過熱蒸汽（英文：Kanetsu suijoki，縮寫：SHS）是蒸汽的一種表現。一般來說，在將水加熱變成蒸汽的過程中，當蒸汽達到飽和狀態時，通過加入更多的熱量而成為過熱蒸汽。過熱蒸汽具有高能量密度和熱效率，用于許多工業過程和發電廠。
過熱蒸汽的特征是熱能（單位體積）是熱空氣的四倍，可以通過對流、輻射和冷凝的組合傳熱進行加熱。在過熱蒸汽氣氛下，可以獲得類似于惰性氣體的極低氧氣氛效果，并且可以進行氧化抑制、熱分解處理和碳化處理。
形成方式
當液體在有限的密閉空間中蒸發時，液體分子通過液面進入上面空間，成為蒸汽分子。由于蒸汽分子處于紊亂的熱運動之中，它們相互碰撞，并和容器壁以及液面發生碰撞，在和液面碰撞時，有的分子則被液體所吸引，而重新返回液體中成為液體分子。開始蒸發時，進入空間的分子數目多于返回液體中分子的數目，隨著蒸發的繼續進行，空間蒸汽分子的密度不斷增大，因而返回液體中的分子數目也增多。當單位時間內進入空間的分子數目與返回液體中的分子數目相等時，則蒸發與凝結處于動平衡狀態，這時雖然蒸發和凝結仍在進行，但空間中蒸汽分子的密度不再增大，此時的狀態稱為飽和狀態。在飽和狀態下的液體稱為飽和液體，其對應的蒸汽是飽和蒸汽，但最初只是濕飽和蒸汽，待飽和水中的水分完全蒸發后才是干飽和蒸汽。蒸汽從不飽和到濕飽和再到干飽和的過程溫度是不增加的，干飽和蒸汽在定壓條件下繼續加熱則溫度會上升，成為過熱蒸汽。
查飽和蒸汽的焓[hán]值，需要通過熵[shāng]焓表。但飽和蒸汽溫度和壓力是對應關系，因此只需監測兩者之中任一個數據，然后根據熵焓表查出對應的焓值，乘以蒸汽量，就能計算飽和蒸汽的熱量。而過熱蒸汽的溫度和壓力關系不對應，要計算過熱蒸汽的熱量必需監測過熱蒸汽的溫度和壓力兩個數據，根據這兩個數據才能查出對應焓值。
過熱蒸汽溫度與壓力沒有一一對應的關系，還與蒸汽密度有關。比如，3.5MPa，溫度為260℃時，密度為16.4231Kg/m3；溫度為300℃時，密度為14.6049Kg/m3。同樣的壓力下，溫度越高，密度越小。
干燥特點優勢
1）過熱蒸汽干燥
過熱蒸汽干燥指用過熱蒸汽直接與被干燥物料接觸而去除水分的干燥方式，是近年來發展起來的一種全新的干燥方法。與傳統的熱風干燥相比，這種干燥以水蒸汽作為干燥介質，干燥機排出的廢氣全部是蒸汽，利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潛熱再加以利用。
2）過熱蒸汽干燥的優勢
可利用蒸汽的潛熱，熱效率高，節能效果顯著。
因干燥室（機）排出的廢氣全部是蒸汽，可以用冷凝的方法回收蒸汽的汽化潛熱，故熱效率高，有時可高達 90%。
a）干燥速率快
由于過熱蒸汽的比熱和傳熱系數比空氣大，同時過熱蒸汽干燥介質中的傳質阻力可忽略不計，故水分的遷移速度快，干燥周期可明顯縮短。
b）干燥質量好
用過熱蒸汽干燥的主要原因是產品的質量得到改善。用過熱蒸汽作干燥介質時，由于物料表面濕潤、干燥應力小，不易產生開裂、變形等干燥缺陷；同時由于過熱蒸汽干燥無氧化反應，木材顏色不會褪變，故干燥品質好。研究表明，使用過熱蒸汽干燥胡蘿卜塊，干后產品的復水性、顏色、維生素保留量優于真空干燥。
c）安全性好
過熱蒸汽干燥避免了干燥室著火或爆炸的危險。過熱蒸汽干燥無空氣存在，沒有氧化和燃燒反應。一些通常不能用熱風干燥的食品原料，可以用過熱蒸汽干燥。
d）減少設備的體積和廢氣的凈化量
過熱蒸汽的比熱大，蒸汽用量少，這就可以減少設備的體積和廢氣的凈化量。
e）有利于保護環境
過熱蒸汽干燥是在密封條件下進行的，粉塵含量大大降低。用過熱蒸汽干燥可以消除城市垃圾、污泥等的臭味。
f）具有滅菌消毒作用
過熱蒸汽干燥物料的溫度是操作條件下水的沸點溫度，在干燥有滅菌要求的食品原料和藥品原料同時，能消滅細菌和其他有毒微生物。
由于過熱蒸汽干燥具有上述優點，近年來美國、加拿大、法國、新西蘭和日本等發達國家己將過熱蒸汽干燥技術用于干燥木材及木頭壓塊、煤炭、紙張、甜菜渣、陶瓷、蠶繭、污泥、米酒、牧草、魚骨和魚肉、蔬菜、食品以及城市廢棄物等多種物料。隨著能源危機的日益嚴重和人們對食品質量要求的逐漸提高，過熱蒸汽干燥的應用必將得到發展，尤其是可以降低干燥溫度同時保證產品質量的低壓過熱蒸汽干燥，具有潛在的高效率。
應用
常規應用領域
