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
- Дисковые и импульсные конденсатоотводчики
- Преимущества дисковых термодинамических конденсатоотводчиков
- Недостатки дисковых термодинамических конденсатоотводчиков
- Механизм действия дисковых термодинамических конденсатоотводчиков
- Закрытие клапана с точки зрения термодинамики
- Открытие клапана с точки зрения термодинамики
- Открытие и закрытие клапана при наличии воздуха в системе
- 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.
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.
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.
