövuotoa ja optimoimalla säiliön ilmanvaihtoa; toisaalta höyrystystä voidaan hyödyntää polttoaineena tai prosessin syötteenä, jolloin sen hallinta on osa taloutta ja turvallisuutta.

Esimerkki. Jos nestettä lämmittää Q̇ = 10 kW ja sen latentti lämpö L_v on 200 kJ/kg, ṁ ≈ 0,05 kg/s (180 kg/h). Tämä antaa käsityksen siitä, kuinka nopeasti varasto tyhjenee pelkän lämmön vaikutuksesta.

Näkökohtia. Höyrystyskulutus on keskeinen parametri suunnittelussa, kustannuslaskennassa ja turvallisuudessa cryogeenisissä järjestelmissä sekä teollisissa säilytysratkaisuissa. See also: boil-off gas, cryogenic storage, latent heat.