محاسبه و انتخاب تله میعانات. محاسبه و انتخاب تله های بخار، خطوط لوله بخار و میعانات. الزامات تله میعانات

A.Yu. Antomoshkin، مهندس، Spirax-Sarco Engineering LLC، سن پترزبورگ

انتخاب تله بخار

عدم وجود یا انتخاب نادرست تله بخار منجر به تلفات زیادی در سیستم بخار میعانات می شود. در عین حال، یک تله بخار که به درستی انتخاب شده، محاسبه شده و نصب شده است، یک وسیله صرفه جویی در انرژی است که می تواند در هزینه های قابل توجهی صرفه جویی کند و بسیار سریع پرداخت کند.

اغلب اوقات این واقعیت نادیده گرفته می شود که کارایی هر تجهیزات حرارتی در نهایت به سازماندهی تخلیه میعانات بستگی دارد. فقط یک مهندس با تجربه می تواند خطاهایی را که منجر به کاهش عملکرد تجهیزات حرارتی و افزایش هزینه های عملیاتی می شود، شناسایی کند.

اگر مهندس قدرت، هدف، طراحی و ویژگی های تله های میعانات را بداند، بهبود سیستم های زهکشی میعانات در شرکت خود بسیار آسان تر خواهد بود.

انتخاب تله بخار بستگی به نوع تجهیزات و شرایط کاری مورد نظر دارد. این شرایط می تواند نوسانات فشار کاری، بار و فشار برگشتی روی تله باشد. علاوه بر این، شرایط برای مقاومت در برابر خوردگی را می توان تنظیم کرد.

sti، مقاومت در برابر چکش آب و یخ زدگی و همچنین انتشار هوا در هنگام راه اندازی سیستم.

اصطلاح "تله میعانات" به درستی هدف این دستگاه را منعکس نمی کند. ترجمه مستقیم از انگلیسی بسیار واضح تر است: تله بخار به معنای "تله بخار" است. این بدان معنی است که وظیفه اصلی تله بخار این است که بخار را در مبدل حرارتی تا متراکم شدن کامل قفل کند و سپس میعانات حاصل را خارج کند. علاوه بر این، تله بخار باید این کار را به طور خودکار، با هر گونه نوسان در پارامترهای بار و بخار انجام دهد.

مهمترین چیزی که باید به خاطر داشته باشید این است که هیچ تله بخار جهانی در طبیعت وجود ندارد، اما در عین حال، همیشه یک راه حل بهینه برای یک سیستم خاص وجود دارد. و برای پیدا کردن آن، اول از همه، ارزش دارد که گزینه های موجود و ویژگی های آنها را در نظر بگیرید.

سه نوع تله بخار اساساً متفاوت وجود دارد.

1. تله بخار ترموستاتیک (شکل 1). این نوع تله بخار تفاوت دمایی بین بخار و میعانات را تشخیص می دهد. عنصر حسگر و محرک یک ترموستات است. قبل از تخلیه میعانات، باید تا دمای کمتر از دمای بخار اشباع خشک خنک شود.

ویژگی اصلی تمام تله های بخار ترموستاتیک این است که میعانات قبل از باز شدن شیر باید چند درجه بالاتر از دمای چگالش خنک شوند. یعنی همه آنها کم و بیش اینرسی هستند.

ویژگی های تله بخار ترموستاتیک:

عملکرد بالا با اندازه و وزن نسبتاً کوچک؛

انتشار هوای رایگان در هنگام راه اندازی؛

این نوع تله بخار یخ نمی زند (اگر خط میعانات در پشت تله بخار بالا نیاید و هنگام خاموش شدن بخار، میعانات در آن غرق نمی شود).

ساده در نگهداری.

2. تله بخار مکانیکی (شکل 2). اصل کار این تله های بخار بر اساس اختلاف چگالی بخار و میعانات است. دریچه توسط یک توپ یا شناور فنجانی معکوس فعال می شود. این تله‌های بخار حذف مداوم میعانات را در دمای بخار فراهم می‌کنند، بنابراین این نوع تله بخار برای مبدل‌های حرارتی با سطوح تبادل حرارتی بزرگ و تشکیل شدید حجم زیاد میعانات مناسب‌تر است.

مزایای این نوع:

در بارهای سبک به خوبی کار می کند و تحت تأثیر نوسانات ناگهانی بار و فشار قرار نمی گیرد.

بهره وری بالا (تا 100-150 تن میعانات در ساعت)؛

مقاوم در برابر چکش آب و قابل اعتماد در عملکرد.

هنگام نصب تله بخار مکانیکی باید تعدادی از ویژگی های آن را در نظر داشت. اول اینکه در بدنه تله معکوس (آب بند) همیشه باید آب وجود داشته باشد. اگر تله این آب بندی را از دست بدهد، بخار بدون مانع از شیر باز خارج می شود. این می تواند در جایی اتفاق بیفتد که افت ناگهانی فشار بخار ممکن است، که باعث می شود میعانات در ظرف بجوشد. اگر یک تله سطلی معکوس در کارخانه های فرآیندی که امکان نوسانات فشار وجود دارد استفاده می شود، باید یک شیر چک در ورودی تله نصب شود. این به جلوگیری از از بین رفتن آب بند کمک می کند.

ثانیاً یک تله شناور ممکن است در اثر یخ زدن آسیب ببیند، بنابراین در صورت نصب در خارج از منزل، بدنه تله باید به خوبی عایق بندی شود.

