Τι είναι ένας συμπυκνωτής: Αρχές λειτουργίας, τύποι και βιομηχανικές εφαρμογές

Τι είναι ένας συμπυκνωτής: Αρχές λειτουργίας, τύποι και βιομηχανικές εφαρμογές

Απαντώντας στην βασική ερώτηση:Τι είναι ένας συμπυκνωτής και πώς λειτουργεί;Ο συμπυκνωτής είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας που αφαιρεί αρκετή θερμική ενέργεια από έναν ατμό για να τον μετατρέψει σε υγρό σε ή κοντά σε κορεσμό.όπου το lambda για ατμό σε θερμοκρασία 100 °C είναι 2Το ίδιο φορτίο διανέμεται μέσω της επιφάνειας με την τιμή Q = U x A x LMTD,όπου το LMTD είναι η διαφορά log μέσης θερμοκρασίας μεταξύ του ατμού συμπύκνωσης και του ψυκτικού και U είναι ο συνολικός συντελεστήςΟι αντιπροσωπευτικές τιμές U είναι 800-1.500 W/m2K για τη συμπύκνωση ατμού σε μια μονάδα φλοιού και σωλήνα που ψύχεται με νερό, 400-700 W/m2K για τους οργανικούς ατμούς και 300-500 W/m2K για έναν συμπυκνωτή που ψύχεται με αέρα.Επειδή ο ατμός συμπυκνώνεται σε σταθερή θερμοκρασία, ο συντελεστής διόρθωσης LMTD είναι συνήθως κοντά στο 1,0 σε μια υπηρεσία συμπύκνωσης με ένα μόνο πέρασμα, γεγονός που καθιστά το μέγεθος ασυνήθιστα απλό μόλις είναι γνωστό το U.

1Αρχές που καθορίζουν τις επιδόσεις του συμπυκνωτή

Πέντε αρχές εξηγούν γιατί δύο συμπυκνωτές της ίδιας περιοχής μπορούν να λειτουργήσουν πολύ διαφορετικά:

