Co to jest skraplacz: zasady działania, rodzaje i zastosowania przemysłowe

Co to jest kondensator: zasady działania, rodzaje i zastosowania przemysłowe

Odpowiedź na podstawowe pytanie:Co to jest kondensator i jak działa?Kondensator to wymiennik ciepła, który usuwa wystarczającą ilość energii cieplnej z pary, aby przekształcić ją w ciecz w stanie nasycenia lub blisko nasycenia.gdzie lambda dla pary w temperaturze 100°C wynosi 2,257 kJ/kg, podczas gdy w przypadku typowych par organicznych wynosi 200-600 kJ/kg. Ta sama moc jest dostarczana przez powierzchnię przez Q = U x A x LMTD,gdzie LMTD jest logarytmiczną średnią różnicą temperatury między parą kondensacyjną a płynem chłodzącym, a U jest całkowitym współczynnikiemReprezentatywne wartości U wynoszą 800-1500 W/m2K w przypadku kondensacji pary w chłodzonej wodą jednostce muszli i rur, 400-700 W/m2K w przypadku par organicznych i 300-500 W/m2K w przypadku kondensatora chłodzonego powietrzem.Ponieważ para kondensuje się przy zasadniczo stałej temperaturze, współczynnik korekty LMTD jest zwykle bliski 1,0 w usłudze kondensacji jednokrętnej, co sprawia, że wielkość jest niezwykle prosta po poznaniu U.

1Zasady, które określają działanie kondensatora

Pięć zasad wyjaśnia, dlaczego dwa kondensatory o tej samej powierzchni mogą działać bardzo różnie:

• Filmwise Versus Dropwise Kondensacja:W prawie wszystkich urządzeniach przemysłowych kondensat mokrze powierzchnię i tworzy ciągłą warstwę, a para musi skondensować się przez tę warstwę.i analiza Nusselt pokazuje, że współczynnik spada w miarę zagęszczania się folii w kierunku dolnej części wiązki rur, dlatego kondensatory pionowe są zazwyczaj gorsze od kondensatorów poziomych do tego samego zadania.daje współczynniki pięć do dziesięciu razy wyższe, ale utrzymanie go poza laboratorium wymaga promotorów lub trwałych powłok hydrofobowych, które mają ograniczoną żywotność.Dlatego też projektanci zawsze rozmiarów na kondensacji folii i traktować zachowanie kropli jako bonus, a nie podstawy.
• Gazy nie kondensacyjne:Powietrze lub inne gazy, które wchodzą z parą lub które przeciekają przez skrzynię próżniową, nie mogą się skondensować.więc gromadzi się na powierzchni płynnej folii i zmusza parę do dyfuzji przez bogate w gaz warstwę graniczną zanim dotrze do zimnej powierzchniTylko 1% objętości powietrza może zmniejszyć efektywny U o 30-50%, a 5% może go zmniejszyć o 80%.punkt wentylacji musi znajdować się w najzimniejszej pozycji w przestrzeni parowej, w dół rzeki i poniżej wlewu, rozmiarowy dla oczekiwanego obciążenia gazem, oraz w warunkach pracy pod próżnią,połączony z wyrzutnią lub pompą próżniową, która jest dostosowana do szybkości wycieku powietrza, a nie tylko do szybkości par procesu.
• Podchłodzenie i odprowadzanie kondensatu:Większość kondensatorów dostarcza niewielką ilość subchłodzenia, zazwyczaj 2-5 °C poniżej nasycenia, co chroni pompy w dół rzeki przed kawitacją i zmniejsza migające w linii kondensatu.Ale subchłodzenie zużywa powierzchnię nieefektywnie, ponieważ jest to rozsądny transfer ciepła o znacznie mniejszej różnicy temperatury niż strefa kondensacji, więc nadmierne wymagania subchłodzenia mogą wymagać nieproporcjonalnego zwiększenia powierzchni.Fizyczne układy są równie ważne jak rozmiary termiczne.: kondensat musi swobodnie odpływać, powłoka musi być zakrzywiona lub rury nachylone, a wylot nigdy nie może być zalany, chyba że do kontroli poziomu zastosowano celowe zanurzenie.Przepłynęte rury działają jak podchłodnik i skutecznie usuwają obszar kondensacji z użytku.
• Uszkodzenie i marża projektowa:Każdy kondensator ma rozmiar odporności na skażenie, który odpowiada oczekiwanemu pogorszeniu pomiędzy czyszczeniami, zazwyczaj 0,0001-0,0005 m2K/W w zależności od jakości wody,i to dopuszczenie może dodać 15-35% do wymaganej powierzchniWoda chłodząca jest zwykłym winowajcą: skalowanie ze względu na twardość, wzrost biologiczny, osadzenie błota i produkty korozyjne, wszystko to zwiększa odporność, a jednostka, która zaczyna się od czystego U 1,200 W/m2K może spaść do 700 W/m2K w ciągu roku użytkowania na nieoczyszczonej wodzie. oczyszczanie wody, filtracja, sterowana prędkość rury 1-2,5 m/s w celu ograniczenia osadzenia przy jednoczesnym ograniczeniu erozji,i planowany system czyszczenia są tym, co określa, czy marża projektowa jest zużywana w ciągu jednego roku lub pięciu.
• Wybór płynu chłodzącego i podejście:Temperatura płynu chłodzącego określa osiągalne ciśnienie kondensacyjne, ponieważ kondensator potrzebuje skończonej różnicy temperatury, aby odrzucić ciepło.różnica między temperaturą kondensacji a temperaturą wyjścia płynu chłodniczego, jest zazwyczaj 3-10°C w jednostkach chłodzonych wodą i 10-25°C w jednostkach chłodzonych powietrzem.co podnosi ciśnienie sprzeciwu kompresora i turbiny i kosztuje energięDlatego optymalizacja ekonomiczna nie jest po prostu najmniejszym skraplaczem:Większa powierzchnia przy ściślejszym podejściu kosztuje więcej kapitału, ale obniża ciśnienie robocze i zużycie energii przez cały okres eksploatacji rośliny.Temperatura otoczenia w przypadku żarówek suchych i mokrych jest decydującym czynnikiem w projektach chłodzonych powietrzem i parowych, a przypadkiem projektowym jest zazwyczaj letni szczyt z określonym przekroczeniem.

