Odwadniacz termostatyczny

Co to jest odwadniacz termostatyczny? 

Odwadniacz termostatyczny to odwadniacz działający w oparciu o koncepcję różnicy temperatur między parą a chłodnym kondensatem i powietrzem. W tego typu odwadniaczu para wodna zwiększa ciśnienie w elemencie termostatycznym. Powoduje to zamknięcie odwadniacza termostatycznego. Gdy gazy nieskraplające się i kondensat w odcinku chłodzącym wracają, temperatura zaczyna spadać, a element termostatyczny styka się, otwierając zawór. Ilość spiętrzonego kondensatu przed odwadniaczem termostatycznym zależy od ciśnienia pary, warunków obciążenia i rozmiaru rury. Odwadniacz termostatyczny jest również używany do przepuszczania powietrza z układu pary. W miarę gromadzenia się powietrza, temperatura spada, a odpowietrznik automatycznie odprowadza powietrze przy umiarkowanie niższych temperaturach pary w całym zakresie ciśnienia roboczego. Odwadniacze termostatyczne mogą być dostępne z elementami typu waflowego lub mieszkami o zrównoważonym ciśnieniu. Odwadniacze te są produkowane z różnych materiałów, takich jak stal węglowa, stal nierdzewna i brąz. Odwadniacze termostatyczne są stosowane do obsługi lekkich ładunków kondensatu. 

Rysunek: Odwadniacz termostatyczny.

Jak działa odwadniacz termostatyczny?

Odwadniacz termostatyczny może działać w oparciu o mieszek równoważący ciśnienie. W takim przypadku odwadniacz rozpoczyna pracę od wypchnięcia powietrza i kondensatu przed parą przez odwadniacz. Element termostatyczny jest całkowicie skurczony, a jednocześnie zawór pozostaje otwarty do punktu, w którym para zbliża się do odwadniacza. Gdy temperatura w odwadniaczu termostatycznym wzrasta, natychmiast podgrzewa on naładowany element, co z kolei zwiększa ciśnienie pary wewnątrz odwadniacza. Gdy ciśnienie w elemencie jest zrównoważone z ciśnieniem w systemie korpusu odwadniacza, element rozszerza się i zamyka zawór. Gdy temperatura wewnątrz odwadniacza spadnie o kilka stopni poniżej temperatury pary nasyconej, mieszek elementu zostanie skurczony przez niezrównoważone ciśnienie, co spowoduje otwarcie zaworu. 

Działanie odwadniacza termostatycznego wykorzystującego mieszek zrównoważonego ciśnienia

Inną metodą działania odwadniacza termostatycznego jest działanie ze zrównoważonym ciśnieniem. Metoda ta jest podobna do metody mieszkowej. Płytka jest częściowo wypełniona cieczą. Gdy temperatura w odwadniaczu wzrasta, podgrzewa on napełnioną cieczą płytkę i w ten sposób zwiększa ciśnienie pary wewnątrz. Gdy ciśnienie w płytce staje się większe niż ciśnienie otaczającej pary, membrana płytki jest dociskana do gniazda zaworu, zamykając zawór. Spadek temperatury pochodzący od kondensatu lub nieskraplającego się gazu chłodzi i obniża ciśnienie wewnętrzne wafla, co pozwala waflowi odsłonić gniazdo. 

Odwadniacz termostatyczny z rozprężaniem cieczy ma funkcję wypływu o stałej temperaturze, dzięki czemu może być używany jako odwadniacz termostatyczny z odcięciem. W tym przypadku wylot jest zawsze skierowany do góry, jak pokazano na poniższym rysunku. Pomaga to zwiększyć ciągłe zanurzenie elementu w oleju. Ponieważ odwadniacz może rozładowywać się w temperaturach pomiędzy 60 ^oC do 100 ^oC może otwierać się normalnie tylko podczas rozruchu. Odwadniacz termostatyczny z rozprężaniem cieczy może być zainstalowany obok odwadniacza sieciowego, który zwykle jest podłączony do przewodu powrotnego kondensatu. 

