Экономичные конденсатные системы

Расчёт экономичных конденсатных систем и возврата энергии от конденсата - дело не простое.

То, что конденсат - это не просто вода и должен рассматриваться как двухфазовый поток (пар от разгрузки с конденсатом), часто не принимается как факт и поэтому является причиной проблем с конденсатом и его транспортом.

Известны следующие часто встречающиеся проблемные случаи:

• Не правильный расчёт трубопроводов
• Слишком высокая скорость потока среды в двухфазовом состоянии
• Неправильный выбор типа конденсатоотводчика
• Плохой коэффициент теплопередачи в теплообменнике при образовании подпора конденсата
• Протечки в трубопроводе из-за коррозии, эрозии и гидроударов
• Не квалифицированный монтаж
• Сведение нескольких конденсатопроводов в один
• Подъём конденсата после конденсатоотводчика

Неправильный расчёт трубопроводов

Часто встречающиеся ошибки делаются уже на стадии выбора конденсатной сети. При этом в расчёте диаметра трубопровода ошибочно, за основу в качестве потока, принимается чистая вода. Фактически же речь идёт о двухфазовом потоке. Отведённый конденсат разгружается, поскольку давление после конденсатоотводчика ниже, чем в теплообменнике.

Образуемый от разгрузки пар по объёму в 300 - 1500 раз больше, чем первичный конденсат. Очевидно, что в расчёте конденсатопровода должен учитываться именно объём разгруженного конденсата.

Доля пара от разгрузки

Доля пара от разгрузки может определяться следующим образом:

а) По расчёту

доля пара от разгрузки = h₁-h₂/r * 100 %

где:

h₁ = энтальпия конденсата перед конденсатоотводчиком

h₂ = энтальпия конденсата в соответствии с давлением в конденсатной сети

Пример:

Давление перед конденсатоотводчиком 8 бар, h₁ = 721 кДж/кг

Давление в конденсатной сети 3 бар, h₂ = 561 кДж/кг

Теплота парообразования при 3 бар, r = 2163 кДж/кг

Доля пара от разгрузки = 721 – 561/2163*100 % = 7,4 %

b) По диаграмме

Доля пара от разгрузки может определяться по диаграмме Изобр. 6-8.

с) По упрощённой формуле

Доля пара от разгрузки = разности температур на конденсатоотводчике * 0,2

Пример:

Давление перед конденсатоотводчиком 10 бар (температура конденсата 180 °С)

Давление в конденсатной сети 5 бар (температура 150 °С)

Доля пара от разгрузки = (180 - 150) * 0,2 = 6 %

При разгрузке с давлением 10 бар в атмосферную конденсатную сеть (100 °С) доля выпара составит (180-100) * 0,2 = 16%.

Пар при 5 бар имеет удельный объём 0,375 м³/кг, а атмосферный пар (1 бар) соответственно 1,69 м³/кг.

Таким образом, если количество сконденсированного пара 1000 кг/ч при 10 бар подаётся в конденсатную сеть 5 бар, то образуется 60 кг/ч пара от разгрузки с объёмом 60 * 0,375 = 22,5 м³/ч.

В случае если конденсат подаётся в атмосферную конденсатную сеть, то образуется 160 кг/ч пара от разгрузки с объёмом 160 * 1,69 = 271 м³/ч.

Для расчёта диаметра трубопровода используется исключительно значение объёма пара от разгрузки. Объём конденсата в сравнении с объёмом пара от разгрузки настолько мал, что при выполнении расчётов им можно пренебречь (изображение ниже).

Изображение: Соотношение объема пара от разгрузки и объема конденсата

Изображение: Графическое определение доли пара от разгрузки

Пример 1:

Сконденсированный пар при 10 бар разгружается в атмосферной конденсатной системе.

Доля пара от разгрузки составляет 15,2%.

В соответствии с упрощённой формулой получается (180 - 100) * 0,2 = 16%.

Пример 2:

Сконденсированный пар при 5 бар разгружается в конденсатную сеть 2 бар.

Доля пара от разгрузки составляет 6%.

В соответствии с упрощённой формулой получается (152 - 120) * 0,2 = 6 %.

Источник: "Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010"

Чтобы вам оказали помощь по выбору арматуры, можно обратиться по эл. почте: info@nomitech.ru