3. تله بخار ترمودینامیکی (شکل 3). عنصر اصلی این نوع تله بخار دیسک است. عملکرد آنها بر اساس تفاوت در سرعت میعانات و بخار هنگام جریان در شکاف بین صندلی و دیسک است.

مزایای این نوع:

بدون تنظیم یا تغییر اندازه شیر کار کنید.

جمع و جور، ساده، وزن سبک و عملکرد کافی برای اندازه آنها.

این نوع تله بخار را می توان در فشارهای بالا و بخار فوق گرم استفاده کرد. مقاوم در برابر چکش آب و لرزش؛ مقاوم در برابر خوردگی، tk. تمام قطعات از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند.

هنگام انجماد فرو نریزید و هنگام نصب در یک صفحه عمودی و رها شدن در جو یخ نکنید. با این حال، کار در این موقعیت می تواند منجر به سایش لبه های دیسک شود.

نگهداری و تعمیر آسان.

با این حال، تله های بخار ترمودینامیکی در فشار ورودی بسیار کم و فشار برگشتی بالا عملکرد خوبی ندارند.

به ویژه باید توجه داشت که هیچ یک از انواع تله بخار مزایا یا معایب مطلق نسبت به سایرین ندارند. ویژگی های ذکر شده در بالا وجود دارد که همراه با ویژگی های عملکرد تجهیزات تبادل حرارتی، انتخاب نوع و اندازه تله بخار را تعیین می کند.

الزامات تله میعانات

بدیهی است که تله بخار جزء ضروری هر سیستم بخار و میعانات است و تأثیر بسزایی در عملکرد آن دارد. نمی توان آن را به صورت مجزا، جدا از کل سیستم مشاهده کرد. انتخاب تله بخار به عوامل زیادی بستگی دارد که در ادامه به مهمترین آنها می پردازیم. با این حال، با قرار دادن وظیفه خود برای تجهیز (یا تجهیز مجدد) تاسیسات تکنولوژیکی به تله‌های میعانات، باید به سوالات زیر پاسخ دهیم:

آیا می توان پارامترها و رژیم حرارتی (دما) مشخص شده تاسیسات و عملکرد آن را حفظ کرد؟

آیا مصرف واقعی بخار با گذرنامه برای این رژیم تکنولوژیکی متفاوت است؟

آیا چکش های آب وجود دارد؟

اگر با این مشکلات مواجه شدید به این معنی است که تله های بخار کار نمی کنند یا اشتباه انتخاب شده اند.

اغلب اتفاق می افتد که هنگام نصب یک تله بخار نادرست انتخاب شده، هیچ مشکلی از خارج مشاهده نمی شود. گاهی اوقات یک تله بخار حتی می تواند بدون عواقب قابل مشاهده کاملاً بسته شود، مانند خطوط بخار که تخلیه ناقص در یک نقطه به این معنی است که میعانات باقی مانده به نقطه تخلیه بعدی منتقل می شود. اگر تله بخار کار را در نقطه بعدی انجام ندهد، ممکن است مشکل ایجاد شود.

اگر تشخیص داده ایم که نیاز به نصب تله بخار جدید داریم، انتخاب آنها با شرایط زیر مشخص می شود.

انتشار هوا.در هنگام راه اندازی، یعنی در ابتدای فرآیند، فضای بخار مبدل های حرارتی و خط لوله بخار با هوا پر می شود که در صورت عدم حذف، فرآیند انتقال حرارت مختل شده و زمان گرمایش افزایش می یابد. زمان راه اندازی افزایش می یابد و راندمان نصب کاهش می یابد. توصیه می شود هوا را قبل از مخلوط شدن با بخار آزاد کنید. اگر هوا و بخار مخلوط شوند، جدا کردن آنها تنها پس از متراکم شدن بخار امکان پذیر خواهد بود. دریچه های هوا ممکن است به طور جداگانه برای خطوط بخار مورد نیاز باشد، اما در بیشتر موارد هوا از طریق تله های بخار تخلیه می شود.

در این مورد، تله بخار ترموستاتیک نسبت به انواع دیگر مزایایی دارد، به عنوان آنها در هنگام راه اندازی کاملاً باز هستند.

تله های بخار شناور توپی این قابلیت را ندارند مگر اینکه مجهز به دریچه های هوای ترموستاتیک داخلی باشند. چنین دریچه هوا اجازه می دهد تا مقدار قابل توجهی از هوا تخلیه شود و علاوه بر این، خروجی میعانات سرد اضافی را فراهم می کند که در هنگام شروع سرد بسیار مهم است.

تله‌های بخار ترمودینامیکی می‌توانند مقادیر نسبتاً کمی هوا را آزاد کنند، اما در هنگام تخلیه خطوط لوله بخار اصلی و ماهواره‌ای کاملاً کافی است. جایی که این نوع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

تله بخار سطلی معکوس به دلیل عملکرد و طراحی دارای ظرفیت تهویه بسیار محدودی است. با این حال، یک دریچه هوای ترموستاتیک که به موازات چنین تله بخاری نصب شده است، این اشکال را به حداقل می رساند.

حذف میعانات.پس از آزاد شدن هوا، تله بخار باید میعانات را تخلیه کند و اجازه عبور بخار را ندهد. نشت بخار منجر به ناکارآمدی و غیراقتصادی فرآیند می شود. اگر سرعت انتقال حرارت در فرآیند بسیار مهم است، میعانات باید بلافاصله پس از تشکیل آن در دمای بخار حذف شود. یکی از دلایل اصلی کاهش راندمان تجهیزات حرارتی، غرق شدن فضای بخار ناشی از انتخاب اشتباه نوع تله بخار می باشد. اگر تله بخار دارای ظرفیت ناکافی باشد، به خصوص در شرایط راه اندازی، همین پدیده مشاهده خواهد شد.

