Bilgiseller / Gemi sistemleri

Buhar kapanları ve kondens: ısı aktarımı, karşı basınç ve su darbesi

Buharlı ısıtmayı kondens oluşumu, kapan basınç farkı ve flaş buhar üzerinden izleyin; sağlam bir kapanın bile neden sistemi boşaltamayabileceğini örneklerle görün.

Bu sayfada

Buhar yoğuşurken yararlı ısı verir; oluşan sıvı ise amaçlanan buhar hacmini terk etmelidir. Buhar kapanı, canlı buhar kaçışını sınırlayıp tasarımının izin verdiği şekilde havayı da yöneterek bu işe katkı yapar. Kondensi yukarıya veya basınçlı dönüşe itecek basıncı kendisi üretmez. Isıtıcıların, refakat ısıtmasının ve dönüş sistemlerinin değişken yüklerde çalıştığı gemilerde bütün drenaj yolu, kapanın kendisi kadar önemlidir.

Buhar beslemesini kondens uzaklaştırmadan ayırın

Isıtıcı buhar alsa bile kondens, yoğuşan buhar için ayrılan ısı aktarım alanını kaplıyorsa performans düşebilir. Hava ve başka yoğuşmayan gazlar da amaçlanan süreci bozabilir. Bu nedenle kontrol vanası önündeki besleme basıncı, buharın her yüzeye ulaştığını veya kondensin çıktığını kanıtlamaz. Sınırı kontrollü buhar hacminden kapan üzerinden dönüş noktasına kadar tanımlayın.

Bazı sistemler kısmi sıvı dolmasıyla ısı aktarımını bilinçli kontrol eder ve bu görev için tasarlanır. Diğerlerinde hızlı drenaj gerekir; sıvıyla dolu çalışma amaçlanmaz. Aynı görünen seviye veya çıkış sıcaklığı bu yüzden farklı anlamlar taşıyabilir. Tutulan her sıvıyı arıza saymadan veya her kapanın sürekli boşalması gerektiğini varsaymadan önce tasarım amacıyla başlayın.

Kondens yükünü ısıl görevden kestirin

Basit kararlı örnekte ısıtıcı tamamen yoğuşma yoluyla 500 kW aktarsın ve etkin gizli entalpi açığa çıkışı 2.000 kJ/kg varsayılsın. Kondens oluşum debisi 500 kJ/s bölü 2.000 kJ/kg, yani 0,250 kg/s veya 900 kg/saat olur. Bu ilişki ısıl görevi kütlesel yüke bağlar. Entalpi değeri yuvarlatılmış varsayımsal girdidir; gerçek hesap ilgili basınç ve giriş durumundaki buhar özelliklerini kullanır.

Kondensin ayrıca soğuması, kızgınlığın giderilmesi, ısı kaybı ve kararsız ısınma dengeyi değiştirir. Borular ve metal ısındığı için başlangıçtaki kondens yükü kararlı süreç yükünden farklı olabilir. Yalnız nominal kararlı görevle seçilen kapan, belirleyici koşulu kaçırabilir. Tersine, ilgisiz basınç farkındaki büyük katalog kapasitesi kurulu sistemde yeterli kapasiteyi kanıtlamaz.

Drenaj için gerçekten kullanılabilen basıncı hesaplayın

Spirax Sarco stall açıklaması, buhar hacmi basıncı kapan üzerindeki toplam karşı basıncı aşmadığında kondens akışının kaybını tanımlar. Isı talebi azaldıkça kısma kontrol vanasının aşağısındaki basınç düşebilir. Kazan kolektör basıncı normalken ısıtıcı drenaj için gerekli farkı kaybedebilir. Bu, sistem koşuludur; kapanın takıldığı anlamına gelmek zorunda değildir.

Tutarlı basınç referansı kullanın. Varsayımsal durumda buhar hacmi 2,00 bar mutlak, dönüş bağlantısı 1,50 bar mutlak olsun. Aşağı akış sıvı yükseltisinin 0,20 bar, ele alınan debide sürtünmenin 0,10 bar katkı yaptığını varsayalım. Kalan fark 0,20 bar olur. Statik dönüş koşulları aynıyken buhar hacmi 1,60 bara düşerse, sürtünme eklenmeden bile 1,70 barlık dönüş ve yükselti gereğini aşamaz. Daha büyük pasif kapan bu eksik basıncı üretemez.

Kapan ilkesini tesise uygunluktan ayırın

Spirax Sarco kapan genel bakışı, mekanik, termostatik ve termodinamik aileleri ve farklı boşalma davranışlarını ayırır. Seçim, bir ailenin evrensel üstünlüğüne değil uygulamaya bağlıdır. Hava tahliyesi, izin verilen kondens birikmesi, değişken yük, basınç farkı ve dönüş koşulları ilgili sorulardır. Kaynak genel ürün açıklamasıdır; değerleri gemiye özgü seçim değildir.

Sağlam kapan belirli tesise uygun olmayabilir; uygun kapan da izolasyon, tıkalı süzgeç veya değişmiş dönüş düzeni nedeniyle işlevini kaybedebilir. Bu durumlar farklı düzeltici düşünce gerektirir. Takılı modeli ve anma koşullarını kaydedin, fakat gerçek hidrolik yolu da gösterin. Yolu kontrol etmeden parça değiştirmek, her bakım çevriminde aynı belirtiyi yeniden üretebilir.

