Термодинамічні конденсатовідвідники користуються попитом через свою компактність, і здатність працювати в широкому діапазоні тисків. Крім того, вони мають порівняно просту конструкцію і здатні працювати як в горизонтальному, так і у вертикальному положеннях. Такі перваги роблять термодинамічні конденсатовідвідники оптимальним вибором для багатьох видів промислових паропроводів.
Зміст
- Дискові та імпульсні конденсатовідвідники
- Переваги дискових термодинамічних конденсатовідвідників
- Недоліки дискових термодинамічних конденсатовідвідників
- Механізм дії дискових термодинамічних конденсатовідвідників
- Закриття клапану з точки зору термодинаміки
- Відкриття клапану з точки зору термодинаміки
- Відкриття та закриття клапану при наявності повітря в системі
- Удосконалені термодинамічні конденсатовідвідники
Дискові і імпульсні конденсатовідвідники
Термодинамічні конденсатовідвідники поділяються на два основних підвиди: дискові і імпульсні. При цьому імпульсні не користуються особливим попитом оскільки вони можуть допускати витік пара і виходити з ладу при наявності навіть маленького засмічення в соплі. У зв'язку з цим в статті будуть розглядатися тільки дискові моделі.
В дискових термодинамічних конденсатовідвідниках потік конденсату регулюється клапаном, виконаним у формі диску (Рис.1). Він ніяк не з'єднаний з іншими частинами корпусу та в стані спокою лежить поверх сідла.
Рис. 1. Клапан відкривається, коли диск піднімається над сідлом.
У сідлі клапана є канали, що утворюють два концентричних сідельних кільця. Внутрішнє кільце відокремлює отвір для впуску конденсату від отвору для його зливу і запобігає витоку пари. Зовнішнє кільце запобігає витоку пари з камери навколо клапану, яка створює тиск для утримання диска на місці.
Переваги дискових термодинамічних конденсатовідвідників
| Перевага | Причина |
| Легкий монтаж | Компактність; можливість установки в горизонтальному і вертикальному положенні |
| Простий вибір і зберігання | Одна модель може використовуватися для широкого діапазону тисків |
| Може використовуватися з перегрітою парою | Не вимагає використання ущільнень для води |
| Висока стійкість до пошкоджень від замерзання | Усередині корпусу залишається дуже невелика кількість води |
| Низька вартість | Простота конструкції |
Недоліки дискових термодинамічних конденсатовідвідників
| Недолік | Причина |
| Невеликий термін служби | Робочі деталі клапану інтенсивно зношуються в процесі роботи |
| Виток пари | Відсутність ущільнень може стати причиною витоку при зливі конденсату |
| Чутливість до умов навколишнього середовища | Дощ чи холодне повітря можуть привести до мимовільного відкриття клапану |
| Шум в процесі роботи | В процесі роботи майже миттєво зливається великий обсяг конденсату, що створює помітно більше шуму, ніж інші типи конденсатовідвідників |
Механізм дії дискових термодинамічних конденсатовідвідників
Термодинамічні дискові конденсатовідвідники мають циклічний, переривчастий режим роботи. Клапанний механізм відкривається і пропускає конденсат протягом декількох секунд, після чого закривається на більш тривалий період поки цикл не повториться.
Відкриття та закриття відбувається в залежності від поточної різниці сил, що діють на диск зверху і знизу. Ключову роль тут відіграють кінетична енергія і тиск конденсату, пари і повітря.
При пуску системи, робоче середовище створює тиск на диск і відкриває його. Можливі сценарії закриття клапана розглянуті нижче.
Закриття клапана з точки зору термодинаміки
На диск, що знаходиться у відкритому положенні, головним чином впливають дві сили: пар в камері тиску над диском і паровий потік знаходиться під ним. Пар, що провокує відкривання і закривання клапана, називають "керуючим".
Коли пар під диском приходить в швидкий рух, виникає так званий ефект Бернуллі — тиск під диском знижується і змушує диск "прилипнути" до сідла і закрити прохід.
Відео ілюструє дію ефекту Бернуллі:
М'ячик "прилипає" до води за рахунок того, що потік, огинаючи кулю, створює зону зниженого тиску, і навколишнє повітря штовхає кулю до води. Як тільки м'ячик починає левітувати, його становище залишається стабільним, оскільки якщо він починає перекривати собою потік, ефект Бернуллі слабшає і м'яч стає легше відштовхнути в сторону. Але як тільки він зміщується далі від потоку, ефект Бернуллі знову посилюється і притягує м'яч назад. Приблизно те ж саме відбувається і з диском всередині конденсатовідвідника.