Ilustracja odwadniacza termostatycznego z rozprężaniem cieczy w użyciu

Odwadniacz termostatyczny o zrównoważonym ciśnieniu 

Odwadniacz termostatyczny o zrównoważonym ciśnieniu jest udoskonaleniem odwadniacza termostatycznego z rozprężaniem cieczy. Temperatura robocza tego odwadniacza zależy od ciśnienia pary w otoczeniu. Odwadniacz ten działa przy użyciu elementu, który jest kapsułą z mieszaniną wody i specjalnej cieczy o temperaturze wrzenia niższej niż temperatura wrzenia wody. Podczas rozruchu panują zimne warunki, a kapsuła jest rozluźniona. Zawór tej pułapki jest szeroko otwarty i odłączony od gniazda. Pozwala to na nieograniczone usuwanie powietrza. Cecha ta jest charakterystyczna dla odwadniaczy o całkowicie zrównoważonym ciśnieniu i wyjaśnia, dlaczego odwadniacze te nadają się do odpowietrzania. 

Odwadniacz termostatyczny o zrównoważonym ciśnieniu z wymienną kapsułą.

Gdy kondensat przepływa przez pułapkę, ciepło jest przekazywane do cieczy znajdującej się w kapsule. Ciecz następnie odparowuje, zanim para dotrze do odwadniacza. Ciśnienie pary w kapsule powoduje jej rozszerzenie, co z kolei powoduje zamknięcie zaworu. Ciepło tracone ze zrównoważonego termostatycznego odwadniacza chłodzi wodę otaczającą kapsułę, podczas gdy para skrapla się, powodując kondensację w kapsule. Powoduje to otwarcie zaworu i uwolnienie kondensatu, aż do momentu ponownego uruchomienia pary i rozpoczęcia cyklu od nowa. 

Działanie odwadniacza termostatycznego o zrównoważonym ciśnieniu

Obecnie producenci odwadniaczy termostatycznych o zrównoważonym ciśnieniu projektują je z wykorzystaniem stali nierdzewnej. Początkowo producenci odwadniaczy termostatycznych stosowali materiały nieżelazne, które później okazały się podatne na uszkodzenia spowodowane uderzeniami wodnymi. Zastosowanie stali nierdzewnej sprawia, że odwadniacz jest bardziej niezawodny i odporny na uszkodzenia spowodowane korozją, przegrzaniem i uderzeniami wodnymi. 

Bimetaliczny odwadniacz termostatyczny 

Jest to rodzaj odwadniacza termostatycznego wykonanego z dwóch pasków różnych metali, które są zespawane ze sobą, tworząc jeden element. Element ten może odchylać się po podgrzaniu, jak pokazano na poniższym rysunku. 

Bimetaliczny odwadniacz termostatyczny z podgrzewaną taśmą w normalnej temperaturze

Prosty element stosowany w tego typu pułapkach uwzględnia dwa główne czynniki, którymi są

• Działanie tego bimetalicznego odwadniacza termostatycznego odbywa się w określonej temperaturze, która nie spełnia wymagań systemu parowego pracującego w zmiennych temperaturach i ciśnieniach. 
• Pojedynczy pasek bimetaliczny ma niewielką moc. W związku z tym konieczne jest użycie dużej masy, co sprawia, że wolno reaguje na zmiany temperatury pary. 

Wydajność odwadniacza można określić, sprawdzając jego reakcję na krzywej nasycenia parą. Odpowiednia reakcja to taka, która jest ściśle zgodna z krzywą i dokładnie pod nią. Podstawowy element bimetaliczny reaguje na zmiany temperatury w sposób liniowy. Jak pokazano na poniższym rysunku, niektóre bimetaliczne odwadniacze termostatyczne wykorzystują dwa różne bimetaliczne listki w jednym stosie, które działają w różnych temperaturach. 