به طور کلی، تعیین ظرفیت مورد نیاز یک تله بخار کار نسبتاً دشواری است. مانند هر شیر مکانیکی، جریان از طریق تله متناسب با افت فشار در سراسر تله است. و بیشتر اوقات ما از این تفاوت اطلاعی نداریم. برای ارزیابی آن، باید به محاسبات مبدل حرارتی مراجعه کنید، از فرمول های تجربی یا استعداد مهندسی استفاده کنید. در هر صورت، لازم است که ایده بسیار خوبی از فرآیندهای رخ داده در مبدل حرارتی داشته باشید.

علاوه بر این، مقادیر زیادی از میعانات باید در هنگام راه اندازی تخلیه شود، زمانی که هر دو افت فشار کم هستند و مقدار میعانات تشکیل شده چندین برابر بیشتر از حالت های عملیاتی است.

راندمان حرارتیپس از در نظر گرفتن الزامات اولیه برای خروج هوا و حذف میعانات، باید به راندمان حرارتی توجه شود، یعنی. چگونه یک نوع معین تله بخار می تواند بر مقدار گرمای بازیابی شده از یک جرم معین بخار تأثیر بگذارد. در نگاه اول، تله بخار ترموستاتیک باید بهترین انتخاب در این مورد باشد. این تله‌های بخار تا زمانی که چند درجه کمتر از دمای بخار اشباع خنک نشده باشد، میعانات را آزاد نمی‌کنند، بنابراین انتقال حرارت اضافی را فراهم می‌کنند که منجر به کاهش واقعی مصرف بخار می‌شود. همیشه تمایل به حذف میعانات در پایین ترین دمای ممکن وجود دارد، اما در تعدادی از فرآیندهای تکنولوژیکی این غیرقابل قبول است (به عنوان مثال، اگر کنترل دما لازم باشد)، بنابراین، میعانات باید همانطور که تشکیل می شود حذف شود، یعنی. در دمای بخار اشباع در این مورد، نوع دیگری از تله بخار باید استفاده شود - مکانیکی یا ترمودینامیکی.

تنظیمات سیستم.هنگام انتخاب تله بخار، ابتدا باید الزامات فرآیند در نظر گرفته شود. آنها معمولا انتخاب نوع تله بخار را تعیین می کنند. پیکربندی و مسیریابی خطوط بخار و میعانات به تعیین نوع خاصی از تله بخار کمک می کند که در شرایط خاص وظیفه خود را به بهترین شکل انجام می دهد. پس از آن، شما باید یک اندازه را انتخاب کنید. ابعاد توسط پارامترهای سیستم زیر تعیین می شود:

حداکثر فشار بخار و میعانات؛

فشار کاری بخار و میعانات؛

هزینه؛

درجه حرارت؛

وجود کنترل دمای فرآیند؛

مقدار مقاومت هیدرولیکی خط لوله میعانات.

به عبارت دیگر برای انتخاب تله بخار مناسب باید اطلاعات کاملی در مورد پارامترهای فنی سیستم بخار – میعانات داشته باشید.

قابلیت اطمینان. تجربه نشان می دهد که زهکشی خوب میعانات با قابلیت اطمینان همراه است، به عنوان مثال. عملکرد بهینه با حداقل توجه

علاوه بر ویژگی های طراحی، عواملی که بر قابلیت اطمینان تله بخار تأثیر می گذارند اغلب عبارتند از:

سایش خورنده؛

چکش آب در سیستم میعانات بخار؛

آلاینده هایی که شیر تله بخار را مسدود می کنند.

برای جلوگیری از سایش سریع خورنده، تمام قسمت های داخلی تله های بخار مدرن از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. اغلب کیفیت تصفیه آب دیگ بخار و هوازدایی به گونه ای است که میعانات حاصله بسیار تهاجمی است. در این موارد بدنه های تله بخار چدن و ​​کربن فولاد به اندازه کافی مقاوم نیستند، عمر مفید محصول کاهش می یابد و اقدامات ویژه ای برای بهبود تصفیه شیمیایی آب لازم است.

چکش آب- یک پدیده رایج که نشان دهنده عملکرد نادرست سیستم میعانات بخار است. این می تواند ناشی از طراحی نامناسب سیستم، استفاده از نوع اشتباه تله بخار، یا تله بخار ناکارآمد یا ترکیبی از این عوامل باشد. چکش آب اغلب با خرابی تله بخار همراه است. اغلب اوقات یک تله بخار به دلیل طراحی نامناسب سیستم عملکرد خود را انجام نمی دهد و بالعکس. چکش آب می تواند به دلایل زیر ایجاد شود:

زهکشی خطوط لوله بخار وجود ندارد.

خط میعانات به دلیل اندازه انتخاب نادرست یا به دلیل "قفل شدن" با بخار ثانویه مقاومت را افزایش داده است.

وقوع یک "نقطه رکود" زمانی که فشار در مبدل حرارتی به دلایلی کمتر از فشار معکوس در خط میعانات باشد (اغلب در سیستم هایی با کنترل دما رخ می دهد).

طراحی‌های مدرن و فناوری‌های تولید تله‌های بخار امکان تولید مدل‌های بادوام را فراهم می‌کند که عمر مفید آن‌ها بسیار طولانی‌تر است و همچنین می‌توانند در برابر چکش آب مقاومت کنند. با این حال، یک بار دیگر تکرار می کنیم که چکش آب گواه عملکرد غیرعادی سیستم است.

