-
Выбор конденсатоотводчика
-
Определение объема сбрасываемого конденсата
-
-
-
-
Количество сбрасываемого конденсата при прогреве
В начале процесса прогрева тепло пара используется в основном для прогрева холодных труб и оборудования. Количество конденсата, образующегося с момента пуска до достаточного прогрева труб и оборудования, крайне важно при определении производительности конденсатоотводчика по отводу конденсата и необходимости использования перепускного клапана.
-
Главный паропровод
К моменту выхода на в нормальный рабочий режим (состояние теплового равновесия) образуется конденсат, соответствующий теплу пара, затраченному на нагрев трубопровода и теплоизолятора. Приблизительное количество конденсата можно рассчитать по следующей формуле.
G
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/м)
⊿T
：
Повышение температуры в результате прогрева (℃)
Ws
：
Масса материала трубы на единицу длины (кг/м)
Wi
：
Масса изоляционного материала на единицу длины (кг/м)
Cps
：
Удельная теплоемкость материала трубы (кДж/кг・℃)
Cpi
：
Удельная теплоемкость изоляционного материала (кДж/кг・℃)
r
：
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
В таблице 3.1 показано количество конденсата, образующегося при нагреве трубы до температуры насыщения при заданном давлении, при условии, что температура трубы перед выпуском воздуха равна 0 °С. (Без учета изоляционных материалов)
Таблица 3.1 Количество образующегося конденсата в паропроводах
Размер
(мм)
Масса
(кг/м)
Давление (МПа изб.)
0.06
0.1
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
25
32
40
50
2.57
3.47
4.10
5.44
0.064
0.087
0.103
0.136
0.069
0.093
0.110
0.146
0.078
0.105
0.124
0.165
0.091
0.123
0.145
0.192
0.101
0.136
0.161
0.213
0.109
0.147
0.174
0.230
0.113
0.153
0.181
0.240
0.122
0.165
0.195
0.259
0.128
0.173
0.205
0.272
0.134
0.181
0.214
0.283
65
80
90
100
125
9.12
11.3
13.5
16.0
21.7
0.228
0.283
0.338
0.401
0.544
0.244
0.303
0.362
0.429
0.582
0.276
0.342
0.409
0.485
0.657
0.322
0.399
0.477
0.565
0.767
0.357
0.443
0.529
0.627
0.850
0.386
0.479
0.572
0.678
0.919
0.403
0.499
0.596
0.706
0.958
0.434
0.538
0.643
0.762
1.03
0.456
0.564
0.674
0.799
1.08
0.475
0.589
0.704
0.834
1.13
150
200
250
300
350
400
27.7
42.1
59.2
78.3
94.3
123
0.694
1.05
1.48
1.96
2.36
3.08
0.742
1.13
1.59
2.10
2.53
3.30
0.839
1.28
1.79
2.37
2.86
3.73
0.978
1.49
2.09
2.77
3.33
4.34
1.09
1.65
2.32
3.07
3.69
4.82
1.17
1.78
2.51
3.32
3.99
5.21
1.22
1.86
2.61
3.46
4.16
5.43
1.32
2.01
2.82
3.73
4.49
5.86
1.38
2.10
2.96
3.91
4.71
6.14
1.44
2.19
3.09
4.08
4.91
6.41
Температура насыщенного пара (℃)
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
113.6
2,220
120.4
2,201
133.7
2,163
151.9
2,107
165.0
2,064
175.4
2,029
184.1
1,998
191.7
1,971
198.3
1,945
204.4
1,921
-
Количество пара, необходимое для нагрева 1 м трубопровода (Sch40) от 0 °С до температуры насыщенного пара, указано в кг. Удельная теплоемкость стали принята на уровне 0,49 кДж/кг・℃.
-
-
-
Оборудование
Что касается оборудования — нагреваются само оборудование и нагретый, или реактивный материал, остающийся в нем. Количество образующегося конденсата можно рассчитать по следующей формуле, исходя из общего количества необходимого тепла.
