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凝縮水および空気の排出 蒸気システム内では、蒸気が凝縮することによって凝縮水が生成され、また蒸気中に混入している空気も存在します。これらの物質は、後述する問題を引き起こすだけでなく、装置の腐食や損傷などの問題も招くため、速やかにシステムから排出する必要があります。ここで蒸気と共存する二酸化炭素などの非凝縮性ガスは、すべて空気で代表して表されている。 1) 熱伝達効率の低下現象 冷却水と空気の存在により、熱交換器の伝熱面に被膜が形成され、その結果熱交換効率が低下する。 物質の熱伝導率 物質の熱伝導率（W/m℃） 空気0.025 凝縮水0.5 鋼50 銅400 表に示されているのは、空気、凝縮水、鋼、銅の熱伝導率です。数値が大きいほど熱伝導性が良く、逆に数値が小さいほど熱伝導性が悪くなることを示します。表からわかるように、銅の熱伝導率は鋼の8倍であるため、熱交換器の熱交換板に使用する材質が異なると、熱交換効果も異なってきます。しかし、空気や凝縮水が存在する場合に生じる悪影響は、比類のないものである。鋼の熱伝導率は空気のそれに比べてわずか1/2000であり、凝縮水の場合は1/100である。もし熱交換面に0.1mmの厚さの凝縮水膜が形成された場合、それは鋼板の厚さが10.0mm増加したことに相当する（0.1mm × 100）；熱交換面に0.1mmの空気膜が形成された場合、それは鋼板の厚さが200mm増加したことに相当する（0.1mm × 2,000）。また、この鋼板の厚さを10.0mmと仮定すると、凝縮水膜の存在によってその熱交換効率は50％低下し、空気膜の形成によっては最大で95％低下する。言い換えれば、熱交換板の材質が銅の場合、凝縮水や空気膜の形成により厚さがそれぞれ80mmと1600mm増加することになり、これは現実には考えられないほどの数値である。したがって、空気と凝縮水の存在によって換熱効率が大幅に低下することは、この例を通じて再び裏付けられる。 2) 加熱温度の低下現象 空気の存在は、伝熱効率を低下させるだけでなく、加熱温度も下がらせる。この理由は「ダルトンの分圧の法則」によって理解できる。その内容は、「2種類以上の異なる気体が混ざり合ったとき、その気体の圧力は、占める一定の体積内にある各気体の圧力の和に等しい」というものです。 例えば、圧力が0.4MPaの蒸気に圧力が0.1MPaの空気が混入すると、この場合の実際の蒸気圧は0.3MPaに低下する。本来であれば、生産要件を満たすために0.4MPa、飽和温度144℃で加熱する必要があるのに、実際には0.3MPa、飽和温度134℃で加熱されていた。圧力計が示す圧力は0.4MPaですが、これは実際には蒸気と空気の圧力の合計値です。これを判断できない場合、製品の加工が不十分になる結果となります。 3) 水撃現象 冷却水がシステム内に残留している状態で、再び運転を開始すると、破壊的な力を持つ水撃現象、いわゆる水槌現象が発生する可能性があります。水撃現象の一種は、高速で流れる蒸気が滞留している凝縮水を引き連れて一緒に流れることで生じ、やがて凝縮水が大量に集まってピストン状になり、配管の曲がり部やバルブなどが設置されている場所で衝突現象が起こるものです。衝突が起きると衝撃音が発生し、取り付けられているバルブや配管が損傷する可能性があります。