Odwadniacze pary są integralną częścią systemu parowego. Odwadniacze odgrywają ważną rolę w utrzymaniu produktywności i wydajności systemu parowego. Ten wyczerpujący przewodnik zawiera odpowiedzi na wszystkie pytania dotyczące odwadniaczy, zasad ich działania, rozwiązywania problemów itp.
Co to jest odwadniacz?
Odwadniacz automatyczny zawór spustowy, który rozróżnia parę i kondensat. Odwadniacz zatrzymuje parę i odprowadza kondensat pod różnymi ciśnieniami lub obciążeniami. Odwadniacze powinny mieć dobrą zdolność do szybkiego odprowadzania powietrza i innych nieskraplających się gazów, jednocześnie zatrzymując świeżą parę.
Dlaczego stosuje się odwadniacze?
Mówiąc najprościej, odwadniacze służą do usuwania kondensatu i nieskraplających się gazów z sieci parowej.
Para wytwarzana przez kocioł zawiera energię cieplną, która służy do podgrzewania produktu. Kiedy para traci energię w wyniku ogrzewania produktu, tworzy się kondensat. Ponadto część energii zawartej w parze jest tracona w wyniku strat promieniowania z rur i kształtek. Po utracie tego ciepła para zamienia się w kondensat. Jeśli ten kondensat nie zostanie odprowadzony natychmiast po jego utworzeniu, może obniżyć wydajność pracy systemu, spowalniając przenoszenie ciepła do procesu. Obecność kondensatu w układzie parowym może również powodować fizyczne uszkodzenia spowodowane uderzeniem wodnym lub korozją.
Jak pokazano na załączonym szkicu, kondensat gromadzi się na dnie poziomej rury, nad którą przepływa para. W miarę jak kondensat gromadzi się, może tworzyć stałą bryłę nieściśliwej wody przemieszczającą się z dużymi prędkościami (Rys. 1.c). Nagłe zatrzymanie strugi wody przez kolanko, kształtkę lub zawór może spowodować mechaniczne uszkodzenie rury lub kształtki.
Równie ważne jest usuwanie powietrza i innych nieskraplających się gazów z układu parowego z czterech ważnych powodów.
- Podczas rozruchu para wchodzi do systemu tylko wtedy, gdy powietrze jest usuwane.
- Mieszanka powietrza i pary ma temperaturę znacznie niższą od temperatury pary, co obniża przenoszone ciepło.
- Powietrze jest izolatorem i przylega do powierzchni rury lub zbiornika, powodując powolne i nierównomierne przenoszenie ciepła.
- Rozpuszczone w kondensacie, nieskraplające się gazy kwasu, które powodują korozję systemu.
Rodzaje odwadniaczy w oparciu o zasadę działania
Z biegiem czasu opracowano różne typy odwadniaczy do różnych zastosowań. Podstawową właściwością odwadniacza jest możliwość odróżnienia pary od kondensatu. Różne typy odwadniaczy wykorzystują różne zasady działania i mechanizmy rozróżniania między parą, kondensatem i powietrzem. W przypadku klasyfikacji zgodnie z niniejszymi zasadami działania, każdy projekt ma zalety i ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze odwadniacza do konkretnego zastosowania.
Generalnie, w oparciu o zasadę stosowaną do rozróżnienia pary i kondensatu, odwadniacze są klasyfikowane w następujący sposób:
Mechaniczne odwadniacze sterowane gęstością
Odwadniacze sterowane gęstością lub mechaniczne typy odwadniaczy rozróżniają parę i kondensat na podstawie różnicy ich gęstości. Para jest zawsze lżejsza i dlatego ma znacznie niższą gęstość niż kondensat. Odwadniacz mechaniczny pozwoli na odprowadzenie tylko ciężkiego kondensatu i zatrzyma parę.
Jak widzieliśmy, szybkie usuwanie powietrza i innych nieskraplających się gazów jest niezbędne do prawidłowego działania układu parowego. Odwadniacze pływakowe są wyposażone w opcjonalny odpowietrznik, który szybko usuwa powietrze i inne gazy podczas rozruchu.
Istnieją dwa główne typy mechanicznych odwadniaczy, które są powszechnie używane.
Odwadniacze Pływakowe
Odwadniacze pływakowe lub odwadniacze pływakowe kulowe są idealne do zastosowań związanych z ogrzewaniem procesowym. Odwadniacze pływakowe są zaprojektowane w taki sposób, że gniazdo zaworu jest zawsze zanurzone pod wodą, co zapobiega utracie pary. Wyładowanie jest ciągłe i moduluje się wraz z szybkością skraplania. Nie mają na to wpływu zmiany ciśnienia wlotowego. Oddzielny termostatyczny odpowietrznik niezależnie usuwa powietrze, zapewniając szybki rozruch.
Zasada działania
Powietrze wchodzące do pułapki jest natychmiast wypuszczane przez pomocniczy odpowietrznik o dużej wydajności.
