Расчет размеров пароотводчика — это не просто вопрос подбора патрубка или умножения нормальной нагрузки конденсата на два. Пароотводчик должен пропускать требуемую нагрузку при минимальном возможном перепаде давления, а принцип его работы должен соответствовать оборудованию, требованиям к удалению воздуха, системе возврата и условиям запуска.

Это различие объясняет, почему ловушка с достаточной вместимостью может привести к затоплению теплообменника.

Рассчитайте нагрузку, которую ловушка фактически выдержит.

Для парового оборудования, работающего при постоянной нагрузке, приблизительная скорость образования конденсата подчиняется энергетическому балансу:

Нагрузка на конденсат (кг/ч) = Тепловая нагрузка (кВт) × 3600 ÷ Скрытая теплота пара (кДж/кг)

Значение скрытой теплоты следует брать из таблицы свойств пара при фактическом давлении внутри оборудования, а не автоматически из давления в котле или паропроводе.

Предположим, теплообменник передает 600 кВт, а соответствующая скрытая теплота составляет приблизительно 2060 кДж/кг:

Нагрузка на конденсат = 600 × 3600 ÷ 2060 = приблизительно 1050 кг/ч

Эта цифра отражает только рабочую нагрузку. Во время холодного запуска корпус оборудования, изделие, трубопроводы и другие тепловые массы также поглощают тепло.

Необходимое время на разминку можно оценить следующим образом:

Тепловая нагрузка при нагреве (кДж/ч) = Масса (кг) × Удельная теплоемкость (кДж/кг·°C) × Повышение температуры (°C) ÷ Время нагрева (ч)

Суммарная тепловая нагрузка при запуске может включать в себя затраты на корпус оборудования, технологический материал, подключенные трубопроводы и теплопотери. Полученную тепловую нагрузку затем можно преобразовать в расход конденсата, используя тот же расчет скрытой теплоты.

При запуске объем конденсата может быть значительно выше, чем при нормальной рабочей нагрузке. Компания Spirax Sarco отмечает, что в некоторых установках он может достигать примерно трехкратного значения рабочей нагрузки, поскольку начальная разница температур максимальна. Также необходимо проверять оборудование с регулируемой температурой как при полной, так и при минимальной нагрузке.

Запас прочности полезен, но он не должен заменять расчет времени прогрева, если время запуска влияет на производительность. Применение произвольного коэффициента может привести к недостаточному дренажу или к неоправданно большому диаметру сифона.

Размер при определяющем дифференциальном давлении

Входное давление — это давление непосредственно перед конденсатоотводчиком. Оно не обязательно равно давлению в котле или давлению в паропроводе. Потери давления через предохранительный клапан, регулирующий клапан, оборудование и соединительные трубопроводы происходят до того, как конденсат достигнет конденсатоотводчика.

Выходное давление включает в себя не только давление в ресивере. Оно может содержать:

• Поддержание давления в закрытом конденсатоотводчике.

• Статическое давление, возникающее при подъеме конденсата.

• Потери на трение в обратной трубе

• Противодавление, создаваемое паром мгновенного испарения

• Давление, возникающее при сбросе сточных вод из других ловушки в тот же обратный коллектор.

Для предварительной оценки системы:

Доступный перепад давления = Минимальное давление на входе в ловушку − Максимальное давление в системе возврата − Статический подъем − Расчетные потери давления в трубопроводе

Все значения давления должны измеряться в одних и тех же единицах и с использованием одной и той же основы. Манометрическое давление не следует смешивать с абсолютным давлением в одном расчете.

По мере повышения обратного давления перепад давления и пропускная способность ловушки снижаются. Некоторые ловушки также имеют максимально допустимое противодавление, превышение которого делает их нормальную работу ненадежной.

В качестве определяющего фактора часто выступает минимальное давление на входе в сочетании с максимальным давлением на выходе, а не максимальное давление пара. Это особенно важно после регулирующего парового клапана.

Почему более крупная ловушка не устраняет застой.

Рассмотрим теплообменник, работающий при давлении 6 бар от избытка давления при полной нагрузке и подключенный к системе возврата конденсата, работающей при давлении 1,5 бар от избытка давления. При полной нагрузке в конденсатоотводчике возникает полезное положительное перепадное давление.

По мере срабатывания регулирующего клапана давление внутри теплообменника падает. Как только давление в оборудовании приближается к 1,5 бар, конденсатоотводчик теряет разницу давлений, необходимую для отвода конденсата. Если входное давление падает ниже обратного давления, конденсат возвращается в теплообменник. Это состояние известно как застой.

Установка более крупного обычного пароотводчика не устраняет отрицательный перепад давления. Увеличение диаметра отверстия может повысить производительность при наличии положительного давления, но оно не может заставить конденсат поступать в систему возврата, давление в которой выше, чем давление на входе в пароотводчик.

Вместо этого система может потребовать:

• Возврат самотеком при более низком давлении

• Вентилируемый ресивер и электрический насос

• Насос для отвода конденсата, работающий от давления.