G' ： Количество образовавшегося конденсата (кг)
⊿T ： Повышение температуры в результате прогрева (℃)
Ws' ： ： Общая масса материала трубы в составе оборудования (кг)
Wi' ： Общая масса материалов, кроме материала трубы, в составе оборудования (кг)
Wl ： Общая масса целевого объекта нагрева (кг)
Cps ： Удельная теплоемкость материала трубы (кДж/кг・℃)
Cpi ： Удельная теплоемкость материала, кроме материала трубы (кДж/кг・℃)
Cpl ： Удельная теплоемкость целевого объекта нагрева (кДж/кг・℃)
r ： Скрытая теплота испарения (кДж/кг) -
-
Паровая рубашка
Парообогрев — это процесс прокладки паропроводов вдоль трубопроводов транспортировки масла для поддержания соответствующей температуры масла во избежание его затвердевания или чрезмерной вязкости. Для паропроводов необходимо учитывать не только нагрев паровых магистралей, но и объекты нагрева — масло или другое вещество (нагреваемый материал) и его транспортную линию, а также изоляцию и облицовочный материал. Количество образующегося конденсата можно рассчитать по следующей формуле.
G ： Количество образовавшегося конденсата (кг/м)
T1： Повышение температуры в паропроводах (℃) (до температуры насыщения пара в паровой рубашке)
Ws1： Масса паропровода паровой рубашки на единицу длины (кг/м)
Ws2： Масса основного паропровода на единицу длины (кг/м)
W1&# 39;： Масса содержимого основного паропровода на единицу длины (кг/м)
Cps1: Удельная теплоемкость паровых магистралей паровой рубашки (кДж/кг・℃)
Cps2: Удельная теплоемкость паровых основных паропроводов (кДж/кг・℃)
Cp1: Удельная теплоемкость содержимого основных паропроводов (кДж/кг・℃)
⊿T2： ： Повышение температуры паропровода, теплоизоляции и облицовочного материала (℃) (до рабочей температуры содержимого основных магистралей)
r ： Скрытая теплота испарения (кДж/кг)Из приведенного выше мы узнали, как рассчитать количество конденсата, однако для определения пропускной способности конденсатоотводчика по отводу конденсата необходимо рассчитать количество конденсата за единицу времени (кг/ч). Чтобы рассчитать количество конденсата в час, следует определить соответствующее времени прогрева по “3.1.2 Время прогрева.”.">
-
-
Время прогрева
При большой толщине стенок металлических компонентов оборудования слишком быстрый нагрев будет увеличивать нагрузку, вызванную теплом (тепловое напряжение).
Тепловое напряжение также повышается, что может привести к внутренним дефектам или повреждениям. Поэтому на прогрев компонентов, работающие при относительно высоких давлениях, обычно уходит больше времени (до нескольких часов) ввиду большей толщины стенок. С другой стороны, на прогрев оборудования, работающего при низком давлении, уходит меньше времени за счет меньшей толщины материалов.
Таким образом, время прогрева зависит от оборудования и условий эксплуатации. Однако, в зависимости от количества остановов и, следовательно, частоты циклов прогрева, расчет выглядит примерно так:
-
● Длительность периодической операции: примерно 15 минут
-
● Количество остановов
Раз в день: на час
Раз в неделю: на один или два часа
Раз в год: на несколько часов
Однако даже при небольшом времени прогрева, например, при периодическом режиме работы, если в трубопроводе или оборудовании остается относительно много конденсата, в целях безопасности следует запускать пар медленно, постепенно увеличивая количество пара (например, более часа). Это связано с тем, что может возникнуть гидравлический удар, если запустить пар сразу.
-
-
Количество конденсата в стандартном режиме работы
В этом разделе приведена формула для расчета количества образующегося конденсата вокруг паропроводов и различного оборудования.
-
Основные паропроводы
Количество тепла, которое рассеивается из материала трубы или изоляционного материала в воздух, зависит от материала, толщины и условий воздуха.
Для расчета количества конденсата, образующегося в трубе из-за теплопотерь, можно использовать следующую формулу.
G
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
d1
：
Наружный диаметр изоляционного материала (м)
d2
：
Внутренний диаметр изоляционного материала (м)
λ
：
Теплопроводность изоляционного материала (кДж/м・ч・℃)
α
：
Теплопроводность поверхности (кДж/м・ч・℃)
ts
：
Температура пара (℃)
ta
：
Температура воздуха (℃)
Lb
：
Длина линии (м)
r
：
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
-
Оборудование
-
Осушитель (воздухонагреватель)
一Этот тип нагревателя наиболее часто используется для осушения горячим воздухом на предприятиях.
