Buhar Nedir?

Buhar, suyun üzerine ısı alarak sıvı fazdan, gaz fazına geçtiğinde oluşan fiziksel hali ifade etmektedir. Moleküler seviyede, H_2O molekülleri arasında bulunan bağın kopmasıyla meydana gelmektedir. (Bkz. Hidrojen Bağları)

Buhar Mekanizması

Sıvı fazda bulunan su, H_2O molekülleri sürekli olarak birbirleriyle etkileşim halinde olarak, sürekli olarak birbirleriyle bir düzen içerisinde birleşip, ayrılmaktadırlar. Su molekülleri ısıtıldığında ise, moleküler bağlar kopmaya başlar. Nihayetinde, yeteri miktarda ısı ile birlikte moleküler bağlar tam olarak serbest kalırlar. Bu serbest moleküler haldeki yapıya buhar denilmektedir.

Kuru Buhar ve Islak Buhar

Buhar kullanılan endüstrilerde, buharın niceliğini tanımlamak adına kullanılan çok yaygın iki ifade vardır. Bunlar; kuru buhar ve ıslak buhardır.

Kuru buhar, suyun hal değişimi esnasında bütün moleküler bağların koparak serbest kaldığı fiziksel hali nitelemek için kullanılmaktadır. Bir başka deyişle, hal değişimi tamamlandığından ortamda sıvı fazında su molekülünün bulunmadığı durumu ifade etmektedir. Kuru buhar renksiz olduğundan dolayı gözle görülmesi mümkün değildir.

Islak buhar, suyun hal değişimi esnasında bazı moleküllerin bağlarının kopmaması sebebiyle ortamda bir miktarda olsa kalan su parçacıklarının kaldığı fiziksel hali ifade etmektedir. Bir başka deyişle, gaz fazındaki su molekülleriyle, sıvı fazdaki su moleküllerinin bir arada olduğu fiziksel hali ifade etmektedir. Islak buhar gözle görülebilmektedir.

Örnek olarak günlük yaşantımızda sıkça kullandığımız bir çaydanlığı ele alalım. Çaydanlık içerisinde bulunan su ısıtıldıkça enerji depolamaya devam etmektedir. Bu enerji depolama öyle bir noktaya gelir ki, bu noktadan itibaren çaydanlığı içerisinde bulunan su molekülleri arasındaki hidrojen bağları serbest kalmaktadır. Bu noktada buharlaşma başlamaktadır. Öyle ki, buharlaşan su, sıvı fazdaki suya göre hacimsel olarak 1600 kat daha fazla yer kaplamaktadır.

Burada oluşan buharın çaydanlıktan dışarı çıkarken ilk bölümlerini gözle görmek mümkün değildir. Bu örnekte atmosfere açılan ilk noktada bulunan buhar kuru buhar olduğundan dolayı gözle görülememektedir. Kuru buhar ilerledikçe enerjisini kaybetmektedir ve bu durumda kuruluğunu koruyamamaktadır. Bu sebepten dolayı gözle görülebilen buhar artık ıslak buhar durumundadır.

Isı Kaynağı Olarak Buhar

Buhar endüstriyel uygulamalarda ısı kaynağı olarak kullanılmaktadır. Buhar ile ısıtma iki farklı yol ile yapılmaktadır. Bunlar; direkt ısıtma ve endirekt ısıtma olarak ikiye ayrılmaktadır.

Direkt Isıtma

Buhar ile direkt ısıtma, ısıtılacak ürün ile buharın doğrudan temasını ifade etmektedir.

Endüstride direkt (açık) buhar uygulamaları genellikle, pişirme, sterilizasyon, vülkanizasyon proseslerinde kullanılmaktadır. Bu uygulamalara, otoklav uygulamaları, endüstriyel ütü robotları, endüstriyel yemekhanelerde bulunan pişirme makineleri, süt endüstrisinde bulunan kuru haşlama makineleri örnek olarak verilebilir.

İndirekt Isıtma

Buhar ile indirekt ısıtma, ısıtılacak ürünün buhar ile temasının olmamasını ifade etmektedir. Bu yöntemde buhar bir ısı değiştiricinin içerisinde geçerek, enerjisini ısı değiştiricisi vasıtasıyla ısıtılacak ürüne/akışkana aktarır.

Endüstriyel uygulamaların bir çoğu indirekt ısıtma sistemine örnektedir. Bunlarda akla ilk gelebilecek olanlar, plakalı eşanjör ısıtma ile sıcak su elde etme, hava tünelleri, kimyasal reaktör ısıtma vb. uygulamalarında kullanılmaktadır.