آلودگی دلیل اصلی شکست تله های بخار است (به طور طبیعی، ما در اینجا در مورد محصولاتی با طرح های اولیه غیرقابل اجرا صحبت نمی کنیم که هر از گاهی در بازار روسیه ارائه می شوند). انواع مختلف تله بخار حساسیت متفاوتی نسبت به آلودگی دارند، اما نصب فیلترها در جلوی آنها یک پیش نیاز مطلق برای عملکرد طولانی و مطمئن است. تله های میعانات گازی با فیلترهای داخلی یک مزیت بدون شک دارند.

بنابراین، الزامات تله بخار از نظر ظاهری ساده و واضح است. ما اغلب می شنویم که انتخاب تله بخار یک کار بسیار ساده است. با این حال، همانطور که دیدیم، عملکرد و کارایی این محصول نه تنها به ویژگی های خود، بلکه به ویژگی های کل سیستم میعانات بخار بستگی دارد و این شرایط مستلزم رویکردی دقیق، واجد شرایط و یکپارچه است.

1. محل نصب.
2. افت فشار.
3. مصرف میعانات (کیلوگرم در ساعت).
4. نمودار پهنای باند

1. محل نصب.

بهترین گزینه یا جایگزین را می توان از جدول انتخاب تله بخار انتخاب کرد.

2. فشار دیفرانسیل.

افت فشار تفاوت بین فشار در ورودی و خروجی تله بخار است. به عنوان مثال، اگر فشار ورودی 8 بار باشد و میعانات به اتمسفر تخلیه شود، افت فشار 8 بار - 0 بار = 8 بار است. پس از تله بخار، هر متر بالابر خط کندانس 0.11 بار فشار برگشتی دارد. اگر در مثال قبلی خط میعانات 5 متر بعد از تله بالا می رفت.

فشار برگشتی خواهد بود: 0.11 x 5 = 0.55 bar.
و افت فشار خواهد بود: 8-0.55 = 7.45 bar.

اگر میعانات به خطوط میعانات مختلف متصل شود، فشار برگشتی کل در نظر گرفته شده و تله بر این اساس انتخاب می شود.

3. جریان میعانات.

معمولاً اطلاعات ارائه شده توسط سازنده تجهیزات مصرف کننده بخار در نظر گرفته می شود. داده های مصرف میعانات در اسناد فنی تجهیزات نشان داده شده است. اگر چنین داده هایی در دسترس نباشد، با در نظر گرفتن قطر لوله بخار، چگالی جریان و غیره می توان مقدار میعانات را به راحتی محاسبه کرد. همچنین، اگر این فرآیند خاصی نباشد، داده های مربوط به مصرف بخار در یک کارخانه بخار در جداول فنی مختلف آورده شده است.

2.1. توصیه می شود میعانات از مبدل های حرارتی توسط نیروی جاذبه تخلیه شود (شکل 11).
2.2. تله بخار برای کار کردن به فشار دیفرانسیل خاصی نیاز دارد (شکل 12)
2.3. اگر خط میعانات بعد از تله بخار بالا رود، افت فشار در سراسر تله بخار به ازای هر 7 متر ارتفاع تقریباً 1 بار کاهش می یابد (شکل 13).
2.4. اگر یک بخش خط لوله عمودی در جلوی تله بخار وجود داشته باشد، باید یک آب بندی هیدرولیک در پایین ترین نقطه این بخش عمودی ارائه شود (شکل 14).
2.5. قطر خط میعانات باید با در نظر گرفتن حجم بخار فلاش انتخاب شود تا از افزایش فشار در خط میعان جلوگیری شود (شکل 15).

2.6. میعانات و در صورت امکان بخار فلاش باید جمع آوری و استفاده مجدد شود (شکل 16).

2.7. هر مبدل حرارتی باید به صورت جداگانه تخلیه شود
2.7.1. تله بخار جداگانه بعد از هر مبدل حرارتی (تخلیه جداگانه) (شکل 17)

2.7.2. زهکشی چندین مبدل حرارتی نصب شده به موازات یک تله بخار (شکل 18)

2.7.3. زهکشی چندین مبدل حرارتی نصب شده به صورت سری (به عنوان مثال پرس های چند صفحه ای) (شکل 19)

2.8. سیل میعانات (مزایا و معایب)
2.8.1. غرق شدن فضای بخار مبدل حرارتی توسط میعانات، سرعت انتقال حرارت را کاهش می دهد (شکل 20).

2.8.2. غرق شدن مبدل حرارتی با میعانات منجر به صرفه جویی در مصرف سوخت با کاهش مصرف بخار می شود. با این حال، باید در نظر گرفت که این امر می تواند منجر به وقوع چکش های آبی شود.
2.9. اقدامات برای جلوگیری از چکش آب
2.9.1. سازماندهی مناسب زهکشی میعانات از فضاهای بخار (شکل 21 و 22)

علل احتمالی سیل:

تله بخار نادرست انتخاب شده است (به عنوان مثال، نوع اشتباه، میعانات به طور دوره ای تخلیه می شود، ظرفیت ناکافی). تله بخار به درستی کار نمی کند (مثلاً تله بخار باز نمی شود یا با خنک کننده بیش از حد باز می شود). افت فشار در سراسر تله بخار به دلیل تلفات فشار بالا در داخل مبدل حرارتی در بارهای کم بسیار کم است (به عنوان مثال فشار خط میعانات > 1 بار (abs) و فشار مبدل حرارتی در بار کم< 1 бар(абс)).