過熱蒸汽有其本身的應用領域，如用在發汽輪機的透平，通過噴嘴至透平葉片，推動電機轉動。但是過熱蒸汽很少用于工業制程的熱量傳遞過程，這是因為過熱蒸汽在冷凝釋放蒸發焓之前必須先冷卻到飽和溫度，很顯然，與飽和蒸汽的蒸發焓相比，過熱蒸汽冷卻到飽和溫度釋放的熱量是很小的，從而會降低工藝制程設備的性能。
新興應用領域
1、食品加工領域
1）過熱蒸汽食品加工
隨著過熱蒸汽技術的發展，美國、日本等國逐步生產出用于食品加工的過熱蒸汽裝置或者電器。過熱蒸汽在食品加工、烹領域的應用越來越廣泛。使用過熱蒸汽進行烹飪和食品加工具有食品受熱均勻、加熱速度快、食物更加美味、防止維生素流失等顯著優點，同時過熱蒸汽技術還可以用于食品加工廠中輸送帶的清洗、殺菌以及食材加熱處理、食物殘渣的粉末化及除臭等。
2）過熱蒸汽在食品加工領域的應用效果
在無添加劑的情況下，改善食物的味道。
低氧或者微氧環境下加工，可抑制食物的腐化氧化。
通過蒸汽加熱烹飪，大部分食物經加工后可保持處理后的材料不變硬，保持松軟的口感和水分。
提高加工階段的殺菌效果，實現短時間內的表面殺菌。
對噴灑在新鮮水果表面的防霉劑等農藥可大部分氣化。
通過對顏色及氣味成分的控制，使得食材本身的顏色和味道在加工中不被破壞。
通過膜狀凝結傳熱實現高速加熱。（熱傳導率是干燥空氣的數倍）。
通過殺菌（數秒間）、抑制氧化、通過高速過熱加熱生成凝縮膜、通過酵素失活等提高食品的保鮮能力。
使用溫度高達340℃的過熱蒸汽進行烹調，達到脫油、減鹽的健康烹飪效果。
2、木材，污泥，藥品領域
1）木材干燥
能源與環境問題是當今世界的幾個重大問題之一，干燥是決定木制品質量、能耗和成本的重要環節，同時又與環境污染問題密切相關。目前我國木材干燥的能源絕大部分是以煤或木廢料作燃料，而燃料的燃燒會釋放導致溫室效應的氣體產生。目前占主導地位的常規蒸汽干燥由于進、排氣的換氣熱損失較大，一次能源的利用率僅30%左右，故節能潛力很大。作為一種先進的節能干燥技術，過熱蒸汽干燥由于以過熱蒸汽作干燥介質，它可以利用輔助裝置，回收排汽的廢熱，故可明顯節能。同時由于木材真空過熱蒸汽干燥一般在低于 90℃的溫度下實施，木材內干燥應力小，干燥質量好，故具有一定的應用前景。
2）食品、飼料、藥品、生物質干燥
在食品、藥品等熱敏性物料的干燥過程中，為了保持物料中的有效成分，保證產品的質量，必須采用較低的干燥溫度，通常采用冷凍干燥來干燥此類物料。但是冷凍干燥方式具有時間長、能耗大、經濟效益低的缺點。過熱蒸汽用于食品干燥是近20年來發展起來的，但是由于溫度過高影響熱敏性物料的適應性，人們開始使用低壓過熱蒸汽干燥食品。低壓過熱蒸汽干燥方法結合了過熱蒸汽和負壓甚至真空干燥的優點，避開了常壓過熱蒸汽干燥物料溫度過高的劣勢，擴大了過熱蒸汽干燥對熱敏性物料的適應性。對不同的食品如薯片、面條、大豆、稻谷、蔬菜、蝦米、雞肉、各種水果片等進行過熱蒸汽干燥的研究表明，過熱蒸汽干燥食品和熱風干燥相比，除了節能環保等上述優點，還突出表現在干燥時間短、物料收縮變形小、顏色保持新鮮、多孔、復水性好和維生素含量高等方面。
過熱蒸汽干燥對提高干燥效率、降低干燥能耗、減少環境污染、提高產品質量具有重要的意義，是一種很有發展前景的干燥新技術。因此，將過熱蒸汽應用于食品干燥有著廣闊的前景。
3）污泥干燥
近些年來，隨著人口的增長和工業的發展，污泥產量大大增加。污泥具有含水量高、易腐敗、有惡臭、含有毒物質以及大量有害病原物等特點，所以必須及時進行污泥處理。污泥干燥作為污泥處理的一個重要環節，歷來被認為是一個熱效率低、耗能大的操作過程。傳統的污泥干燥采用熱風干燥技術，熱效率低、能耗大，因此開發低能耗的干燥方法是污泥干燥發展的重要方向。過熱蒸汽干燥以過熱蒸汽為帶走水氣和提供能量的介質，使熱效率提高的空間大增，而且能實現干燥“廢氣”熱量的再利用，從而實現潛熱的再次利用，是一種很有前途的干燥技術。
目前開發的過熱蒸汽式污泥干燥設備，具有干燥效率高、設備選型小、設備投資少等優勢，同時能達到能源節約、無廢氣排放、無污染、不產生污泥廢料的效果。
3、在工業及其他領域的應用
1）污染土壤治理
分解、去除污染土壤中PCB，VOC、二噁英等物質。
3）飛灰脫鹽處理。
4）產業用垃圾處理機的前期處理。
5）再利用市場（脫油、無氧）
過熱蒸汽在再利用市場上的應用主要表現在機械油的脫脂處理、廢塑料的再生利用涂裝干燥、洗凈殺菌等。
6）桑拿洗浴行業
在日本有把溫泉水加熱成過熱水蒸汽，使用過過熱蒸汽在低溫桑拿房中應用的案例。
參考資料 >
過熱蒸汽技術.tanabe-co.co.jp.2024-02-01