2Główne typy kondensatorów przemysłowych

Cztery konfiguracje obejmują zdecydowaną większość zadań związanych z kondensacją przemysłową:

• Kondensator wnętrza i rurki:Konia roboczego przemysłu przetwórczego, zwykle zbudowany do TEMA z maską BEM, osłoną jednokrętową, układem rur U lub BEU z zestawem rur U do czystej pary.Pary zwykle skondensowane po stronie powłoki i wody chłodzącej przepływa przez rurki, ponieważ takie układy zapewniają lepszą drenaż, łatwiejsze czyszczenie strony wodnej i lepsze dopasowanie dużej objętości pary przy niskim ciśnieniu.Standardowe są jednostki poziome, w których para wchodzi na górze, a kondensat opuszcza się na dole.Projektanci muszą monitorować prędkości wpuszczenia pary, które mogą osiągnąć 30-60 m/s w warunkach próżni, oraz zapewnić płytę uderzeniową lub dużą kopułę wpuszczenia, aby zapobiec erozji rur i uszkodzeniu wibracji.
• Kondensator chłodzony powietrzem:Kondensator chłodzony powietrzem wykorzystuje rury z płetwami i duże wentylatory osiowe do odbierania ciepła bezpośrednio do atmosfery, całkowicie eliminując wodę chłodzącą.i jest to standardowy wybór dla odległych zakładów, dla wielu usług rafineryjnych i kondensacji pary w elektrowniach w suchych regionach.wrażliwość na temperaturę otoczenia i recyrkulację powietrza między odległościamiPonieważ podejście jest szersze, temperatura kondensacji jest wyższa, a kary za kompresję w dół rzeki lub przeciwciśnienie turbiny są realne,więc chłodzenie powietrzem musi być oceniane na podstawie całkowitych kosztów posiadania, a nie tylko kosztów wyposażenia.
• Kondensator płytkowy i spiralny:Gasketowany lub spawany kondensator płyty osiąga współczynniki 3000-6000 W/m2K, ponieważ kanały faliste indukują turbulencje przy niskich liczbach Reynoldsa, a płyta jest cienka.W rezultacie powstaje bardzo kompaktowa jednostka o bliskim zbliżeniu 1-3°C i niewielkiej objętości, który jest odpowiedni do chłodzenia, żywności, farmaceutyki i czystej chemii.ustawione przez materiał uszczelnienia w temperaturze około 150-180°C, a także zanieczyszczenia, ponieważ wąskie kanały o długości 2-5 mm szybko zatykają się cząstkami.i są stosowane do tłuszczu i lepkich kondensatorów.
• Kondensator barometryczny i bezpośredniego kontaktu:Kondensator barometryczny miesza parę bezpośrednio z wodą chłodzącą, co daje praktycznie zerowe podejście i bardzo niskie koszty inwestycyjne,w cenie produkcji dużej ilości skażonego kondensatu, który musi zostać poddany obróbceJest klasyczny w układach próżniowych: kondensator jest zamontowany co najmniej 10,3 m nad studnią ciepłą, tak aby woda odpływała w dół barometryczną nogą wbrew ciśnieniu atmosferycznemu,utrzymanie próżni bez pompyIstnieją modele spray, baffle-tray i jet. bezpośredni kontakt jest stosowany tam, gdzie kondensat jest bezwartościowy lub łatwo przetwarzany, jak w systemach próżniowych parowników,Deodoryzatory oleju palmowego, próżniowe pociągi i parowanie wielofunkcyjne, ale jest wykluczona wszędzie tam, gdzie kondensat musi zostać odzyskany jako czysty produkt lub gdzie para jest niebezpieczna i nie może być zrzucona z wodą.