اقدامات برای جلوگیری از چکش آب:

برای تخلیه مداوم میعانات از مبدل های حرارتی بدون سیل، فقط از تله های بخار شناور UNADuplex استفاده کنید. تله بخار باید به اندازه کافی بزرگ باشد، زیرا در بارهای کم فشار بالادست تله می تواند بسیار کم باشد (تا خلاء). این امر مستلزم آن است که فشار در خط میعانات افزایش نیابد، پس از تله هیچ افزایشی در خط میعانات وجود نداشته باشد و تله در پایین ترین نقطه نصب شود و در نتیجه هد هیدرواستاتیک اضافی ایجاد شود. اگر احتمال ایجاد خلاء در مبدل حرارتی وجود دارد، توصیه می شود یک قطع کننده خلاء (شیر چک RK) در پایین دست شیر ​​کنترل بخار نصب کنید.

در مواردی که تجهیزات تبادل حرارتی با کنترل "سمت بخار" در طیف گسترده ای از بارهای حرارتی کار می کنند (در این مورد، فشار در فضای بخار از خلاء تا حداکثر مقدار عملیاتی متفاوت است) و تله های بخار استاندارد نمی توانند حذف پایدار میعانات را فراهم کنند. توصیه می شود از تله های بخار مخصوص پمپاژ UNA25-PK استفاده کنید (شکل 8d را ببینید).

تله های بخار انتقالی در دو حالت کار می کنند: با افت فشار کافی - مانند یک تله بخار شناور معمولی، با افت فشار ناکافی - مانند یک پمپ میعانات مکانیکی. تغییر از یک حالت به حالت دیگر بسته به سطح میعانات داخل تله بخار به طور خودکار اتفاق می افتد.

برای پمپاژ میعانات از "بخار داغ" استفاده می شود. شیرهای بدون بازگشت تعبیه شده تضمین می کنند که میعانات در یک جهت جریان می یابد. تامین "بخار زنده" به تله بخار و باز شدن دریچه تهویه به طور خودکار اتفاق می افتد.

2.9.4. تله بخار مداوم

تله های بخار ترموستاتیک اغلب میعانات را به طور متناوب تخلیه می کنند و بنابراین برای استفاده با دبی کم میعان توصیه می شود. برای تخلیه میعانات از مبدل های حرارتی (و در این مثال خاص مبدل حرارتی کنترل شده با بخار) استفاده از تله شناور UNA را توصیه می کنیم!

2.9.5. آب بند و جبران کننده های چکش آب در صورت افزایش میعانات

2.9.6. محل صحیح خطوط مختلف میعانات و کلکتور میعانات (شکل 26 و 27)

1.10. هوا و سایر گازهای غیر قابل تراکم موجود در بخار، دمای بخار و ظرفیت گرمایش مبدل‌های حرارتی را کاهش می‌دهند و می‌توانند منجر به گرم شدن ناهموار محصول شوند (مثلاً برای پرس‌ها، سیلندرهای خشک کن چرخشی حیاتی است) (شکل 3 و 28)

مبدل‌های حرارتی کوچک تا متوسط ​​به خوبی از طریق تله‌های بخار با تهویه خودکار داخلی تهویه می‌شوند.

T. Gutsulyak، A. Kirilyuk

با توجه به افزایش مداوم قیمت تمام شده منابع انرژی، تمامی بخش های صنعتی به دنبال منابع جایگزین برای بهره وری انرژی هستند. بخار آب به عنوان یکی از ابزارهای انتقال انرژی حرارتی به طور فزاینده ای محبوب می شود.

علاوه بر مبدل های حرارتی، تله های میعانات نقش مهمی در حذف موثر گرما از بخار دارند. وظیفه اصلی آنها - استخراج هر چه بیشتر گرما از بخار آب - بسیار دشوار است و نه تنها به وجود تله های بخار در سیستم بستگی دارد، بلکه به نحوه صحیح انتخاب آنها نیز بستگی دارد. برای انتخاب تله بخار مناسب برای یک فرآیند تولید خاص، لازم است اصول عملکرد آن و ویژگی های استفاده از بخار در این فرآیند را بدانید و درک کنید.

تعیین تله بخار

تله بخار باید از کاهش ضریب انتقال حرارت جلوگیری کند. این کاهش به دلیل تشکیل میعانات در مصرف کننده بخار یا در خط لوله بخار رخ می دهد. وظیفه این تجهیزات حذف میعانات و جلوگیری از "پرواز" و انتشار بخار است.

بخار با از دست دادن گرمای لازم برای فرآیندهای تبادل حرارت، آن را به دیواره های خط لوله می دهد و به میعانات تبدیل می شود. اگر حذف نشود، "کیفیت" بخار بدتر می شود، حفره و چکش آب رخ می دهد. بهترین گزینه زمانی است که تله بخار بتواند میعانات و همچنین هوا و سایر گازهای غیر متراکم را تخلیه کند.

هیچ تله بخار جهانی مناسب برای همه کارها و کاربردها وجود ندارد. همه انواع تله بخار در اصل عملکرد متفاوت هستند، در حالی که دارای معایب و مزایای خاص خود هستند. همیشه راه حل بهتری برای یک کاربرد خاص در سیستم میعانات بخار وجود دارد. انتخاب تله بخار بستگی به این دارد
دما، فشار و مقدار میعانات تشکیل شده.

