1. Funkcja i działanie odwadniaczy

    

   1. Zasada działania odwadniaczy

1. 1. W tej części opisano budowę i zasady działania każdego typu odwadniacza.

       

      1. Odwadniacze dzwonowe

          

         

          

         Rysunek 2.1 Odwadniacz dzwonowy

         
         
         

         Rysunek 2.2 Działanie odwadniacza dzwonowego

          

         1. 1) Na początku odpowietrzania do odwadniacza przedostają się kondensat o niskiej temperaturze i powietrze. W tym czasie zbiornik znajduje się na dnie odwadniacza, a zawór jest całkowicie otwarty. Kondensat zostanie szybko odprowadzony zaworem, a powietrze wychodzi odpowietrznikiem.

         2.  

         3. 2) Po rozgrzaniu przewodu temperatura odprowadzanego kondensatu stopniowo rośnie.

         4. 3) Po skropleniu para spływa do odwadniacza i zajmuje miejsce w zbiorniku. Zbiornik nabiera wyporności.

         5.  

         6. 4) Po uzyskaniu wystarczającej wyporności zbiornik unosi się w górę, a zawór się zamyka.

             

            Kondensat spływa z powrotem do odwadniacza, para ze zbiornika odprowadzana jest odpowietrznikiem, a kondensat wypełnia zbiornik. Zbiornik traci swoją wyporność i opada, a zawór ponownie się otwiera. Procedura otwierania/zamykania zaworu jest powtarzana.

      2. Odwadniacze pływakowe (z dźwignią podnoszenia pływaka)

          

         

         Rysunek 2.3 Odwadniacz pływakowy (system zaworu równoważącego z podwójnym portem)

          

         

          

         Rysunek 2.4 Zasady działania odwadniaczy pływakowych

          

         1. (1) Na początku odpowietrzania powietrze jest szybko odprowadzane przez termostatyczny odpowietrznik, który znajduje się w górnej części odwadniacza i jest całkowicie otwarty. W tym samym czasie zimny kondensat stopniowo wypełnia odwadniacz, a pływak kulowy wyraźnie unosi się do w górę.

         2.  

         3. (2) Wyporność jest wspomagana dźwignią, a zawór znajdujący się na dole odwadniacza jest całkowicie otwarty, aby odprowadzić kondensat.

         4. Gdy temperatura kondensatu rośnie, powietrze początkowe jest w pełni odprowadzane. Następnie odpowietrznik zamyka się, a kondensat wysokotemperaturowy jest dalej odprowadzany tylko przez zawór w dnie odwadniacza. Następnie kondensat wysokotemperaturowy i para dostają się do odwadniacza.

         5.  

         6. (3) Gdy ilość kondensatu spada, pływak porusza się w górę i w dół w zależności od ilości kondensatu, a kondensat jest odprowadzany w sposób ciągły poprzez regulację stopnia otwarcia zaworu.

      3. Odwadniacze pływakowe (bez dźwigni podnoszenia pływaka)

          

         

          

         Rysunek 2.5 Odwadniacz pływakowy (bez dźwigni podnoszenia pływaka)

          

         Rysunek 2.5 przedstawia odwadniacz pływakowy bez dźwigni podnoszenia pływaka. Różnica względem odwadniacza pływakowego z dźwignią podnoszenia pływaka polega na tym, że pływak pełni jednocześnie funkcję zaworu. Zasada działania jest taka sama jak w przypadku pływaka kulowego z dźwignią podnoszenia pływaka.

      4. Odwadniacze termostatyczne

          

         1. Odwadniacze z regulacją temperatury

             

            

             

            Rysunek 2.6 Odwadniacze z regulacją temperatury

             

            

             

            Rysunek 2.7 Zasady działania odwadniaczy z regulacją temperatury

             

            1. (1) Na początku odpowietrzania dyski bimetaliczne są płaskie, a wał zaworu jest wypchnięty w górę sprężyną. Na skutek tego zawór jest całkowicie otwarty, a zimny kondensat i powietrze z przewodu pary są szybko odprowadzane.

            2.  

            3. (2) Wraz ze wzrostem temperatury kondensatu dysk bimetaliczny zaczyna się wykrzywiać i wymusza ruch wału zaworu w dół wbrew działającej w górę sile sprężyny. Zawór stopniowo się zamyka. Gdy temperatura kondensatu wzrasta i zbliża się do temperatury zadanej, dysk bimetaliczny wykrzywia się bardziej, a zawór jest tylko nieznacznie otwarty.

            4.  

            5. (3) Gdy temperatura kondensatu osiągnie zadaną temperaturę, zawór całkowicie się zamyka.

                

               Od tego momentu działanie (2) jest utrzymywane lub cykl (2) do (4) jest powtarzany.

            6.  

         2. Odwadniacze membranowe

             

            

             

            * Termostat membranowy to nazwa termoelementu odwadniacza membranowego produkowanego przez firmę Miyawaki.

