Баланс потхлађења
Кондензат напушта паром{0}}загрејан ПТФЕ измењивач топлоте на температури испод температуре засићења паром. Ова температурна разлика је степен потхлађивања. Ако се кондензат испушта превише врућ-са премало потхлађивања-, он трепери да би се парио у доњем-повратном воду кондензата нижег притиска. Ватрена пара представља изгубљену енергију коју котао мора заменити. Ако се кондензат превише потхлади, вод кондензата се хлади и смањује се ризик од воденог удара из кондензованих парних џепова-али измењивач топлоте може да ради са преплављеним цевима, смањујући ефективну површину.
Оптимални степен потхлађивања балансира ове конкурентске факторе. Обезбеђује довољно хлађења да се минимизира губитак паре, док одржава температуру кондензата довољно високом да обезбеди да цеви размењивача топлоте не буду преплављене резервним-кондензатом.
За ПТФЕ измењиваче топлоте, оптимални опсег потхлађивања се незнатно разликује од металних измењивача јер ПТФЕ цеви имају мању топлотну масу и брже реагују на промене у нивоу кондензата.
Фласх Стеам механизам
Кондензат на температури и притиску засићења садржи осетљиву топлоту при енталпији засићења. Када овај кондензат прође кроз сифон за пару у повратни вод нижег-притиска, вишак енталпије узрокује да део кондензата трепери у пару. Фракција која трепери је: Фласх фракција=(хф1 - хф2) / хфг2, где је хф1 енталпија кондензата на узводном притиску, хф2 је енталпија кондензата на низводном притиску, а хфг2 је латентна топлота на низводном притиску.
За испуштање кондензата из система од 3 бара (143 степена) у атмосферски повратни вод (100 степени), фракција флека је приближно 10%. Један килограм кондензата производи 0,1 кг брзе паре. Ова брза пара путује низ повратни вод, често испуштајући у атмосферу на пријемнику кондензата. Изгубљена пара се мора заменити додатним ложењем котла.
Потхлађивање кондензата пре него што прође кроз сифон смањује фракцију флека. При потхлађивању од 10 степени (пражњење на 133 степена уместо на 143 степена), фракција бљескања пада на приближно 6%. При потхлађивању од 20 степени пада на 2%.
Табела 1: Однос флеш паре и потхлађивања (3 барг пара, поврат атмосферског кондензата)
| Температура испуштања кондензата (степен) | Степен потхлађивања (степен) | Фласх Стеам фракција (%) | Губитак енергије (кВ на 100 кВ) | Ризик од воденог удара | Ризик од поплаве цеви |
|---|---|---|---|---|---|
| 143 (засићено) | 0 | 10 | 3.5 | Висок (двофазни проток у повратној линији) | Ниједан |
| 138 | 5 | 7.5 | 2.6 | Умерено | Веома ниско |
| 133 | 10 | 5.5 | 1.9 | Ниско | Ниско |
| 128 | 15 | 3.5 | 1.2 | Веома ниско | Умерено |
| 123 | 20 | 2.0 | 0.7 | Ниједан | Високо (вероватно поплављене цеви) |
Метода контроле потхлађења ПТФЕ
Потхлађивање се контролише дизајном дренаже кондензата, а не регулатором температуре. Пловак-и-термостатски сифон одговарајуће величине одржава заптивање кондензата у одводном воду док кондензат испушта непрекидно. Заптивка спречава да жива пара дува кроз сифон. Непрекидно пражњење избегава повремене пужеве који изазивају водени чекић.
Природно потхлађивање које се јавља када кондензат одводи кроз ПТФЕ цеви размењивача топлоте и кондензатни колектор обезбеђује 5-10 степени потхлађивања без икакве додатне опреме. Зид ПТФЕ цеви на страни кондензата је у контакту са процесним флуидом, који је на нижој температури од паре. Како кондензат отиче дуж овог зида, он се хлади.
Ако се жели додатно потхлађивање, то обезбеђује кратка дужина незагрејаног цевовода за кондензат између измењивача и сифона. Цев делује као измењивач топлоте између кондензата и околног ваздуха. За ПТФЕ системе ово је ретко потребно јер је природно потхлађивање од 5-10 степени близу оптималног.
Веза за водени чекић
Водени чекић у повратним водовима кондензата настаје услед урушавања парних џепова. Када испарљива пара и потхлађени кондензат коегзистирају у цеви, мехурићи паре се брзо колабирају како се кондензују. Мехур који се урушава ствара локализовани вакуум који увлачи околну течност према унутра. Удар течних маса ствара импулс притиска чекића.
Елиминисање брзе паре одржавањем 10-15 степена потхлађивања елиминише извор мехурића паре. Повратни вод кондензата тече као једнофазна течност, која је тиха и механички бенигна. Губитак енергије од испарене паре је смањен за 50-65% у поређењу са испуштањем засићеног кондензата.
Резиме
Оптимални степен потхлађивања кондензата за ПТФЕ измењиваче топлоте је 10-15 степени. Ово смањује губитак паре на 3,5-5,5% укупног протока паре, у поређењу са 10% за засићено пражњење, уз одржавање дренаже из цеви без плављења. Природно потхлађивање које се јавља када кондензат одводи кроз ПТФЕ цеви и колектор обезбеђује већину овог потхлађивања без додатне опреме.
Потхлађивање од 10-15 степени такође елиминише водени удар тако што обезбеђује једнофазни проток течности у повратном воду кондензата. Уштеда енергије од смањене испарене паре, у комбинацији са смањеним одржавањем од елиминације водених чекића, обезбеђује брз поврат сваке инвестиције у оптимизацију система кондензата.
Инжењерске препоруке за пројектовање система кондензата ПТФЕ измењивача топлоте доступне су након подношења притиска паре, притиска повратног система кондензата, топлотног оптерећења и било каквог уоченог воденог удара или високе температуре кондензата.