• Φιλμικά έναντι σταγονιδιακών συμπύκνωσης:Σχεδόν σε όλους τους βιομηχανικούς εξοπλισμούς, το συμπυκνωμένο υγρώνει την επιφάνεια και σχηματίζει ένα συνεχές φιλμ, και ο ατμός πρέπει να συμπυκνωθεί μέσα από αυτό το φιλμ.και η ανάλυση Nusselt δείχνει τον συντελεστή που πέφτει καθώς η ταινία παχύνει προς το κάτω μέρος ενός δέσμου σωλήνων, για τον οποίο οι κάθετοι συμπυκνωτές είναι γενικά κατώτεροι από τους οριζόντιους για την ίδια εργασία.δίνει συντελεστές πέντε έως δέκα φορές υψηλότερους, αλλά η διατήρησή του εκτός του εργαστηρίου απαιτεί προωθητές ή μόνιμες υδροφοβικές επικάλυψεις που έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής.Επομένως, οι σχεδιαστές πάντα χρησιμοποιούν το μέγεθος για την συμπύκνωση σε φιλμ και αντιμετωπίζουν τη συμπεριφορά των σταγονιδίων ως πλεονέκτημα και όχι ως βάση.
• Αέρια μη συμπυκνωτέα:Ο αέρας ή άλλα αέρια που εισέρχονται με τον ατμό, ή που διαρρέουν μέσα από μια φλάντσα στην πλευρά του κενού, δεν μπορούν να συμπυκνωθούν.Έτσι συσσωρεύεται στην διεπαφή του υγρού φιλμ και αναγκάζει τον ατμό να διαχέεται μέσα από ένα πλούσιο σε αέρια οριακό στρώμα πριν φτάσει στην κρύα επιφάνεια.Μόνο το 1% του όγκου του αέρα μπορεί να μειώσει την αποτελεσματική U κατά 30-50%, και το 5% μπορεί να την μειώσει κατά 80%.το σημείο εξαερισμού πρέπει να βρίσκεται στην ψυχρότερη θέση του χώρου ατμών, προς τα κάτω και κάτω από την είσοδο, μεγέθους για το αναμενόμενο φορτίο αερίου και, σε λειτουργία κενού,που συνδέεται με εκτοξευτή ή αντλία κενού μεγέθους για το ρυθμό διαρροής αέρα και όχι μόνο για το ρυθμό ατμού της διαδικασίας.
• Υποψύξη και αποστράγγιση συμπυκνωμένου:Οι περισσότεροι συμπυκνωτές παρέχουν μια μικρή ποσότητα υποψύξης, συνήθως 2-5 ° C κάτω από την κορεσμό, η οποία προστατεύει τις αντλίες προς τα κάτω από την κοιλότητα και μειώνει το φλας στη γραμμή συμπυκνωμένου.Αλλά η υποψύξη καταναλώνει την επιφάνεια αναποτελεσματικά., διότι είναι λογική μεταφορά θερμότητας με πολύ μικρότερη διαφορά θερμοκρασίας από τη ζώνη συμπύκνωσης, έτσι ώστε η υπερβολική απαίτηση υποψύξης μπορεί να απαιτήσει δυσανάλογη αύξηση της έκτασης.Η φυσική διάταξη είναι τόσο σημαντική όσο και το θερμικό μέγεθος.- το συμπύκνωμα πρέπει να απορροφάται ελεύθερα, το κέλυφος πρέπει να είναι κεκλιμένο ή οι σωλήνες να είναι κλίση, και η έξοδος δεν πρέπει ποτέ να πλημμυρίζει, εκτός εάν χρησιμοποιείται σκόπιμη βύθιση για τον έλεγχο του επιπέδου.Οι πλημμυρισμένοι σωλήνες συμπεριφέρονται ως υποψύκτη και απομακρύνουν αποτελεσματικά την περιοχή συμπύκνωσης από την υπηρεσία.
• Το fouling και το περιθώριο σχεδιασμού:Κάθε συμπυκνωτής έχει μέγεθος με αντοχή στη μόλυνση που αντιπροσωπεύει την αναμενόμενη επιδείνωση μεταξύ καθαρισμών, συνήθως 0,0001-0,0005 m2K/W ανάλογα με την ποιότητα του νερού,Και αυτό το ποσό μπορεί να προσθέσει 15-35% στην απαιτούμενη έκταση.Το νερό ψύξης είναι ο συνηθισμένος ένοχος: η κλίμακα από τη σκληρότητα, τη βιολογική ανάπτυξη, την εναπόθεση λάσπης και τα προϊόντα διάβρωσης, όλα προσθέτουν αντοχή και μια μονάδα που ξεκινά με καθαρό U του 1,Το 200 W/m2K μπορεί να μειωθεί σε 700 W/m2K εντός ενός έτους λειτουργίας σε ακαθαρισμένο νερό- επεξεργασία νερού, διήθηση, ελεγχόμενη ταχύτητα στην πλευρά του σωλήνα 1-2,5 m/s για τον περιορισμό της εναπόθεσης και παράλληλα τον περιορισμό της διάβρωσης,και ένα προγραμματισμένο καθεστώς καθαρισμού καθορίζουν εάν το περιθώριο σχεδιασμού καταναλώνεται σε ένα έτος ή σε πέντε.
• Επιλογή ψυκτικού και προσέγγιση:Η θερμοκρασία του ψυκτικού καθορίζει την εφικτή πίεση συμπύκνωσης, επειδή ένας συμπυκνωτής χρειάζεται μια πεπερασμένη διαφορά θερμοκρασίας για να απορρίψει τη θερμότητα.η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας συμπύκνωσης και της θερμοκρασίας εξόδου του ψυκτικού, είναι συνήθως 3-10°C σε μονάδες ψύξης με νερό και 10-25°C σε μονάδες ψύξης με αέρα.που αυξάνει την αντίστροφη πίεση του συμπιεστή και της τουρμπίνας και κοστίζει ενέργειαΓι 'αυτό η οικονομική βελτιστοποίηση δεν είναι απλώς ο μικρότερος συμπυκνωτής:μια μεγαλύτερη επιφάνεια με στενότερη προσέγγιση κοστίζει περισσότερα κεφάλαια, αλλά μειώνει την πίεση λειτουργίας και την κατανάλωση ενέργειας καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του εργοστασίουΗ θερμοκρασία του περιβάλλοντος σε ξηρό ή υγρό λαμπτήρα είναι η καθοριστική πηγή εισροής για τα σχέδια με ψύξη αέρα και εξατμιστική, και η περίπτωση σχεδιασμού είναι συνήθως μια καλοκαιρινή κορυφή με καθορισμένη υπέρβαση.