برنج. 1. انواع اصلی:
الف) - مکانیکی (شناور)؛ ب) - ترمودینامیکی؛ ج) - ترموستاتیک

سه نوع اساساً متفاوت وجود دارد: مکانیکی، ترموستاتیک و ترمودینامیکی.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد مکانیکی بر اساس تفاوت چگالی بین بخار و میعانات. دریچه توسط یک توپ یا شناور فنجانی معکوس فعال می شود. تله‌های بخار مکانیکی حذف مداوم میعانات را در دمای بخار فراهم می‌کنند، بنابراین این نوع دستگاه برای مبدل‌های حرارتی با سطوح تبادل حرارت بزرگ و تشکیل شدید حجم زیاد میعانات مناسب است.

تله بخار ترموستاتیک تفاوت دما بین بخار و میعانات را تعیین کنید. عنصر حساس و محرک در این مورد یک ترموستات است. قبل از تخلیه میعانات، باید تا دمای کمتر از دمای بخار اشباع خشک خنک شود.

بر اساس اصل عملیات تله بخار ترمودینامیکی تفاوت بین سرعت بخار و میعانات در شکاف بین دیسک و صندلی نهفته است. هنگامی که میعانات از آن عبور می کنند، به دلیل سرعت کم، دیسک بالا می رود و اجازه عبور میعانات را می دهد. با ورود بخار به تله بخار ترمودینامیکی، سرعت افزایش می یابد و در نتیجه فشار استاتیک کاهش می یابد و دیسک بر روی صندلی فرو می رود. بخار بالای دیسک به دلیل سطح تماس بیشتر، دیسک را در حالت بسته نگه می دارد. با متراکم شدن بخار، فشار روی دیسک کاهش می‌یابد و دیسک دوباره شروع به بالا رفتن می‌کند و به میعانات اجازه عبور می‌دهد.

جدول 1. انواع تله بخار

جدول 2. مقایسه تله های بخار و انواع آنها

انتخاب تله بخار

برای انتخاب صحیح قطر اسمی تله بخار ابتدا باید فشار ورودی را تعیین کنید، شکل. 3.

اگر تله بخار در پایین دست کارخانه مصرف کننده بخار نصب شود، فشار ورودی 15 درصد کمتر از فشار ورودی نیروگاه است.

برای محاسبه تقریبی فشار برگشتی، فرض می کنیم که هر متر افزایش خط لوله 0.11 بار فشار برگشتی است.

فشار دیفرانسیل = فشار ورودی - فشار برگشتی.

میزان میعانات را می توان با استفاده از مستندات فنی سازنده تجهیزات مصرف کننده بخار با در نظر گرفتن ضریب ایمنی مصرفی میعانات گازی محاسبه کرد. در خطوط لوله اصلی بخار، در مبدل های حرارتی و تجهیزات مشابه، حاشیه خروجی باید 2.5 - 3 برابر محاسبه شده تنظیم شود. در موارد دیگر، سهام 1.5 - 2 برابر بزرگتر است.

پس از محاسبه ضریب ایمنی برای جریان میعانات، قطر تله بخار مطابق نمودار انتخاب می شود.
توان عملیاتی (نگاه کنید به شکل 2) توسط سازنده ارائه شده است.

در زیر نمودارهای توان عملیاتی AYVAZ SK-51 به عنوان نمونه آورده شده است (داده ها و توصیه های ارائه شده توسط AYVAZ UKRAINE).

برنج. 2. نمودار ظرفیت SK-51 (1/2”-3/4”-1”)

نمونه نمودار (شکل 2 را ببینید): تله بخار روی سرعت جریان میعانات 180 کیلوگرم در ساعت تنظیم شده است.

میعانات با فشار 6 بار و فشار برگشتی 0.2 بار از مبدل حرارتی خارج می شود. افت فشار 6 - 0.2 = 5.8 bar.
مصرف میعانات 180 x 3 = 540 کیلوگرم در ساعت.
ضریب ایمنی: 3.

برای تخلیه 540 کیلوگرم در ساعت میعانات در قطره 5.8 بار، روی خط آبی رنگ در نمودار که با عدد 10 مشخص شده است (خروجی در این حالت 700 کیلوگرم در ساعت است)، یک تله بخار با قطر 1 انتخاب می کنیم. ” (DN25). عدد 10 اندازه دهانه سوپاپ اگزوز را نشان می دهد. همانطور که از نمودار (شکل 2) مشاهده می شود، تله های بخار با قطر 1/2 اینچ و 3/4 اینچ در این مورد قابل انتخاب نیستند، زیرا ظرفیت میعانات آنها کمتر از حد مورد نیاز است.

استفاده از انرژی بخار فلاش

هنگامی که آب با فشار ثابت گرم می شود، دما و مقدار گرمای آن افزایش می یابد. این کار تا زمانی که آب بجوشد ادامه می یابد. با رسیدن به نقطه جوش، دمای آب تغییر نمی کند تا زمانی که آب کاملاً به بخار تبدیل شود. و از آنجایی که لازم است تا حد امکان از انرژی حرارتی بخار استفاده شود، از تله های بخار استفاده می شود، به شکل 3 مراجعه کنید.

برنج. 3. استفاده از میعانات و بخار فلاش برای تبادل حرارت

میعانات در یک فشار معین دمایی برابر با بخار دارد. هنگامی که میعانات پس از تله بخار وارد ناحیه فشار اتمسفر می شود، فورا می جوشد و بخشی از آن تبخیر می شود، زیرا. دمای میعانات بیشتر از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر است.

بخاری که هنگام جوشیدن میعانات ایجاد می شود، بخار فلاش نامیده می شود.

