Термодинамические конденсатоотводчики пользуются спросом из-за своей компактности, и способности работать в широком диапазоне давлений. Кроме того, они обладают сравнительно простой конструкцией и способны работать как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях. Такие достоинства делают термодинамические конденсатоотводчики оптимальным выбором для многих видов промышленных паропроводов.


Содержание

  1. Дисковые и импульсные конденсатоотводчики
  2. Преимущества дисковых термодинамических конденсатоотводчиков
  3. Недостатки дисковых термодинамических конденсатоотводчиков
  4. Механизм действия дисковых термодинамических конденсатоотводчиков
  5. Закрытие клапана с точки зрения термодинамики
  6. Открытие клапана с точки зрения термодинамики
  7. Открытие и закрытие клапана при наличии воздуха в системе
  8. Усовершенствованные термодинамические конденсатоотводчики

Дисковые и импульсные конденсатоотводчики

Термодинамические конденсатоотводчики разделяются на два основных подвида: дисковые и импульсные. При этом импульсные не пользуются особым спросом поскольку они могут допускать утечку пара и выходить из строя при наличии даже маленького засора в сопле. В связи с этим в статье будут рассматриваться только дисковые модели.

В дисковых термодинамических конденсатоотводчиках поток конденсата регулируется клапаном, выполненным в форме диска (Рис.1). Он никак не соединен с остальными частями корпуса и в состоянии покоя лежит поверх седла.

диск в термодинамических конденсатоотводчиках (картинка)

Рис. 1. Клапан открывается, когда диск поднимается над седлом.

В седле клапана имеются каналы, образующие два концентрических седельных кольца. Внутреннее кольцо отделяет отверстие для впуска конденсата от отверстия для его слива и предотвращает утечку пара. Внешнее кольцо предотвращает утечку пара из окружающей клапан камеры, которая создает давление для удержания диска на месте.

Преимущества дисковых термодинамических конденсатоотводчиков

Преимущество Причина
Легкий монтаж Компактность; возможность установки в горизонтальном и вертикальном положении
Простой выбор и хранение Одна модель может использоваться для широкого диапазона давлений
Может использоваться с перегретым паром Не требует использования уплотнений для воды
Высокая устойчивость к повреждениям от замерзания Внутри корпуса остается очень небольшое количество воды
Низкая стоимость Простота конструкции

Недостатки дисковых термодинамических конденсатоотводчиков

Недостаток Причина
Небольшой срок службы Рабочие детали клапана интенсивно изнашиваются в процессе работы
Утечка пара Отсутствие уплотнений может стать причиной утечки при сливе конденсата
Чувствительность к условиям окружающей среды Дождь или холодный воздух могут привести к самопроизвольному открытию клапана
Шум в процессе работы В процессе работы почти мгновенно сливается большой объём конденсата, что создаёт заметно больше шума, чем другие типы конденсатоотводчиков

Механизм действия дисковых термодинамических конденсатоотводчиков

Термодинамические дисковые конденсатоотводчики имеют циклический, прерывистый режим работы. Клапанный механизм открывается и пропускает конденсат в течение нескольких секунд, после чего закрывается на более длительный период пока цикл не повторится.

Открытие и закрытие происходит в зависимости от текущей разницы сил, действующих на диск сверху и снизу. Ключевую роль здесь играют кинетическая энергия и давление конденсата, пара и воздуха.

При пуске системы, рабочая среда оказывает давление на диск и открывает его. Возможные сценарии закрытия клапана рассмотрены ниже.

Закрытие клапана с точки зрения термодинамики

На диск, находящийся в открытом положении, главным образом воздействуют две силы: пар в камере давления над диском и паровой поток находящийся под ним. Пар, провоцирующий открывание и закрывание клапана, называют "управляющим".

Когда пар под диском приходит в быстрое движение, возникает так называемый эффект Бернулли — давление под диском снижается и вынуждает диск "прилипнуть" к седлу и закрыть проход.

Видео иллюстрирует действие эффекта Бернулли:

Мячик "прилипает" к воде за счёт того, что поток, огибая шар, создаёт зону пониженного давления, и окружающий воздух толкает шар к воде. Как только мячик начинает левитировать, его положение остаётся стабильным, поскольку если он начинает перекрывать собой поток, эффект Бернулли ослабевает и мяч становится легче оттолкнуть в сторону. Но как только он смещается дальше от потока, эффект Бернулли снова усиливается и притягивает мяч обратно. Примерно тоже самое происходит и с диском внутри конденсатоотводчика.