Typy kondensatorów przemysłowych Macierza porównawcza

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Jaka jest różnica między kondensatorem a wymiennikiem ciepła?

Odpowiedź: Kondensator jest rodzajem wymiennika ciepła, więc rozróżnienie jest bardziej obowiązkowe niż kategoryczne.natomiast kondensator specjalnie usuwa ciepło ukryte i powoduje zmianę fazy z pary na cieczRóżnica ta kieruje projektem: w kondensatorze ciepły strumień pozostaje w istocie na stałej temperaturze, ponieważ uwalnia ciepło ukryte, więc korekta LMTD jest zwykle bliska 1.0; często rezystancją sterującą jest folia kondensatu, a nie płyn chłodniczy, a naczynie musi zapewnić rozkład par przy dużej prędkości wchodu,drenaż kondensatu i odprowadzanie nie kondensacyjneNiektóre urządzenia wykonują obie funkcje, takie jak kondensator-subchłodnik, który kondensuje, a następnie rozsądnie chłodzi płyn w zalanej sekcji.

P: Dlaczego wydajność kondensatora próżniowego gwałtownie spada?

Najczęstszym powodem jest wyciek powietrza. W zbiorniku pracującym poniżej ciśnienia atmosferycznego każdy uszczelnienie flans, sztabki zaworu, połączenie przyrządu i szkło widzenia jest potencjalnym ścieżką wycieku,a wciągane powietrze gromadzi się zamiast skondensowaćJak wspomniano, 1% powietrza objętościowego może zmniejszyć efektywny U o 30-50%.i pompy pierścieniowe ciekłe tracą moc, gdy woda uszczelniająca nagrzewa się powyżej temperatury projektowejTrzecia jest powodzią kondensatu, w której zablokowany lub niewystarczający kanał odpływowy odprowadza płyn do wiązki i przekształca obszar kondensacji w bezużyteczny obszar subchłodzenia.jeśli rozszerza się, podczas gdy przepływ płynu chłodzącego i temperatura wejściowa pozostają niezmienione, najpierw szukać wycieku powietrza, a następnie powodzi.

P: Jak dużą ilość subchłodzenia powinien zapewnić kondensator?

A: W przypadku większości usług procesowych2-5°C poniżej temperatury nasycenia jest wystarczające i jest zazwyczaj osiągane nieumyślnie przez kondensat, który odpływa przez chłodniejszą część wiązki lub przez małą zatopioną sekcjęWiększe podchłodzenie niż to jest kosztowne, ponieważ jest to rozsądne zadanie przy niewielkiej różnicy temperatury i zużywa powierzchnię nieproporcjonalnie; każdy dodatkowy stopień może wymagać 3-8% więcej powierzchni.Jednakże, więcej subchłodzenia jest celowo określone, gdy kondensat przechodzi do pompy odśrodkowej w pobliżu jego punktu wrzenia, gdzie dodatkowe subchłodzenie jest tanie ubezpieczenie przed kawitacją,lub gdy kondensat jest wstrzymywany do niższego ciśnienia w dół rzeki i straty wstrzymywania muszą być zminimalizowane.W przypadku pompy kondensatowej powinno się zazwyczaj poddawać jej obniżeniu temperatury o co najmniej 5-10°C lub podnieść odbiornik, aby zapewnić odpowiednie NPSH.

P: Jakie utrzymanie jest najważniejsze dla kondensatora?

Odpowiedź: Dominują trzy czynności: oczyszczanie strony wodnej zgodnie z harmonogramem dostosowanym do jakości wody, ponieważ warstwa zanieczyszczenia o średnicy zaledwie 0,5 mm może zmniejszyć U o 25-40%;czyszczenie mechaniczne pędzlami lub wodą pod ciśnieniem jest rutynowe dla jednostek muszli i rur, podczas gdy jednostki płyt są czyszczone chemicznie na miejscu.z poddawanym sprawdzeniu zablokowania zaworu wentylacyjnego lub otworu oraz z badaniem pojemności układu próżniowego według znanej rocznej stopy wycieku powietrza. i wykrywanie wycieków, ponieważ wyciek rury pozwala na wprowadzenie wody chłodzącej na stronę procesu lub płynu procesowego do wody chłodzącej, z których każde jest zdarzeniem zanieczyszczenia i bezpieczeństwa;okresową próbę rurą z prądem wirusowym, metod utrzymywania ciśnienia lub metody śledzące identyfikują rozcieńczenie, zanim stanie się uszkodzeniem.Ciśnienie kondensacyjne i temperatura kondensatu powinny być trendowane tak, aby rosnące zbliżenie było wczesnie wykrywane..