2. Βασικοί τύποι βιομηχανικών συμπυκνωτών

Τέσσερις διαμορφώσεις καλύπτουν τη μεγάλη πλειοψηφία των βιομηχανικών καθηκόντων συμπύκνωσης:

• Συσσωρευτής κελύφους και σωλήνα:Το εργατικό άλογο των βιομηχανιών επεξεργασίας, συνήθως κατασκευασμένο για το TEMA με καπό BEM, κελύφη μίας διέλευσης, διάταξη U-tube ή BEU με δέσμη U-tube για καθαρή υπηρεσία ατμών.Ο ατμός συνήθως συμπυκνώνεται στην πλευρά του κελύφους και το νερό ψύξης ρέει μέσα από τους σωλήνες, διότι αυτή η διάταξη παρέχει καλύτερη αποστράγγιση, ευκολότερο καθαρισμό της πλευράς του νερού και καλύτερη φιλοξενία του μεγάλου όγκου ατμού σε χαμηλή πίεση.Οι οριζόντιες μονάδες με τον ατμό να εισέρχεται από την κορυφή και το συμπυκνωμένο να βγαίνει από το κάτω μέρος είναι τυποποιημένεςΟι σχεδιαστές πρέπει να παρακολουθούν τις ταχύτητες εισόδου του ατμού, οι οποίες μπορούν να φθάσουν τα 30-60 m/s σε υπηρεσία κενού, και να παρέχουν μια πλάκα πρόσκρουσης ή έναν μεγάλο θόλο εισόδου για την πρόληψη της διάβρωσης του σωλήνα και της βλάβης από δονήσεις.
• Συμπιέστημα ψύξης με αέρα:Ένας κλιματισμός που ψύχεται με αέρα χρησιμοποιεί φτερωτούς σωλήνες και μεγάλους άξονες ανεμιστήρες για να απορρίψει τη θερμότητα απευθείας στην ατμόσφαιρα, εξαλείφοντας εντελώς το νερό ψύξης.και είναι η τυποποιημένη επιλογή για απομακρυσμένα εργοστάσιαΤο μειονέκτημα είναι ένας χαμηλός συντελεστής 300-500 W/m2K αναφερόμενος σε γυμνή περιοχή σωλήνα, ένα μεγάλο αποτύπωμα οικόπεδου,ευαισθησία στην θερμοκρασία περιβάλλοντος και στην ανακύκλωση αέρα μεταξύ των χώρων, και ισχύς ανεμιστήρα που μπορεί να φθάσει το 1-2% του απορριπτόμενου φόρου.Έτσι, η ψύξη αέρα πρέπει να αξιολογείται με βάση το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας και όχι μόνο το κόστος του εξοπλισμού..
• Συσσωρευτής πλάκας και σπειροειδή πλάκας:Ένας συμπυκνωμένος ή συγκολλημένος συμπυκνωτής πλάκας επιτυγχάνει συντελεστές 3.000-6.000 W/m2K επειδή τα κυματοειδή κανάλια προκαλούν αναταραχές σε χαμηλούς αριθμούς Reynolds και η πλάκα είναι λεπτή.Το αποτέλεσμα είναι μια πολύ συμπαγή μονάδα με κοντινή προσέγγιση 1-3°C και μικρό όγκο συγκράτησηςΤα όρια είναι η πίεση, συνήθως έως 25 bar για τις ενότητες με συμπίεση και υψηλότερη για τις μονάδες συγκολλημένες ή συγκολλημένες, η θερμοκρασία, ηκαθορίζεται από το υλικό της συμπίεσης σε θερμοκρασία περίπου 150-180°CΟι σπειροειδείς πλάκες διαχειρίζονται καλύτερα τα βρώμικα και τα βρώμικα ρεύματα και είναι σε κάποιο βαθμό αυτοκαθαριζόμενες.και χρησιμοποιούνται για τη συμπύκνωση λιπασμάτων και ιξώδους υλικού.
• Βαρομετρικός συμπυκνωτής και συμπυκνωτής άμεσης επαφής:Ένας βαρομετρικός συμπυκνωτής αναμειγνύει τον ατμό απευθείας με το νερό ψύξης, δίνοντας μια προσέγγιση ουσιαστικά μηδενικής και πολύ χαμηλού κόστους κεφαλαίου,στην τιμή της παραγωγής μεγάλου όγκου μολυσμένου συμπυκνώματος που πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία- είναι κλασικό σε συστήματα κενού: ο συμπυκνωτής τοποθετείται τουλάχιστον 10,3 m πάνω από το πηγάδι θερμότητας, έτσι ώστε το νερό να απορροφάται κάτω από ένα βαρομετρικό πόδι ενάντια στην ατμοσφαιρική πίεση,Διατήρηση κενού χωρίς αντλίαΗ άμεση επαφή χρησιμοποιείται όταν το συμπυκνωμένο είναι άχρηστο ή εύκολα επεξεργάζεται, όπως στα συστήματα κενού ατμιστήρων.Ατμομηχανές αποσμητικού φοινικέλαιου και εξάτμισης πολλαπλών επιδράσεων, αλλά αποκλείεται όταν το συμπυκνωμένο πρέπει να ανακτηθεί ως καθαρό προϊόν ή όταν ο ατμός είναι επικίνδυνος και δεν μπορεί να απορροφηθεί με το νερό.