آن ها بخاری است که در نتیجه میعانات وارد شده به اتمسفر یا محیط با فشار و دمای کم ایجاد می شود.

محاسبه مقدار بخار فلاش:

جایی که:
اک : آنتالپی میعانات وارد شده به تله بخار با فشار معین (kJ/kg).
ایو : آنتالپی میعانات پایین دست تله در فشار اتمسفر یا در فشار فعلی در خط میعانات (kJ/kg).
St : گرمای نهان تبخیر در فشار اتمسفر یا فشار جاری در خط میعانات (کیلوژول بر کیلوگرم) خط لوله 0.11 بار پس فشار است.

همانطور که مشاهده می شود، هر چه اختلاف فشار بیشتر باشد، میزان بخار فلاش تولید شده نیز بیشتر می شود. نوع تله بخار مورد استفاده نیز بر میزان میعانات تولید شده تأثیر می گذارد. میعانات تخلیه مکانیکی با دمای نزدیک به دمای اشباع بخار. در حالی که ترموستاتیک - میعانات را با دمای بسیار پایین تر از دمای اشباع حذف کنید، در حالی که میزان بخار جوش ثانویه کاهش می یابد.

هنگام نمونه برداری از بخار فلاش، باید این موارد را در نظر گرفت:

1. برای تولید حتی مقدار کمی بخار فلاش، مقدار زیادی میعانات لازم است. به ظرفیت تله بخار توجه ویژه ای داشته باشید. همچنین باید در نظر داشت که فشار بعد از شیرهای کنترل معمولاً کم است.
2. دامنه کاربرد باید مطابق با آن برای استفاده از بخار فلاش باشد. مقدار بخار فلاش باید برابر یا کمی بیشتر از مقدار مورد نیاز برای اطمینان از فرآیند فنی باشد.
3. منطقه بخار فلاش نباید دور از تجهیزاتی باشد که میعانات با دمای بالا از آن تخلیه می شود.

نمونه ای از محاسبه مقدار بخار فلاش در سیستمی که میعانات بلافاصله پس از تشکیل آن حذف می شود، به زیر مراجعه کنید.

بیایید داده ها را از جدول بخار اشباع در نظر بگیریم: در فشار 8 بار، 170.5 درجه سانتیگراد، آنتالپی میعان = 720.94 کیلوژول بر کیلوگرم. در فشار اتمسفر، 100 درجه سانتیگراد، آنتالپی میعان = 419.00 کیلوژول بر کیلوگرم. تفاوت آنتالپی 301.94 کیلوژول بر کیلوگرم است. گرمای نهان تبخیر در فشار اتمسفر = 2258 کیلوژول بر کیلوگرم. سپس مقدار بخار فلاش خواهد بود:

بدین ترتیب اگر بخار مصرفی در سیستم 1000 کیلوگرم باشد، میزان بخار فلاش 134 کیلوگرم خواهد بود.

ویژگی های نصب تله بخار

هنگام نصب تله بخار، مطمئن شوید که فلش روی بدنه آن با جهت جریان مطابقت دارد، به شکل 4، a مراجعه کنید.

تله های بخار از نوع شناور باید کاملاً افقی نصب شوند. برخی از آنها در طرحی خاص قابل نصب به صورت عمودی هستند. ورودی بخار به چنین تله‌های بخار باید از سمت پایین باشد، به شکل 4، ب مراجعه کنید.

تله های بخار باید در زیر اتصال خط بخار به تجهیزات قرار گیرند. در غیر این صورت ممکن است دستگاه دچار سیل شود. در مواردی که نصب تله میعانات به این روش امکان پذیر نیست، لازم است یک تخلیه اجباری میعانات را سازماندهی کنید، شکل 4، ج را ببینید.

تله های بخار ترمودینامیکی در هر موقعیتی کار می کنند. با این حال، موقعیت افقی برای نصب ارجح تر است، به شکل 4، د).

برنج. 4. نصب صحیح تله بخار

تله های بخار به هیچ عنوان نباید پشت سر هم نصب شوند. در غیر این صورت، دومی فشاری ایجاد می کند که بر عملکرد اولی که قبلاً نصب شده است تأثیر منفی می گذارد، به شکل. 5 الف).

فیلترهای نصب شده در بالادست تله بخار باید به چپ یا راست چرخانده شوند. در غیر این صورت، میعانات در پایین فیلتر جمع می شود که می تواند منجر به چکش آب شود، به شکل. 5 ب).

برنج. 5. نصب تله بخار در سیستم

انتخاب و استفاده صحیح از تجهیزات سازنده AYVAZ روشی موثر برای افزایش سطح صرفه جویی انرژی در سیستم های بخار می باشد.

مطالب و اخبار مهمتر در کانال تلگرام AW-therm. اشتراک در!

فرمول محاسبه به شرح زیر است:

جایی که:
D - قطر خط لوله، میلی متر

Q - سرعت جریان، m3/h

v - سرعت جریان مجاز بر حسب متر بر ثانیه

حجم مخصوص بخار اشباع در فشار 10 بار 0.194 m3/kg است، به این معنی که دبی حجمی 1000 کیلوگرم در ساعت بخار اشباع در 10 bar برابر با 1000x0.194=194 m3/h خواهد بود. حجم مخصوص بخار فوق گرم در 10 بار و دمای 300 درجه سانتیگراد 0.2579 متر مکعب بر کیلوگرم است و جریان حجمی با همان مقدار بخار در حال حاضر 258 متر مکعب در ساعت خواهد بود. بنابراین، می توان استدلال کرد که همان خط لوله برای انتقال بخار اشباع و بخار فوق گرم مناسب نیست.