G
V
：
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
Массовый расход воздуха (м<SUP>3</SUP>/мин)
Cp
：
Удельная теплоемкость воздуха при низком давлении (кДж/кг・℃) Cp=1
γ
：
Соотношение веса к объему в воздухе (кг/м3) γ=1,226
⊿t
：
Разница повышения температуры (℃)
r
：
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
Поскольку часто бывает трудно воссоздать приведенные выше условия расчета для осушителей, обычно используют значения, полученные следующим методом.
Рисунок 3.1 Воздухонагреватель
-
Теплообменное оборудование
Теплообменные устройства представляют собой емкости, например, промежуточный теплообменник или испаритель, которые передают тепловую энергию пара жидкости с низкой температурой через теплопередающую поверхность, например, змеевик. Следующая упрощенная формула обычно используется для расчета количества образующегося конденсата ввиду сложности процесса расчета разности температур.
G
M
：
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
Расход нагревающих материалов (л/мин)
⊿t
：
Удельная теплоемкость нагревающего материала (кДж/кг・℃)
C
：
Удельная теплоемкость нагревающего материала (кДж/кг・℃)
Sg
：
Удельный вес нагревающих материалов (кг/л)
r
：
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
Рисунок 3.2. Кожухотрубное теплообменное устройство.
-
Котел с паровой рубашкой
Чаще всего используется на пищевых предприятиях. Может быть фиксированного или поворотного типа.
G
M
：
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
Количество расходуемых нагревающих материалов (л)
⊿t
：
Разница повышения температуры (℃)
C
：
Удельная теплоемкость нагревающего материала (кДж/кг・℃)
Sg
：
Удельный вес нагревающих материалов (кг/л)
T
r
：
：
Время работы (ч)
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
-
-
Рисунок 3.3 Принципиальная схема котла с паровой рубашкой
-
Пресс
Паровые прессы широко используются в производстве резин, пластмасс, фанеры и в прачечных.
G
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
A
：
Площадь контакта с продуктом (м<SUP>2</SUP>)
R
：
Коэффициент концентрации (кг/м<SUP>2</SUP>・ч)
Рисунок 3.4 Вариант вулканизационного пресса
-
Автоклав
Автоклав — это устройство для непосредственной стерилизации, очистки и сушки продуктов с помощью повышающегося давления пара. Это емкость под давлением, используемая в медицине или в гастрономии.
G
W
：
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
Масса продукта (кг)
C
：
Удельная теплоемкость продукта (кДж/кг・℃)
⊿t
：
Повышение температуры продукта (℃)
r
：
Скрытая теплота испарения (кДж/кг)
T
：
Время работы (ч)
Рисунок 3.5 Автоклав прямого впрыска
-
Сушильный барабан
Барабанная сушилка — это устройство для сушки продуктов путем их контакта с внешней поверхностью цилиндра, наполненного паром. Обычно она широко применяется в производстве бумаги, картона и в прачечных. Для слива конденсата часто используется сифон, за исключением некоторых видов оборудования.
G
：
Количество образовавшегося конденсата (кг/ч)
d
：
Диаметр барабана (м)
L
：
Длина барабана (м)
R
：
Коэффициент конденсации (кг/м<SUP>2</SUP>・ч)
Рисунок 3.6 Сушильный барабан
-
-
Количество конденсата, образующегося в паропроводах рубашки
Расход пара при парообогреве или количество образующегося конденсата определяется количеством тепла, отводимого из трубопровода. Компания MIYAWAKI предоставляет подробные профессиональные консультации по методам расчета на основе результатов совместных исследований с клиентами.
-
-
Расход конденсата конденсатоотводчиков
-
-
Как правило, при определении расхода конденсата конденсатоотводчика рассчитывается максимальное количество конденсата. Для этого значение расхода конденсата при прогреве и в стандартном режиме работы умножается на коэффициент безопасности (примерно в 2 раза больше проектного расхода). Однако при прогреве обычно образуется больше конденсата, чем при работе в стандартном режиме. Эта разница особенно заметна в больших системах.
Следовательно, если определять расход конденсата конденсатоотводчиков на основе расхода при прогреве, рассчитанный расход может превышать пропускную способность для стандартного режима работы. Поэтому данный параметр следует определять с учетом времени прогрева. Однако, если прогнозируется длительный прогрев, помимо конденсатоотводчика целесообразно установить перепускной клапан исключительно на время прогрева, и выбрать конденсатоотводчик в соответствии с объемом конденсата в стабильном режиме работы.
Кроме того, давление при прогреве очень низкое, поэтому расход конденсата конденсатоотводчиков может быть небольшим. Это также следует учитывать при выборе конденсатоотводчика.