Flaş buharı enerji dengesi olarak tanıyın

Sıcak kondens daha düşük basınca geçtiğinde, giriş entalpisi yeni basınçtaki doymuş sıvı entalpisini aştığı için kısmen buharlaşabilir. TLV flaş buhar açıklaması bu olguyu anlatır. Kinetik ve potansiyel enerji değişimleri ihmal edilen ideal, kararlı, adyabatik basınç düşüşünde; sonuç iki fazlı bölgedeyse flaş kütle payı x = (hin − hf,çıkış)/hfg,çıkış olur. Bu, bozuk kapandan canlı buhar kaçmasından farklıdır.

Bilinçli basitleştirilmiş özellik örneğinde giriş kondens entalpisi 760 kJ/kg, çıkış doymuş sıvı entalpisi 505 kJ/kg ve çıkış gizli entalpisi 2.200 kJ/kg olsun. Flaş payı 255/2.200 = 0,1159, yani kütlece yaklaşık %11,6 olur. 900 kg/saat giriş kondensi için ideal sonuç yaklaşık 104 kg/saat flaş buhar ve 796 kg/saat kalan sıvıdır. Yuvarlatılmış özellikler hesabı gösterir; tam tasarım noktası veya ölçülen boşalmanın garantisi değildir.

Dönüşü yalnız sıvı kütlesiyle boyutlandırmayın

Az görünen buhar kütlesi, eşlik eden sıvıya göre büyük hacim kaplayabilir. Bu yüzden üstteki ekipman çoğunlukla kondens üretse de dönüş sistemi iki faz taşıyabilir. Basınç kaybı, hız, göllenme ve kolların etkileşimi toplam kg/saat değerinden fazlasına bağlıdır. Yalnız sıvı hesabı, flaş buharlaşma sonrasını eksik temsil edebilir.

Basınç düşüşü öncesindeki ısı kaybı veya aşırı soğuma flaş payını azaltabilir; karışan akışlar yoğuşmanın yerini değiştirebilir. Görünür bulutun oluştuğu nokta, kapandan kaçan kütlenin doğrudan ölçümü değildir. Görünen boşalmayı sağlıklı veya arızalı sınıfına koymadan önce gerçek basınç ve entalpi durumlarını ve test yöntemini karşılaştırın.

İki farklı su darbesi mekanizmasını anlayın

Buharın hızlandırdığı sıvı yön değişimine veya başka engele çarpabilir; hızlı buhar yoğuşması ise bir cebi çökerterek ayrı basınç geçişi oluşturabilir. TLV kondens dönüşü açıklaması, sıcak buharın daha soğuk sıvıyla buluştuğu çeşitli yoğuşma örüntülerini anlatır. Darbenin duyulduğu yer, kararsız karışımı oluşturan yerden uzakta olabilir. Yalnız sesi izlemek nedeni yanlış konumlandırabilir.

Basit kararlı basınç kaybı hesabı böyle geçişin tepe değerini öngörmez. Daha yüksek boru basınç sınıfı da başlatıcı mekanizmayı kaldırmaz. Sıvının nerede birikebildiğini, sıcak ve soğuk akışların nerede buluştuğunu, hangi kolların aralıklı çalıştığını ve başlangıç/duruşun akışı nasıl değiştirdiğini inceleyin. Amaç fiziksel kaynağı belirlemektir; canlı sistemde hızlı vana hareketleriyle deney yapmak değildir.

Kapanı değerlendirmek için birden çok gözlem kullanın

ABD Enerji Bakanlığı kapan bilgi föyü, sıcaklık ve ses yöntemlerini içeren incelemeyi ele alır. Yöntemler çalışma bağlamı gerektirir. Sıcak çıkış flaş buhardan veya canlı buhar kaçağından; soğuk kapan o anda yük olmamasından, izolasyondan, yetersiz itici basınçtan veya tıkanmadan kaynaklanabilir. Tek yüzey sıcaklığı çoğu zaman tanıyı sonuçlandırmaz.

Beklenen çalışma çevrimini, yukarı/aşağı akış koşullarını ve gerçek test tepkisini karşılaştırın. Isıtıcının ısınmakta, kararlı veya kısılmış olduğunu kaydedin. Test yöntemi aralıklı boşalmayı dinlemeye dayanıyorsa bilinmeyen kapan ilkesi yanlış okunabilir. Bakım raporu, kanıtlanan kaçağı, kanıtlanan drenaj kaybını ve denenen koşulda sonuçsuz kalan değerlendirmeyi ayırmalıdır.

Sistem kanıtıyla döngüyü kapatın

Düzeltmeden sonra gerekli ısıtma görevini ve drenaj davranışını, önceki belirtiyi doğuran koşullar dahil ilgili yüklerde doğrulayın. İzolasyonların geri kurulduğunu, dönüş güzergâhını ve amaçlanan kontrol davranışını teyit edin. Onarımdan hemen sonra sessiz boru yararlı kanıttır; düşük yükteki stall koşulunun veya aralıklı karışma sorununun kaldırıldığını tek başına göstermez.

Yararlı kayıtta ısıtıcı görevi, buhar hacmi ve dönüş basınçları, yükselti referansı, kapan kimliği, ölçülen veya kestirilen kondens yükü, gözlenen çevrim ve inceleme yöntemi bulunur. Isıl açıklamayı, hidrolik açıklamayı ve kapanın durumunu ayrı tutun. Bu üç bakış, hiçbir pasif kapanın aşamayacağı basınç dengesini aygıta yüklemeden gerçekten arızalı kapanı tanımayı sağlar.

Kaynaklar