Керуючий пар може утворюватися різними способами. Найчастіше гарячий конденсат в камері тиску робить фазовий перехід і знову стає паром через падіння тиску при закритті диска. Але у випадках, коли система генерує мало конденсату або на клапані присутні сліди ерозії, пар може потрапляти в камеру тиску в результаті витоку. Найбільш якісні моделі конденсатовідвідників зводять до мінімуму або зовсім виключають використання пари, яка виникла в результаті витоку.
Тиску керуючої пари виявляється досить для притискання диска до сідла через велику площу впливу. При цьому під диском тиск знижується, оскільки пара, що там знаходиться, прискорюється і йде в конденсатопровід (поки диск залишається відкритим).
Клапан влаштований таким чином, щоб закриватися в момент, коли через нього проходить гарячий конденсат з температурою достатньою для утворення пари (коли майже весь конденсат вже злитий). Він залишається закритим до тих пір, поки тиск в камері над диском залишається досить високим, щоб долати тиск із зворотного боку. Через теплові втрати конденсатовідвідника тиск в камері поступово знижується і в підсумку призводить до того, що диск "відлипає" від сідла і знову випускає конденсат.
Рис. 2. Сили, що впливають на диск
На диск впливають дві основні сили: тиск конденсату і/або пари під диском і тиск в камері над диском.
Відкриття клапана з точки зору термодинаміки
Будучи замкненим в камері над диском, пар знаходиться під тиском і здійснює на нього закриваюче зусилля, герметично перекриваючи прохідний перетин клапану.
Проте тиск в камері постійно знижується через теплові втрати, наприклад, через теплове випромінювання, через умови навколишнього середовища або розгерметизації зовнішнього кільця сідла і т.п. Коли тиск в камері падає нижче тиску в паропроводі, диск перестає прилягати до сідла і відведення конденсату поновлюється.
У закритому положенні диск утримується виключно парою, що потрапили в камеру над ним. Протидіюча йому сила визначається тиском робочого середовища на вході клапана. При цьому площа, на яку надається відкриваюче зусилля, істотно зменшується, коли диск притиснутий до сідла. По суті вона дорівнює діаметру вхідного отвору клапану.
Якщо опустити деталі, виходить, що велика площа поверхні у верхній частині клапана створює значну різницю сил і забезпечує щільне закриття. Ця різниця в площі перешкоджає відкриттю клапана навіть в умовах, коли тиск по обидва боки однаковий, через що виробники іноді воліють використовувати диски більшого діаметру для більш ефективного ущільнення.
Відкриття і закриття клапану при наявності повітря в системі
Потік пари, що попадає в конденсатовідвідник при запуску системи, може містити значну кількість повітря. І пар, і повітря діють на диск однаково і створюють закриваючий тиск. Однак повітря не конденсується і не дозволяє диску відкритися, створюючи по суті повітряну пробку і блокуючи роботу клапана.
Виробники дискових конденсатовідвідників вирішують цю проблему по-різному. Деякі вважають за краще створювати в сідлі борозни для стравлювання повітря, інші розміщують окремий повітряний клапан біля сітчастого фільтру, щоб відводити повітря при запуску системи. Дізнатися, як ця проблема вирішена в конкретній окремо взятій моделі можна в паспорті виробу.
Вдосконалені термодинамічні конденсатовідвідники
Інноваційним методом видалення повітря з паропроводу можна назвати комбінування термодинамічного диска з термостатичним повітряним клапаном, який працює тільки під час запуску системи.
Цей клапан виконаний у вигляді біметалічного незамкнутого кільця, яке утримує диск над сідлом, дозволяючи повітрю вийти. У міру нагрівання кільця парою, воно розширюється, і конденсатовідвідник переходить в звичайний режим роботи.
Головна перевага такої вдосконаленої конструкції полягає в тому, що механізм конденсатовідвідника може виготовлятися з упором на збереження герметичності перекриття потоку.
Вдосконалені моделі можуть мати і інші опції, націлені на зниження вартості життєвого циклу арматури. Наприклад, Y-образні фільтри для підвищення надійності, продувні клапани і повністю замінні внутрішні деталі, що знижують витрати на обслуговування і скорочують час ремонту.
Необхідно підібрати конденсатовідвідник? — Замовте зворотній дзвінок або зв'яжіться з нашими менеджерами через розділ Контакти.