• Комбинированная насосно-ловушковая система

Накопление конденсата во время остановки системы уменьшает эффективную площадь теплопередачи и дестабилизирует регулирование температуры. Когда накопившийся конденсат в конечном итоге перемещается, это также может подвергнуть оборудование и трубопроводы гидроудару.

Выберите принцип работы после определения задачи.

Одна лишь производительность не определяет, будет ли конденсатоотводчик работать правильно. Схема сброса, производительность системы вентиляции и допустимое переохлаждение конденсата должны соответствовать условиям применения.

Поплавковые и термостатические ловушки Они обеспечивают непрерывный отвод конденсата вблизи температуры насыщения. Их термостатический элемент также эффективно удаляет воздух и другие неконденсируемые газы. Часто подходят для теплообменников, тепловых насосов и технологического оборудования с изменяющейся нагрузкой.

Термодинамические дисковые ловушки Они компактны и механически прочны, поэтому часто используются в местах протечки паропроводов и открытых трубопроводах высокого давления. На их работу влияет пар, поэтому чрезмерное противодавление, загрязнения, условия установки и охлаждение окружающей среды могут повлиять на производительность.

Ловушки-ведра перевернутые Они могут работать при высоком давлении и, как правило, выдерживают гидроудар. Однако их внутреннее вентиляционное отверстие относительно невелико, поэтому удаление воздуха во время запуска может быть медленным. Для оборудования, требующего быстрого прогрева, может потребоваться отдельная система вентиляции. Также следует учитывать потерю производительности при работе в режиме заполнения и при низкой нагрузке.

Термостатические ловушки Удерживать конденсат до тех пор, пока его температура не опустится ниже температуры пара. Это может быть полезно для парового обогрева и в тех случаях, когда необходимо целенаправленно рекуперировать явное тепло. Обычно этот метод непригоден в тех случаях, когда для поддержания полной площади теплопередачи необходимо немедленное удаление конденсата.

Для технологического оборудования с паровым нагревом непрерывная подача воздуха и эффективное удаление воздуха обычно более важны, чем отложенная подача. В паропроводах механическая прочность и устойчивость к воздействию внешней среды могут иметь большее значение.

Извлечение конденсата изменяет условия расчета размеров скважин.

Возврат горячего конденсата снижает потребность котла в энергии, очищенной подпиточной воде и химикатах. Однако система рекуперации также создает давление после пароотводчика.

Когда горячий конденсат переходит из области высокого давления в область низкого давления, часть его мгновенно превращается в пар. Поэтому обратный трубопровод должен транспортировать двухфазную смесь с гораздо большим объемным расходом, чем просто жидкий конденсат.

Обратный трубопровод, диаметр которого определяется только исходя из расхода жидкой воды в килограммах в час, может привести к чрезмерной скорости потока и обратному давлению при наличии пара мгновенного испарения.

Анализ процесса извлечения конденсата должен включать в себя:

• Нормальный и пиковый расход конденсата

• Генерация мгновенного пара при давлении на входе.

• Давление в обратном коллекторе при одновременном сбросе ловушки

• Вертикальный подъем и потери на трение в трубопроводах

• Вентилируемый или герметичный ресивер

• Влияние конденсатоотводчиков высокого давления на потребителей, использующих более низкое давление.

• Наличие насосной головки, необходимой для механического извлечения.

Система рекуперации является частью расчета размеров пароотводчика, а не деталью, расположенной после него. Неправильная конструкция обратного трубопровода может привести к тому, что правильно подобранный пароотводчик будет выглядеть неисправным.

Что должно содержать полное техническое описание парового ловушки?

В технически полезном запросе следует отдельно указать рабочую и пусковую нагрузки по конденсату. В нем также следует указать:

• Максимальное и минимальное давление на входе в ловушку

• Максимальное давление возврата конденсата

• Вертикальный подъем после ловушки

• Температура конденсата

• Расчетное давление и температура

• Размер и стандарт соединения

• Материалы корпуса и внутренних элементов

• Требования к вентиляции

• Ориентация при установке

• Предпочтительное поведение при отказе

• Ожидается загрязнение, коррозия или гидроудар

Окончательный выбор следует производить на основе кривой производительности производителя при заданном перепаде давления. Кривая должна соответствовать предлагаемой модели ловушки и ее фактическому размеру седла или отверстия.

Размер соединения не является надежной заменой пропускной способности. Два ловушки с одинаковым номинальным размером соединения могут использовать разные отверстия и иметь существенно разные ограничения по пропускной способности и давлению.

Главный инженерный вопрос заключается не просто в том, сможет ли конденсатоотводчик справиться с обычной нагрузкой конденсата. Система отвода конденсата должна удалять конденсат во время холодного запуска, полной выработки и работы при минимальном давлении без потери пара и без зависимости от разницы давлений, которая исчезает при дросселировании регулирующего клапана.