در اینجا چند نمونه از محاسبات خط لوله برای رسانه های مختلف آورده شده است:

1. چهارشنبه - آب. بیایید یک محاسبه با سرعت جریان حجمی 120 متر مکعب بر ساعت و سرعت جریان v=2 متر بر ثانیه انجام دهیم.
D= = 146 میلی متر.
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 150 مورد نیاز است.

2. متوسط ​​- بخار اشباع. بیایید یک محاسبه برای پارامترهای زیر انجام دهیم: جریان حجمی - 2000 کیلوگرم در ساعت، فشار - 10 بار با سرعت جریان 15 متر در ثانیه. مطابق با حجم مخصوص بخار اشباع در فشار 10 بار 0.194 متر مکعب در ساعت است.
D= = 96 میلی متر
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 100 مورد نیاز است.

3. متوسط ​​- بخار فوق گرم. بیایید یک محاسبه برای پارامترهای زیر انجام دهیم: جریان حجمی - 2000 کیلوگرم در ساعت، فشار - 10 بار با سرعت جریان 15 متر بر ثانیه. حجم ویژه بخار فوق گرم در فشار و دمای معین، به عنوان مثال، 250 درجه سانتیگراد، 0.2326 متر مکعب در ساعت است.
D= = 105 میلی متر.
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 125 مورد نیاز است.

4. متوسط ​​- میعانات. در این مورد، محاسبه قطر خط لوله (خط لوله میعانات) دارای ویژگی خاصی است که باید در محاسبات مورد توجه قرار گیرد، یعنی: لازم است سهم بخار حاصل از تخلیه در نظر گرفته شود. میعانات با عبور از تله بخار و ورود به خط لوله میعانات، در آن تخلیه می شود (یعنی متراکم می شود).
سهم بخار حاصل از تخلیه با فرمول زیر تعیین می شود:
سهم بخار حاصل از تخلیه = ، جایی که

h1 - آنتالپی میعانات در مقابل تله بخار.
h2 - آنتالپی میعانات در شبکه میعانات در فشار مربوطه.
r گرمای تبخیر در فشار مربوطه در شبکه میعانات است.
طبق یک فرمول ساده شده، سهم بخار حاصل از تخلیه به صورت اختلاف دما قبل و بعد از تله بخار x 0.2 تعیین می شود.

فرمول محاسبه قطر خط میعانات به صورت زیر خواهد بود:

D= ، جایی که
DR - سهم تخلیه میعانات
Q - مقدار میعانات، کیلوگرم در ساعت
v” - حجم خاص، m3/kg
بیایید خط لوله میعانات را برای مقادیر اولیه زیر محاسبه کنیم: مصرف بخار - 2000 کیلوگرم در ساعت با فشار - 12 بار (آنتالپی h'=798 کیلوژول بر کیلوگرم)، تخلیه تا فشار 6 بار (آنتالپی h'=670 کیلوژول بر کیلوگرم). حجم ویژه v” = 0.316 m3/kg و گرمای چگالش r=2085 kJ/kg)، سرعت جریان 10 m/s.

سهم بخار حاصل از تخلیه = = 6,14 %
مقدار بخار تخلیه شده خواهد بود: 2000 x 0.0614=123 کیلوگرم در ساعت یا
123x0.316= 39 m3/h

D= = 37 میلی متر
یعنی یک خط لوله با قطر اسمی DN 40 مورد نیاز است.

نرخ جریان مجاز

نرخ جریان یک شاخص به همان اندازه مهم در محاسبه خطوط لوله است. هنگام تعیین دبی جریان باید فاکتورهای زیر را در نظر گرفت:

کاهش فشار در نرخ های جریان بالا، قطر لوله های کوچکتر را می توان انتخاب کرد، اما افت فشار قابل توجهی وجود دارد.

هزینه خط لوله دبی کم منجر به انتخاب قطر لوله های بزرگتر می شود.

سر و صدا. سرعت جریان بالا با افزایش اثر نویز همراه است.

پوشیدن. دبی بالا (به ویژه در مورد میعانات) منجر به فرسایش لوله می شود.

به عنوان یک قاعده، علت اصلی مشکلات حذف میعانات دقیقاً قطر کم تخمین زده شده خطوط لوله و انتخاب اشتباه تله های میعانات است.

پس از تله بخار، ذرات میعانات که با سرعت بخار ناشی از تخلیه از طریق خط لوله حرکت می کنند، به پیچ می رسند، به دیواره پیچ برخورد می کنند و در پیچ جمع می شوند. پس از آن، آنها با سرعت زیاد در امتداد خطوط لوله رانده می شوند که منجر به فرسایش آنها می شود. تجربه نشان می دهد که 75 درصد نشتی ها در خطوط کندانس در خم لوله ها اتفاق می افتد.

به منظور کاهش احتمال وقوع فرسایش و تأثیر منفی آن، لازم است سرعت جریان حدود 10 متر بر ثانیه برای سیستم‌های دارای تله بخار شناور و برای سیستم‌هایی با انواع دیگر 6-8 متر بر ثانیه باشد. تله های بخار هنگام محاسبه خطوط لوله میعانات گازی که در آنها بخاری از تخلیه وجود ندارد، انجام محاسبات بسیار مهم است، همانطور که برای لوله های آب با سرعت جریان 1.5 - 2 متر در ثانیه، و در بقیه موارد، سهم بخار از آن را در نظر بگیرید. تخلیه

جدول زیر نرخ جریان را برای برخی رسانه ها نشان می دهد: