Odwadniacz termodynamiczny

Co to jest odwadniacz termodynamiczny?

Odwadniacz termodynamiczny składa się z jednej ruchomej części. Częścią tą jest dysk wykonany ze stali nierdzewnej, który służy jako zawór. Odwadniacz ten działa w oparciu o dynamiczny efekt pary błyskowej. Odwadniacz termodynamiczny ma prostą konstrukcję i doskonale nadaje się do zastosowań średnio- i wysokociśnieniowych. Odwadniacz termodynamiczny jest niewielki, wolny od uderzeń wodnych i może być instalowany w dowolnej pozycji, zarówno pionowej, jak i poziomej. Producenci odwadniaczy termodynamicznych projektują odwadniacze o zwartej konstrukcji i wszechstronnym zastosowaniu w szerokim zakresie ciśnień. Takie cechy sprawiły, że odwadniacze termodynamiczne są preferowane do szerokiego zastosowania w śledzeniu, specyficznych procesach lekkich i zastosowaniach pary kroplowej.

Rysunek: Odwadniacz termodynamiczny.

Jak działa odwadniacz termodynamiczny?

Dwa główne typy odwadniaczy termodynamicznych to odwadniacze termodynamiczne tarczowe i odwadniacze termodynamiczne impulsowe. Odwadniacz tarczowy ma zawór, który otwiera się i zamyka zgodnie ze zmianami siły, które zachodzą na płaskim zaworze tarczowym. W przypadku odwadniacza impulsowego do sterowania przepływem wykorzystywany jest ruch tarczy tłokowej. Odwadniacz termodynamiczny impulsowy może być regulowany w celu zwiększenia lub zmniejszenia przepływu. Oba typy odwadniaczy termodynamicznych wyrzucają kondensat w sposób przerywany. 

Działanie odwadniaczy termodynamicznych typu tarczowego i impulsowego

Rodzaje odwadniaczy termodynamicznych

Istnieją dwa rodzaje odwadniaczy termodynamicznych: termodynamiczny odwadniacz tarczowy i termodynamiczny odwadniacz impulsowy. Spośród tych dwóch odwadniaczy najczęściej spotykanym jest odwadniacz tarczowy. Odwadniacz impulsowy nie jest powszechny, ponieważ ma tendencję do przeciekania pary i może ulec awarii w obecności niewielkiej ilości brudu zatykającego kanał pilotowy. 

Otwieranie i zamykanie zaworu talerzowego w termodynamicznym odwadniaczu talerzowym

Gdy para porusza się z dużą prędkością pod dyskiem zaworu, powoduje spadek ciśnienia pod zaworem. Powoduje to, że dysk jest dociskany do gniazda zaworu z powodu dużego ciśnienia w komorze i zawór jest zamykany. W termodynamicznym odwadniaczu talerzowym kontrolowana para może być parą bieżącą lub parą błyskawiczną. Gdy kondensat dostaje się do odwadniacza i zmienia fazę z powodu obniżenia ciśnienia, mówi się o parze błyskawicznej. Gdy ładunek kondensatu jest bardzo mały lub gdy konstrukcja odwadniacza jest na tyle wadliwa, że nie zabezpiecza przed utratą pary, wówczas mówi się o parze świeżej. Producenci odwadniaczy termodynamicznych stosują najlepszą konstrukcję, która pomaga wyeliminować lub zminimalizować wykorzystanie pary świeżej, tak aby odwadniacz mógł działać przy użyciu pary, gdy jest to możliwe. Para w komorze ciśnieniowej wywiera siłę skierowaną w dół na górną powierzchnię dysku zaworu, która jest równa iloczynowi ciśnienia i powierzchni (ciśnienie*powierzchnia). Na spodniej stronie dysku zaworu, kontrolowana para powoduje zmniejszenie ciśnienia pod dyskiem ze względu na jego dużą prędkość (z zasady Bernoulliego wzrost prędkości powoduje zmniejszenie ciśnienia). Producenci odwadniaczy termodynamicznych projektują odwadniacze w taki sposób, aby zamykały kondensat w pobliżu temperatury pary. Dzieje się tak, gdy nagromadzony kondensat jest odprowadzany. Gdy siła zamykająca jest wystarczająco duża, aby pokonać siłę otwierającą, zawór zamyka się. 

Działanie odwadniacza z tarczą termodynamiczną

Odwadniacz impulsowy termodynamiczny 

Odwadniacz termodynamiczny impulsowy to odwadniacz, który nie może zapewnić szczelnego odcięcia. W związku z tym jego zastosowanie jest ograniczone w stosunku do termodynamicznego odwadniacza tarczowego, który jest powszechny na rynku. 

Jak działa termodynamiczny odwadniacz impulsowy? 

1. Odwadniacz impulsowy termodynamiczny składa się z wydrążonego tłoka. Tłok jest połączony z tarczą tłoka, która działa w stożkowym tłoku, który działa jako prowadnica. 
2. Podczas uruchamiania tej pułapki jej główny zawór osadza się na swoim gnieździe. Powoduje to pozostawienie kanału przepływu przez luz tłoka i cylindra oraz otwór w górnej części tłoka. 
3. Gdy kondensat i przepływ powietrza są zwiększone, wywierają siłę na tarczę tłoka, powodując podniesienie zaworu głównego z gniazda, co zwiększa przepływ. 
4. Druga część kondensatu przepływa przez tarczę i szczelinę tłoka przez punkt E i odpływa przez wylot. 
5. Podczas gdy kondensat zbliża się do temperatury pary, jego część zamienia się w parę, przepływając przez szczelinę. 
6. Jest ono odpowietrzane przez otwór w punkcie F, ale wytwarza ciśnienie pośrednie nad tłokiem. Pomaga to w skutecznym ustawieniu zaworu głównego tak, aby mógł on sprostać obciążeniu. 
7. Pułapkę można zmodyfikować, przesuwając punkt B na tłoku względem gniazda pułapki. Na pułapkę może jednak wpływać przeciwciśnienie.     

Odwadniacz termodynamiczny tarczowy 

Odwadniacz termodynamiczny talerzowy ma przepływ kondensatu kontrolowany przez dysk zaworu, który otwiera się i zamyka względem gniazda zaworu. W odwadniaczu termodynamicznym dysk zaworu jest odłączony od innych części odwadniacza i znajduje się na górze gniazda. Gniazdo zaworu składa się z dwóch pierścieni: wewnętrznego i zewnętrznego. Pierścień wewnętrzny służy do oddzielenia otworu wlotowego płynu od otworu wylotowego. Pomaga to zapobiec zwarciu pary do otworu wylotowego. Wyciek pary z komory ciśnieniowej przez tarczę do sekcji wylotowej jest kontrolowany przez pierścień zewnętrzny. 

Jak działa odwadniacz termodynamiczny? 

Ten typ odwadniacza ma nieregularną, cykliczną charakterystykę pracy. Mechanizm zaworu składający się z pierścieni gniazda i tarczy służy do otwierania w celu wyrzucenia kondensatu na kilka sekund, po czym zamyka się na dłuższy czas, aż do rozpoczęcia nowego cyklu rozładowania. Czynność otwierania i zamykania wynika z różnicy sił działających na dolną i górną część dysku zaworu. Działające siły zależą głównie od zmian ciśnienia i energii kinetycznej w przypadku płynów, takich jak kondensat, powietrze i para. Podczas rozruchu płyny (powietrze, kondensat lub para) wywierają siłę podnoszącą/otwierającą na dolną stronę dysku zaworu. Powoduje to podniesienie i otwarcie zaworu. Umożliwia to przepływ kondensatu. W pozycji otwartej na zawór talerzowy działają dwie podstawowe siły: siła wynikająca z ciśnienia pary na górnej części talerza i siła wynikająca z pary pod talerzem. Para, która otwiera i zamyka zawór talerzowy, nazywana jest parą sterującą.

Zalety odwadniaczy termodynamicznych

Zalety termodynamicznego odwadniacza tarczowego 

• Odwadniacze tego typu mogą pracować w całym swoim zakresie roboczym bez konieczności regulacji lub wymiany elementów wewnętrznych. 
• Lekka, kompaktowa i prosta konstrukcja oraz możliwość pomieszczenia dużej ilości kondensatu dzięki dużym otworom. 
• Działają w parze przegrzanej i pod wysokim ciśnieniem i nie ulegają uszkodzeniu przez wibracje lub uderzenia wodne. 
• Wykorzystanie materiałów żelaznych, takich jak stal nierdzewna znana z wysokiej wytrzymałości i odporności na korozję. 
• Są odporne na zamarzanie kondensatu i rzadko ulegają zamarznięciu po zainstalowaniu z dyskiem w orientacji pionowej, ponieważ swobodnie odprowadzają go do atmosfery. 
• Częścią ruchomą jest tylko dysk, co sprawia, że konserwacja tej pułapki jest bardzo łatwa, ponieważ można to zrobić bez zdejmowania pułapki z jej linii, a raczej zdejmowania górnej pokrywy, która jest przymocowana za pomocą gwintów lub śrub. 
• Dźwięk kliknięcia podczas otwierania i zamykania. Pomaga to wcześniej przetestować pułapkę.

Wady termodynamicznego odwadniacza tarczowego 

• Zamknięcie dysku w tym odwadniaczu wymaga obniżenia ciśnienia poniżej dysku. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy prędkość przepływu poniżej zaworu talerzowego jest wysoka. Przy wyższej prędkości wymagane będzie wyższe ciśnienie różnicowe. W związku z tym odwadniacz z dyskiem termodynamicznym nie działa dobrze, gdy ciśnienie różnicowe jest bardzo niskie. 
• Wyrzucanie dużych ilości powietrza podczas rozruchu, gdy ciśnienie wlotowe narasta powoli. Jeśli jednak ciśnienie wzrośnie gwałtownie, spowoduje to, że powietrze o dużej prędkości zamknie syfon, powodując jego związanie powietrzem. To samo stanie się w przypadku użycia pary. 
• Zwykle jest głośny, co ogranicza jego zastosowanie w niektórych obszarach, takich jak sale operacyjne lub poza oddziałem szpitalnym. Jeśli konieczne jest użycie odwadniacza termodynamicznego, potrzebny będzie dyfuzor, który pomoże zredukować hałas podczas rozładowywania.  
• Konstrukcja odwadniacza z tarczą termodynamiczną o zbyt dużym rozmiarze wydłuża czas do zakończenia cyklu, co powoduje zwiększone zużycie odwadniacza. 

Zalety termodynamicznego odwadniacza impulsowego 

• Wysoka zdolność do obsługi kondensatu ich wielkości. 
• Odwadniacze te są zdolne do odpowietrzania bez wiązania powietrza. 
• Mogą być stosowane w aplikacjach pary przegrzanej i wysokociśnieniowej. 
• Może pracować w szerokim zakresie ciśnień bez konieczności zmiany rozmiaru zaworu. 

Wady termodynamicznego odwadniacza impulsowego 

• Nie są w stanie zapewnić szczelnego odcięcia i wydmuchują parę nawet przy bardzo małym obciążeniu. 
• Nie może pracować przy przeciwciśnieniu przekraczającym 40% ciśnienia na wlocie.
• Termodynamiczne odwadniacze impulsowe łatwo ulegają zabrudzeniu, ponieważ prześwit między cylindrem a tłokiem jest bardzo mały. 
• Pulsacje odwadniaczy powodują hałas, uszkodzenia mechaniczne i uderzenia wodne.

Zastosowania odwadniacza termodynamicznego 

• Zastosowania odwadniaczy. Odwadniacze termodynamiczne są szeroko stosowane do usuwania kondensatu, który tworzy się w przewodach parowych po utracie energii cieplnej przez parę. Odwadniacze te są szeroko stosowane w aplikacjach kroplowych ze względu na ich otwory wentylacyjne w rurociągu, które usuwają powietrze z systemu rurociągów. 
• Wysokie temperatury lub drenaż parowy w wyładowaniu znacznika. 
• Zastosowanie procesowe. Odwadniacze termodynamiczne są stosowane w procesach wymiany ciepła, takich jak wymienniki ciepła lub grzejniki, w celu usuwania zarówno powietrza, jak i kondensatu. 

Rozwiązywanie problemów z odwadniaczem termodynamicznym 

Gdy pułapka jest zimna i nie ma wyładowania 

• Bardzo wysokie ciśnienie 

• Kryza została powiększona z powodu zużycia. Wymień zawór. 
• Zawór redukcyjny nie działa. Ustaw zawór w odpowiedniej kolejności. 
• Nieprawidłowo działający manometr. Niższy odczyt ciśnienia na manometrze. 
• W przewodzie powrotnym panuje bardzo wysokie podciśnienie. Sprawdź ciśnienie podciśnienia zgodnie z zaleceniami. 

• Zero pary lub kondensatu docierającego do termodynamicznego odwadniacza 

• Rurociąg jest zatkany. Usunięto materiały blokujące. 
• Zawór przed odwadniaczem uległ awarii. Wymień zawór. 
• Zablokowany filtr siatkowy. Usunąć zanieczyszczenia lub materiały zatkane w sitku. 

• Wewnętrzny mechanizm pułapki ma usterkę

• Wymień uszkodzony wewnętrzny element odwadniacza termodynamicznego. 

• Korpus pułapki jest wypełniony niepotrzebnymi materiałami 

• Sprawdź i usuń zanieczyszczenia lub niepotrzebne materiały z pułapki. 
• Instalacja sitka przed użyciem syfonu. 
• W razie potrzeby wyczyść sitko syfonu

Gdy pułapka jest gorąca i nie ma rozładowania 

• Kondensat nie wpływa do syfonu 

• Zawór obejściowy odwadniacza termodynamicznego jest nieszczelny. Sprawdź zawór i napraw go.
• Rurka syfonu jest uszkodzona. Wymień uszkodzoną rurkę. 
• Próżnia w podgrzewaczu wody zatrzymuje drenaż. Pomiędzy syfonem a wymiennikiem ciepła należy zainstalować wyłącznik próżniowy. 

Odwadniacz termodynamiczny jest gorący i traci parę

• Zawór nie jest osadzony 

• Części zaworu są zużyte. Wymień zawór.
• W otworze utknął jakiś brud. Usuń zanieczyszczenia. 

Odwadniacz termodynamiczny z przepływem ciągłym 

• Rozmiar pułapki jest bardzo mały

• Użyj większej pułapki lub zastosuj więcej pułapek w linii. 

Podsumowanie 

Odwadniacz termodynamiczny to uniwersalny i kompaktowy odwadniacz przeznaczony do szerokiego zakresu zastosowań ciśnieniowych. Odwadniacze te mają prostą konstrukcję i mogą pracować w pozycji pionowej lub poziomej. Takie cechy sprawiają, że odwadniacze termodynamiczne są bardziej powszechne w różnych zastosowaniach, takich jak zgrywanie, śledzenie i inne lekkie zastosowania procesowe. Dwa typy odwadniaczy termodynamicznych to odwadniacze termodynamiczne tarczowe i odwadniacze termodynamiczne impulsowe. Spośród tych dwóch typów, najczęściej stosowany jest typ tarczowy, ponieważ typ impulsowy ma tendencję do wycieku pary pilotażowej i może ulec awarii nawet podczas pracy z niewielką ilością brudu. 

W odwadniaczu z dyskiem termodynamicznym przepływ kondensatu jest kontrolowany przez dysk zaworu, który otwiera się i zamyka względem gniazda zaworu. Zawór ten jest odłączony od innych części odwadniacza i spoczywa na gnieździe zaworu. Podczas uruchamiania odwadniacza termodynamicznego impulsowego, zawór spoczywający na gnieździe pozostawia przepływ przez prześwit między cylindrem a tłokiem. Gdy przepływ kondensatu i powietrza wzrasta, zawór unosi się, powodując większy przepływ. Odwadniacze termodynamiczne są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, takich jak między innymi odprowadzanie znaczników, odwadnianie kroplowe i zastosowania procesowe. Odwadniacze termodynamiczne mają doskonałe cechy, które dają im kilka zalet w porównaniu z innymi odwadniaczami, takimi jak zdolność do obsługi wysokiego przepływu, zdolność do pracy w przegrzanym i wysokim ciśnieniu, zdolność do obsługi odpowietrzania, może pracować w szerokim zakresie ciśnienia, między innymi.