Τύποι βιομηχανικών συμπυκνωτών Συγκριτική μήτρα

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός συμπυκνωτή και ενός εναλλάκτη θερμότητας;

Α: Ένας συμπυκνωτής είναι ένας τύπος εναλλάκτη θερμότητας, έτσι ώστε η διάκριση είναι μια από την υπηρεσία και όχι από την κατηγορία.ενώ ένας συμπυκνωτής αφαιρεί ειδικά την λανθάνουσα θερμότητα και παράγει μια αλλαγή φάσης από ατμό σε υγρόΗ διαφορά αυτή καθοδηγεί τον σχεδιασμό: σε έναν συμπυκνωτή το θερμό ρεύμα παραμένει σε ουσιαστικά σταθερή θερμοκρασία καθώς απελευθερώνει λανθάνουσα θερμότητα, έτσι ώστε η διόρθωση LMTD είναι συνήθως κοντά στο 1.0Η ταινία συμπύκνωσης, και όχι το ψυκτικό, είναι συχνά η αντιστάθμιση ελέγχου, και το δοχείο πρέπει να παρέχει διανομή ατμού σε υψηλή ταχύτητα εισόδου,αποστράγγιση συμπυκνωμένου και μη συμπυκνωτέος εξαερισμόςΟρισμένες μονάδες κάνουν και τα δύο, όπως ένας συμπυκνωτής-υποψύκτης που συμπυκνώσει και στη συνέχεια ψύχεται λογικά το υγρό σε ένα πλημμυρισμένο τμήμα.

Ε: Γιατί η απόδοση του συμπυκνωτή κενού πέφτει ξαφνικά;

Α: Η πιο κοινή αιτία είναι η διαρροή αέρα. Σε ένα δοχείο που λειτουργεί κάτω από την ατμοσφαιρική πίεση, κάθε φλάντζης συμπίεσης, βαλβίδα στέλεχος, σύνδεση οργάνου και γυαλί θέασης είναι μια πιθανή διαρροή μονοπάτι,και ο αέρας που εισέρχεται συσσωρεύεται αντί να συμπυκνώνεται.Όπως σημειώθηκε, το 1% του αέρα κατά όγκο μπορεί να μειώσει την αποτελεσματική U κατά 30-50%.και οι αντλίες υγρού δακτυλίου χάνουν την ικανότητα όταν το νερό φράγματος θερμαίνεται πάνω από τη σχεδιαστική θερμοκρασία τουΤο τρίτο είναι η πλημμύρα συμπυκνωμένου, όπου μια μπλοκαρισμένη ή χαμηλού μεγέθους αποχέτευση επιστρέφει το υγρό στο δέμα και μετατρέπει την περιοχή συμπύκνωσης σε άχρηστη περιοχή υποψύξης.εάν διευρύνεται ενώ η ροή του ψυκτικού και η θερμοκρασία εισόδου παραμένουν αμετάβλητες, ψάξτε πρώτα για διαρροή αέρα και στη συνέχεια για πλημμύρες.

Ε: Πόση υποψύξη πρέπει να παρέχει ένας συμπυκνωτής;

Α: Για τις περισσότερες υπηρεσίες επεξεργασίας,2-5°C κάτω από τη θερμοκρασία κορεσμού είναι επαρκής και συνήθως επιτυγχάνεται ακούσια με συμπύκνωμα που απορροφάται μέσω ενός πιο δροσερού μέρους του δέσμου ή από ένα μικρό πλημμυρισμένο τμήμαΗ υποψύξη είναι ακριβότερη, διότι είναι λογικό καθήκον σε μια μικρή διαφορά θερμοκρασίας και καταναλώνει δυσανάλογα την επιφάνεια· κάθε επιπλέον βαθμός μπορεί να απαιτεί 3-8% περισσότερη επιφάνεια.Παρόλα αυτά, περισσότερη υποψύξη καθορίζεται σκόπιμα όταν το συμπυκνωμένο πηγαίνει σε μια φυγοκεντρική αντλία κοντά στο σημείο βρασμού του, όπου η πρόσθετη υποψύξη είναι μια φθηνή ασφάλιση κατά της κοιλότητας,ή όταν το συμπυκνωμένο αναβοσβήνει σε χαμηλότερη πίεση κατωτέρω και οι απώλειες αναβοσβήνειας πρέπει να ελαχιστοποιούνται.Η αντλία συμπύκνωσης θα πρέπει γενικά να λαμβάνει υποψύξη τουλάχιστον 5-10°C ή ο δέκτης θα πρέπει να είναι ανυψωμένος για να παρέχει επαρκή NPSH.

Ε: Ποια συντήρηση είναι πιο σημαντική για έναν συμπυκνωτή;

Α: Κυριαρχούν τρεις δραστηριότητες: ο καθαρισμός της πλευράς του νερού σε ένα χρονοδιάγραμμα που ταιριάζει με την ποιότητα του νερού, δεδομένου ότι ένα στρώμα μόλυνσης μόνο 0,5 mm κλίμακας μπορεί να μειώσει το U κατά 25-40%·Η μηχανική καθαριότητα με βούρτσες ή νερό υψηλής πίεσης είναι ρουτίνα για τις μονάδες κελύφους και σωλήνων, ενώ οι μονάδες πλάκας καθαρίζονται χημικά.με την βαλβίδα εξαερισμού ή το άνοιγμα να ελέγχεται για απόφραξη και το σύστημα κενού να ελέγχεται για χωρητικότητα σε σχέση με γνωστό ποσοστό διαρροής αέρα ετησίως. και ανίχνευση διαρροών, διότι μια διαρροή σωλήνα αφήνει το νερό ψύξης στην πλευρά της διαδικασίας ή το υγρό της διαδικασίας στο νερό ψύξης, οποιοδήποτε από τα οποία είναι ένα συμβάν μόλυνσης και ασφάλειας,περιοδική δοκιμή σωλήνα με ρεύμα στρογγυλοστρόβιλουΗ μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της αποδυνάμωσης πριν από την αποτυχία της.Η πίεση συμπύκνωσης και η θερμοκρασία του συμπυκνώματος πρέπει να έχουν τάση ώστε να εντοπίζεται έγκαιρα μια αυξανόμενη προσέγγιση..