Управляющий пар может образовываться различными способами. Чаще всего горячий конденсат в камере давления совершает фазовый переход и снова становится паром из-за падения давления при закрытии диска. Но в случаях, когда система генерирует мало конденсата или на клапане присутствуют следы эрозии, пар может попадать в камеру давления в результате утечки. Наиболее качественные модели конденсатоотводчиков сводят к минимуму или вовсе исключают использование пара, возникшего в результате утечки.

Давления управляющего пара оказывается достаточно для прижимания диска к седлу из-за большой площади воздействия. При этом под диском давление снижается, поскольку находящийся там пар ускоряется и уходит в конденсатопровод (пока диск остается открытым).

Клапан устроен таким образом, чтобы закрываться в момент, когда через него проходит горячий конденсат с температурой достаточной для образования пара (когда почти весь конденсат уже слит). Он остается закрытым до тех пор, пока давление в камере над диском остается достаточно высоким, чтобы преодолевать давление с обратной стороны. Из-за тепловых потерь конденсатоотводчика давление в камере постепенно снижается и в итоге приводит к тому, что диск "отлипает" от седла и вновь выпускает конденсат.

силы, действующие на диск термодинамического конденсатоотводчика (картинка)

Рис. 2. Силы, воздействующие на диск

На диск воздействуют две основные силы: давление конденсата и/или пара под диском и давление в камере над диском.

Открытие клапана с точки зрения термодинамики

Будучи запертым в камере над диском, пар находится под давлением и оказывает на него закрывающее усилие, герметично перекрывая проходное сечение клапана.

Тем не менее давление в камере постоянно снижается из-за тепловых потерь, например, через тепловое излучение, из-за условий окружающей среды или разгерметизации внешнего кольца седла и т.п. Когда давление в камере падает ниже давления в паропроводе, диск перестает прилегать к седлу и отвод конденсата возобновляется.

В закрытом положении диск удерживается исключительно паром, попавшим в камеру над ним. Противодействующая ему сила определяется давлением рабочей среды на входе клапана. При этом площадь, на которую оказывается открывающее усилие, существенно уменьшается, когда диск прижат к седлу. По сути она становится равна диаметру входного отверстия клапана.

Если опустить детали, получается, что большая площадь поверхности в верхней части клапана создает значительную разницу сил и обеспечивает плотное закрытие. Эта разница в площади препятствует открытию клапана даже в условиях, когда давление по обе стороны одинаковое, из-за чего производители иногда предпочитают использовать диски большего диаметра для более эффективного уплотнения.

Открытие и закрытие клапана при наличии воздуха в системе

Поток пара, попадающий в конденсатоотводчик при запуске системы, может содержать значительное количество воздуха. И пар, и воздух действуют на диск одинаково и создают закрывающее давление. Однако воздух не конденсируется и не позволяет диску открыться, создавая по сути воздушную пробку и блокируя работу клапана.

Производители дисковых конденсатоотводчиков решают эту проблему различным образом. Некоторые предпочитают создавать в седле борозды для стравливания воздуха, другие размещают отдельный воздушный клапан около сетчатого фильтра, чтобы отводить воздух при запуске системы. Узнать, как эта проблема решена в конкретной отдельно взятой модели можно в паспорте изделия.

Усовершенствованные термодинамические конденсатоотводчики

Инновационным методом удаления воздуха из паропровода можно назвать комбинирование термодинамического диска с термостатическим воздушным клапаном, который работает только во время запуска системы.

Этот клапан выполнен в виде биметаллического незамкнутого кольца, которое удерживает диск над седлом, позволяя воздуху выйти. По мере нагревания кольца паром, оно расширяется, и конденсатоотводчик переходит в обычный режим работы.

Главное преимущество такого усовершенствованной конструкции заключается в том, что механизм конденсатоотводчика может изготавливаться с упором на сохранение герметичности перекрытия потока.

Усовершенствованные модели могут иметь и другие опции, нацеленные на снижение стоимости жизненного цикла арматуры. Например, Y-образные фильтры для повышения надежности, продувочные клапаны и полностью заменяемые внутренние детали, снижающие затраты на обслуживание и сокращающие время ремонта.

Необходимо подобрать конденсатоотводчик? — Закажите обратный звонок или свяжитесь с нашими менеджерами через раздел Контакты.