             

            Rysunek 2.8 Odwadniacze membranowe

             

            

             

            Rysunek 2.9 Element termoczuły (Diathermo)

             

            Jak pokazano na rysunku 2.9, element termoczuły to metalowa kapsułka wypełniona mieszaniną wody i alkoholu, której temperatura nasycenia jest nieco niższa niż wody. W niskich temperaturach zamknięta ciecz jest w stanie ciekłym (a), ale w wysokich temperaturach odparowuje i rozszerza się, wypychając w dół dolną powierzchnię tworzącą zawór (b). Ponownie skrapla się w niskich temperaturach i powraca do stanu przedstawionego na rysunku (a). Zawór otwiera się i zamyka przez rozszerzanie i kurczenie.

            Różnica temperatur nasycenia pomiędzy wodą a wymieszaną cieczą pozostaje prawie stała przy zmieniającym się ciśnieniu. Zatem bez względu na ciśnienie zawór otworzy się w stabilnej temperaturze niższej niż temperatura pary nasyconej.

             

            

             

            Rysunek 2.10 Zasada działania odwadniacza membranowego

             

            1. (1) Na początku odpowietrzania zawór jest całkowicie otwarty, a zimny kondensat i powietrze są szybko odprowadzane.

            2.  

            3. (2) Wraz ze wzrostem temperatury kondensatu element kapsułki zaczyna się rozszerzać, a zawór zamyka się.

            4.  

            5. (3) Wraz ze wzrostem temperatury kondensatu element termoczuły rozszerza się, zamykając zawór.

            6.  

            7. (4) Ostatecznie, gdy temperatura kondensatu spadnie z powodu uwolnienia ciepła, ciśnienie w elemencie termoczułym zacznie spadać. Następnie, gdy ciśnienie spadnie poniżej ciśnienia otoczenia, zawór otworzy się ponownie.

          

         Podczas normalnego działania etapy (3) i (4) będą się powtarzać w sposób ciągły.

      5. Odwadniacze termodynamiczne

          

         

          

         Rysunek 2.11 Odwadniacz termodynamiczny

          

         

          

         Rysunek 2.12 Zasady działania odwadniaczy termodynamicznych

          

         1. (1) Na początku odpowietrzania ciśnienie po stronie pierwotnej wypycha dysk od dołu, a zimny kondensat i powietrze są szybko odprowadzane.

         2.  

         3. (2) Na koniec, po tym, jak gorący kondensat wpłynie do odwadniacza, dostaje się tam para.

         4. (3) Gdy gorący kondensat przepływa między dyskiem a gniazdem dysku, wytwarzana jest para rozprężna, która wraz z pewną ilością kondensatu wypełnia komorę ciśnieniową. Na skutek tego wzrasta ciśnienie w komorze i ciśnienie powyżej dysku. Dodatkowo ciśnienie pod dyskiem spada, gdy przepływa przez niego para o dużej prędkości, powodując zamknięcie zaworu.

         5.  

         6. (4) Gdy kondensat ponownie dostanie się do odwadniacza, para transformatorowa pozostanie zamknięta, dopóki para w komorze ciśnieniowej nie skropli się z powodu promieniowania cieplnego, ale ostatecznie skrapla się i jej ciśnienie spada. Ciśnienie od dołu dysku jest większe niż ciśnienie od góry dysku, co powoduje otwarcie zaworu.

 

Otwieranie i zamykanie zaworu powtarza się w sposób ciągły.

 

 

Zależność ciśnienia związana z otwieraniem i zamykaniem zaworu jest następująca.

 

 

Ciśnienie pierwotne, ciśnienie komory ciśnieniowej i ciśnienie wtórne odwadniacza termodynamicznego to P1, P2 i P3, a obszary, na które dysk jest nasuwany, to A1, A2 i A3.

 

 

Rysunek 2.13 Zależność ciśnienia związana z otwieraniem i zamykaniem zaworu

 

 

Jak pokazano na rysunku 2.13 ciśnienie pierwotne i ciśnienie wtórne mają wpływ na siłę otwierającą zawór, a wielkość siły wynosi odpowiednio P1×A1 i P3×A3. Z drugiej strony ciśnienie w komorze ciśnieniowej ma wpływ na siłę zamykającą zawór, a jej wielkość wynosi P2×A2.

 

 

Zawór otwiera się i zamyka, gdy siła przyłożona do dysku działa zgodnie z następującym wzorem.

 

 

Otwieranie się zaworu: P1×A1+P3×A3>P2×A2
Zamykanie się zaworu: P1×A1+P3×A3

 

 

Jak opisano przy wyjaśnianiu działania, zależność siły otwierania zaworu ustalana jest na początku odpowietrzania, gdy w komorze ciśnieniowej nie ma ciśnienia lub ciśnienie w komorze ciśnieniowej spada z powodu skraplania się pary. Opisana powyżej zależność siły zamykania zaworu zachodzi, gdy ciśnienie na spodniej stronie dysku ulega zmniejszeniu w wyniku przepływu pary o dużej prędkości, a następnie, gdy ciśnienie w komorze ciśnieniowej jest większe niż wartość siły pchającej pomnożona przez wartość ciśnienia pierwotnego i wtórnego.