Gdy kondensat wpływa do korpusu odwadniacza, kulka jest pusta i unosi się nad kondensatem. Wraz ze wzrostem poziomu kondensatu, kondensat powoduje podniesienie pływaka kulki i ustawienie modulującego zaworu wylotowego w pozycji, która będzie przepuszczać kondensat w sposób ciągły wpływający do syfonu. Poziom kondensatu w korpusie odwadniacza jest utrzymywany powyżej zaworu spustowego, aby zapewnić uszczelnienie przed utratą pary.
Zalety odwadniaczy pływakowych
- Odprowadzaj kondensat w sposób ciągły tak szybko, jak się tworzy
- Wysoka wydajność odpowietrzania dzięki dodatkowemu odpowietrznikowi wyrównawczemu, który samoczynnie dostosowuje się do różnych ciśnień pary.
- Wysoka sprawność cieplna zarówno przy lekkich, jak i dużych obciążeniach. Ciągłe wyładowanie modulowane nie powoduje zakłóceń ciśnienia, które mogą wpływać na sterowanie nagrzewnicami powietrznymi, wymianami płaszczowo-rurowymi itp.
- Dostępna funkcja zwalniania blokady parowej (SLR)
- Wlot i wylot w linii, łatwa instalacja przy niskich kosztach. Dostępne również z pionowymi przyłączami wlotu i wylotu
- Solidna, dość odporna na uderzenia wodne.
- Szeroki zakres otworów dostosowanych do ciśnienia wlotowego.
Ograniczenia
- Nie można stosować przy wysokim stopniu przegrzania.
- Aplikacje narażone na zamarzanie muszą być chronione izolacją i lustrzankami jednoobiektywowymi
- Uderzenie wodne może uszkodzić pływak
Odwadniacze Dzwonowe
Jak nazwa wyjaśnia, odwrócone wiadro ma w środku odwrócone wiadro. Są to mechaniczne odwadniacze działające na zasadzie wyporu.
Zasada działania:
- Początkowo wiadro spoczywa na dnie odwadniacza, a gniazdo zaworu jest szeroko otwarte. Podczas rozruchu powietrze dostanie się do odwadniacza i zostanie wypuszczone przez otwór odpowietrzający.
- Gdy kondensat dostanie się do syfonu, tworzy uszczelnienie wodne wewnątrz korpusu. Ciężar wiadra utrzymuje zawór poza jego gniazdem, dzięki czemu kondensat może przepływać wokół dna wiadra i wydostawać się z syfonu. W warunkach niskiego obciążenia lub przegrzania pułapka może wymagać „zalania” wodą przed uruchomieniem systemu.
- Kiedy para dostaje się od spodu wiadra, wiadro staje się wyporne i unosi się. Spowoduje to ustawienie dźwigni zaworu w taki sposób, że zawór zostanie zamknięty.
- Wiaderko straci swoją wyporność, ponieważ część pary pod wiadrem skrapla się na skutek strat promieniowania, a pozostała para wydostaje się przez otwór odpowietrzający. Ciężar wiadra ściągnie zawór z jego gniazda, a następnie cykl się powtarza.
- Odwadniacze dzwonowe sporadycznie odprowadzają kondensat o temperaturze pary.
Zalety: Odporny na uderzenia wodne
Niedogodności:
Niskie obciążenia lub wysokie przegrzanie mogą prowadzić do utraty uszczelnienia wodnego. W takich sytuacjach odwadniacz wypuści świeżą parę.
- Słaba zdolność odpowietrzania.
- Okresowe odprowadzanie kondensatu.
Odwadniacze Termostatyczne
Odwadniacz termostatyczny działa na różnicę temperatur między parą a kondensatem. Kondensat ma niższą temperaturę niż używana para. Odwadniacz termostatyczny ma port, który jest otwierany lub zamykany w zależności od temperatury płynu wlotowego. Jeśli temperatura przekracza określony zakres, port jest zamykany. Port otwiera się, gdy Temperatura płynu spada poniżej poprzednio określonej wartości.
Ponieważ powietrze i inne gazy mają znacznie niższą temperaturę niż para, te odwadniacze mogą być również używane jako odpowietrzniki.
Odwadniacze Termodynamiczne
Te odwadniacze działają na zasadzie termodynamiki. Główną zasadą działania odwadniaczy termodynamicznych jest zasada Bernaulli.
Odwadniacz termodynamiczny są najczęściej stosowanymi odwadniaczami do usuwania kondensatu z głównych rurociągów, głównie ze względu na ich mały rozmiar, szeroki zakres ciśnień, jedną ruchomą część oraz odporność na uderzenia wodne i korozję. Ponieważ działanie każdego modelu zależy od gniazda producenta i konstrukcji tarczy, wyniki uzyskane przez użytkownika mogą się znacznie różni.