Lepszy bimetaliczny odwadniacz termostatyczny wykorzystuje element termostatyczny w postaci sprężyny talerzowej. Element ten składa się z bimetalowych dysków. Jeśli dyski działają bezpośrednio między gniazdem zaworu a trzpieniem zaworu, powodują liniową zmianę temperatury wypływu kondensatu wraz ze zmianą ciśnienia. Podkładka sprężynowa umieszczona między wgłębieniem gniazda a tarczami pomaga zaabsorbować część rozszerzalności bimetalu przy niskim ciśnieniu. Pomaga to zwiększyć zmianę temperatury wraz ze zmianą ciśnienia. Kształt podkładki sprężynowej jest preferowany w stosunku do sprężyny śrubowej, ponieważ może ona rozwijać siłę wykładniczo, co zwiększa szybkość w porównaniu do szybkości liniowej. Taki efekt może mieć miejsce dla około 1,5 mega Pascala, aż sprężyna odchyli się do dna wgłębienia. Umożliwia to dokładniejsze dostosowanie temperatury odprowadzania kondensatu do krzywej nasycenia pary. Szybkość odprowadzania kondensatu może być również poprawiona poprzez zastosowanie dynamicznego sprzęgła, które ma tendencję do tworzenia gwałtownego rozładowania. 

Bimetaliczny odwadniacz termostatyczny z tarczami bimetalicznymi

Zastosowania odwadniacza termostatycznego 

• Używany w czajnikach do gotowania. 
• Są one używane w liniach znacznikowych. 
• Pułapki te są stosowane w sterylizatorach.
• Konwektory, grzejniki i nagrzewnice. 
• Są one stosowane w cewkach grzewczych. 
• Są one stosowane w parownikach.

Zalety i wady każdego typu odwadniacza termostatycznego 

Zalety odwadniacza termostatycznego z rozprężaniem cieczy 

• Ten typ syfonu można wyregulować tak, aby wyrzucał wodę w niskiej temperaturze, co zapewnia doskonałe odprowadzanie zimnego skroplin. 
• Gdy jest zimno, odwadniacz termostatyczny z rozprężaniem cieczy zapewnia doskonałe odprowadzanie powietrza i dużą objętość kondensatu przy obciążeniu rozruchowym.
• Odwadniacz termostatyczny z rozprężaniem cieczy może być używany do uruchamiania odwadniacza dla sieci niskociśnieniowych i przegrzanej pary, w których istnieje gwarancja długiego odcinka chłodzenia w celu zalania chłodniejszego kondensatu. Będzie on w stanie przezwyciężyć uderzenia wodne i wibracje. 

Wady odwadniacza termostatycznego z rozprężaniem cieczy 

• W odwadniaczu termostatycznym z rozprężaniem cieczy element ma elastyczną rurkę, która może ulec zniszczeniu w przypadku przegrzanego lub korozyjnego kondensatu. 
• Ten typ pułapki może wyrzucać wyładowania z prędkością poniżej 100 ^oC lub poniżej i dlatego nie powinien być używany w obszarach, które wymagają natychmiastowego usuwania kondensatu z przestrzeni parowej. 
• Jeśli odwadniacz termostatyczny z rozprężaniem cieczy będzie narażony na zamarzanie, powinien być dobrze zaizolowany, podobnie jak jego instalacja rurowa. 
• Ten typ odwadniacza nie jest w stanie samodzielnie zasypywać ścieków, ponieważ wymaga on innego odwadniacza, aby działały one równolegle. Może jednak służyć w przypadkach, gdy natężenie przepływu rozruchowego nie jest głównym czynnikiem, jak w przypadku opróżniania wężownic grzewczych w małym zbiorniku. 

Zalety odwadniacza termostatycznego o zrównoważonym ciśnieniu 

• Odwadniacze te mają dużą pojemność, są lekkie i niewielkie. 
• Ten typ odwadniacza termostatycznego ma całkowicie otwarty zawór podczas rozruchu. Umożliwia to swobodne odprowadzanie powietrza i gazów nieskraplających się. Umożliwia to usuwanie maksymalnej ilości kondensatu nawet przy największym obciążeniu. 
• Odwadniacz termostatyczny o zrównoważonym ciśnieniu rzadko zamarza podczas pracy w pozycji odsłoniętej, z wyjątkiem sytuacji, gdy poziom kondensatu w rurze kondensatu podnosi się za odwadniaczem, co powoduje cofanie się wody zalewającej odwadniacz po wyłączeniu pary. 
• Odwadniacze termostatyczne ze zrównoważonym ciśnieniem są projektowane przez producentów w taki sposób, aby automatycznie dostosowywały się do różnych ciśnień pary, aż do maksymalnego ciśnienia roboczego. Odwadniacz ten jest również w stanie wytrzymać temperatury przegrzania do 70°C. ^oC. 
• Konserwacja odwadniacza termostatycznego o zrównoważonym ciśnieniu jest prosta. Wynika to z faktu, że demontaż gniazda zaworu i kapsuły jest łatwy, a w przypadku wymiany odbywa się w ciągu kilku minut bez konieczności demontażu odwadniacza z linii. 

Wady odwadniacza termostatycznego o zrównoważonym ciśnieniu 

• Jeśli odwadniacz termostatyczny o zrównoważonym ciśnieniu jest wykonany z materiału nieżelaznego, może być narażony na uderzenia wodne. Aby zabezpieczyć odwadniacz przed uderzeniami wodnymi, należy kupić odwadniacz wykonany ze stali nierdzewnej. 
• Odwadniacz tego typu nie otworzy się, dopóki temperatura kondensatu nie spadnie poniżej temperatury pary. Jest to niekorzystne, jeśli wybrany odwadniacz ma być używany w miejscach, w których nie będzie tolerowane zalanie obszaru pary, takich jak wymienniki ciepła, odwadnianie sieci i śledzenie krytyczne. 

Zalety bimetalicznego odwadniacza termostatycznego

• Zaprojektowany z kompaktową obudową zapewniającą wytrzymałość i dużą pojemność na kondensat.
• Bimetaliczny odwadniacz termostatyczny ma szeroko otwarty zawór, gdy jest zimny. Daje to możliwość odpowietrzania i maksymalnego odprowadzania kondensatu w warunkach rozruchu.
• Kondensat w bimetalicznym odwadniaczu termostatycznym może swobodnie spływać z jego wylotu, dzięki czemu odwadniacz ten nie zamarza podczas pracy w pozycji odsłoniętej. Inni producenci bimetalicznych odwadniaczy termostatycznych projektują odwadniacze w taki sposób, aby nie ulegały one uszkodzeniu w przypadku zamarznięcia.
• Odporność na uderzenia wodne, wysokie ciśnienie pary i korozję kondensatu.
• Element w bimetalicznym odwadniaczu termostatycznym może pracować w szerokim zakresie ciśnienia pary bez konieczności zmiany rozmiaru kryzy zaworu.
• Jeśli odwadniacz ma zawór na dole gniazda, jest on odporny na przepływ wsteczny. Jeśli jednak producent odwadniacza bimetalicznego spodziewa się przepływu wstecznego, zastosuje zawór zwrotny po stronie wylotowej.
• Kondensat jest odprowadzany przy różnych poziomach temperatury poniżej temperatury nasycenia, a dostępne zalanie obszaru pary można wytrzymać, część entalpii wody nasyconej można przenieść do instalacji. Pomaga to wyciągnąć maksymalną energię pary z kondensatu przed odprowadzeniem go do odpadów. W związku z tym bimetaliczne odwadniacze termostatyczne są stosowane w liniach znacznikowych. W liniach znacznikowych kondensat jest często odprowadzany do odpadów.
• Konserwacja bimetalicznego odwadniacza termostatycznego jest łatwiejsza, ponieważ elementy wewnętrzne można wymienić bez konieczności demontażu korpusu z linii.
• Para uderzeniowa powstająca, gdy kondensat jest wyrzucany z wysokiego ciśnienia do niskiego ciśnienia, ma tendencję do powodowania zwiększonego przeciwciśnienia w linii kondensatu. Ze względu na nogę chłodzącą, kondensat ochładza się, wytwarzając mniejszą ilość pary wodnej w linii kondensatu. Pomaga to obniżyć przeciwciśnienie.

Wady bimetalicznego odwadniacza termostatycznego

• Nie nadaje się do stosowania w instalacjach procesowych, w których konieczne jest natychmiastowe usunięcie w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności.
• Niektórzy producenci bimetalicznych odwadniaczy termostatycznych projektują te odwadniacze z niskimi prędkościami wewnętrznymi, co czyni je podatnymi na blokowanie przez zanieczyszczenia w rurociągu. Aby pomóc przezwyciężyć takie blokady, odwadniacz musi mieć dynamiczne pęknięcia, które prowadzą do przerywanego wyładowania strumieniowego, co zwiększa możliwości samooczyszczania.
• Powolna reakcja na zmiany ciśnienia lub obciążenia, ponieważ element reaguje powoli.

Rozwiązywanie problemów z odwadniaczem termostatycznym 

Odwadniacz termostatyczny nie opróżnia się 

• Może to być spowodowane wysokim ciśnieniem spowodowanym przez następujące czynniki: 

• Pierwotnie podano nieprawidłowe ciśnienie. Sprawdź zalecany zakres ciśnienia. 
• Przewód powrotny z wysokim podciśnieniem. Może to zwiększyć różnicę ciśnień, utrudniając działanie pułapki. Sprawdź zalecaną wartość podciśnienia. 
• Zwiększone ciśnienie bez mniejszej kryzy. Zainstalować mniejszą kryzę. 
• Ciśnienie na manometrze bojlera jest niskie. Zwiększ ciśnienie na manometrze bojlera. 

• Do termostatycznego odwadniacza nie dopływa para lub kondensat.

• Zawór w przewodzie do pułapki jest uszkodzony. W razie potrzeby wymień zawór. 
• Zatkane kolanka lub rurociąg. W razie potrzeby odblokować kolanko lub rurociąg. 
• Zablokowany przez sitko. Odblokowanie sitka. 

• Uszkodzony lub zużyty mechanizm pułapki. 

• Sprawdź zużyte elementy wewnętrzne i wymień je w razie potrzeby. 

• Korpus odwadniacza termostatycznego jest zabrudzony 

• Usuń brud. Spróbuj również zainstalować sitko przed syfonem.  

Odwadniacz termostatyczny tracący parę 

• Zawór nie jest osadzony 

• Może to być spowodowane zużyciem części. Sprawdź zużyte części i wymień je w razie potrzeby. 
• Łuski utknęły w otworze. Usunąć materiał, który utknął w otworze. 

Odwadniacz termostatyczny z ciągłym przepływem pary 

• Pułapka jest bardzo mała. Należy użyć większej pułapki. 
• Zastosowano odwadniacz wysokociśnieniowy do zadania wymagającego niskiego ciśnienia. Sprawdź, czy wymagane ciśnienie odwadniacza odpowiada wykonywanemu zadaniu.

Podsumowanie 

Odwadniacz termostatyczny to odwadniacz działający na zasadzie różnicy temperatur między parą a chłodnym kondensatem i powietrzem. Ciśnienie pary wzrasta w elemencie termostatycznym. Powoduje to zamknięcie odwadniacza. Aby otworzyć odwadniacz, kondensat i nieskraplające się gazy w odcinku chłodzącym cofają się, co obniża temperaturę, a tym samym element termostatyczny kurczy się, powodując otwarcie zaworu. Istnieją trzy rodzaje odwadniaczy termostatycznych: odwadniacz termostatyczny ze zrównoważonym ciśnieniem, odwadniacz termostatyczny z rozprężaniem cieczy i odwadniacz termostatyczny bimetaliczny. Każdy z tych trzech odwadniaczy działa niezależnie, dzięki czemu każdy z nich nadaje się do określonego rodzaju zastosowania.

Odwadniacze termostatyczne są produkowane z różnych wytrzymałych i odpornych na korozję materiałów, takich jak stal nierdzewna, stal węglowa i brąz. Odwadniacze te są używane do obsługi lekkich ładunków kondensatu. Odwadniacze termostatyczne są używane w różnych zastosowaniach, takich jak grzejniki, sterylizatory, linie znacznikowe, wężownice grzewcze, parowniki, czajniki do gotowania. Odwadniacze te są korzystne w wielu wymiarach, takich jak wysoka wydajność, łatwa konserwacja i łatwiejsza instalacja, zdolność do odprowadzania powietrza i innych gazów, co zmniejsza uderzenia wodne i może osiągnąć między innymi wysoką szybkość rozładowania.