Flash Steam Puzzle
PTFE izmjenjivač topline proizvodi ono što se čini kao prekomjerna bljeskalica pare u povratnom vodu kondenzata. Odvajač pare je zamijenjen novom jedinicom ispravne veličine. Zamka radi normalno. Ipak, povratni vod kondenzata ostaje ispunjen parom, prihvatnik kondenzata neprekidno ispušta paru, a gubitak energije je vidljiv u potrošnji goriva kotla.
Prirodna je pretpostavka da parna zamka puše-dopuštajući prolazak žive pare. Ali testiranje potvrđuje da je zamka netaknuta. Temperatura kondenzata koji ulazi u odvodnik je na ili blizu temperature zasićenja. Problem nije neispravna zamka. Radi se o tome da PTFE izmjenjivač topline proizvodi kondenzat s neobično visokom entalpijom, bliže zasićenju od pothlađenog kondenzata tipičnog za metalne izmjenjivače. Fizika prijenosa topline u PTFE objašnjava zašto.
Deficit pothlađenja
U metalnom izmjenjivaču topline, temperatura stijenke cijevi gotovo je ujednačena od strane pare do strane procesa. Temperatura vanjske površine je blizu temperature zasićenja vodene pare. Kondenzat koji otječe duž stijenke cijevi je u kontaktu s površinom koja je vruća gotovo jednako kao i para koja ga je proizvela. Kondenzat napušta izmjenjivač blizu temperature zasićenja.
U PTFE izmjenjivaču topline postoji značajan temperaturni gradijent preko stijenke cijevi. Vanjska površina u kontaktu s procesnom tekućinom je 20-40 stupnjeva hladnija od unutarnje površine u kontaktu s parom. Kondenzat koji otječe duž unutarnje stijenke u kontaktu je s površinom na strani pare, koja je na ili blizu temperature zasićenja. Temperatura kondenzata ostaje blizu zasićenja dok istječe.
Međutim, kondenzat doživljava određeno pothlađivanje dok prolazi kroz kolektor kondenzata i približava se sifonu. Veličina ovog pothlađivanja ovisi o duljini puta protoka kondenzata, temperaturi kolektora i gubitku topline iz kolektora u okolinu.
U PTFE izmjenjivaču, manja toplinska masa kolektora i kompaktni dizajn često znače da postoji manje mogućnosti za pothlađivanje prije nego što kondenzat stigne do sifona. Kondenzat koji dolazi u odvodnik pothlađen je za 2-5 stupnjeva, u usporedbi s pothlađenjem od 10-20 stupnjeva tipičnim za velike metalne izmjenjivače. Niže pothlađivanje znači da se veći udio kondenzata pretvara u paru kada prolazi kroz sifon i pada tlak.
| Parametar Flash Steam | Metalni izmjenjivač | PTFE izmjenjivač topline |
|---|---|---|
| Temperatura kondenzata na ulazu sifona | 125-135 stupnjeva (10-20 stupnjeva pothlađivanja od 143 stupnja zasićenja) | 138-141 stupanj (2-5 stupnjeva pothlađenja) |
| Flash parna frakcija pri atmosferskom pražnjenju | 5-10% | 10-14% |
| Izgled povratnog voda kondenzata | Isprekidana para; uglavnom tekućina | Kontinuirana para; dvofazni-brzinski tok-faze |
| Gubitak energije po 100 kW rada (kW ekvivalent) | 3-5 | 5-7 |
| Frekvencija ciklusa zamke | 4-10 ciklusa/minuti | 2-5 ciklusa/minuti (veća glasnoća po ciklusu) |
Rješenje za obnovu energije
Veća brzina isparenja iz PTFE izmjenjivača nije kvar-to je posljedica učinkovitog prijenosa topline koji ostavlja kondenzat blizu zasićenja. Para predstavlja povratnu energiju. Rješenje nije u smanjenju isparljive pare u izmjenjivaču, već u njenom povratu nizvodno.
Sustav brzog povrata pare hvata trenutnu paru iz otvora prijemnika kondenzata i koristi je za-prijave grijanja s nižim{0}}tlakom-predgrijavanje napojne vode, grijanje prostora ili procesno grijanje-na niskim-temperaturama. Dobivena energija nadoknađuje potrošnju goriva kotla. Neto učinkovitost sustava, uključujući oporavak, može premašiti onu metalnog izmjenjivača s nižim isparavanjem pare, ali i nižom učinkovitošću prijenosa topline.
Za objekte bez postojećeg brzog povrata vodene pare, veća brzina flasha iz PTFE izmjenjivača može opravdati ulaganje u opremu za oporavak. Uštede energije od oporabe odnose se na sve izmjenjivače u sustavu kondenzata, ne samo na PTFE jedinice.
Provjera izvedbe zamke
Prije pripisivanja visoke pare PTFE karakteristikama, provjerite je li odvajač pare odgovarajuće veličine i radi li. Odvodnik koji je premali vratit će kondenzat u izmjenjivač, smanjujući prijenos topline. Odvodnik koji je prevelik rijetko će kružiti i može dopustiti prolaz pare tijekom otvorenog ciklusa.
Ispravna veličina sifona određena je opterećenjem kondenzata pri punoj toplinskoj snazi, sa sigurnosnim faktorom od 1,5-2,0 za uvjete pokretanja. Odvodnik bi trebao biti plutajući-i-termostatski tip za modulaciju opterećenja kondenzacijom tipičnih za procese kontrolirane temperaturom. Termostatski ventilacijski otvor mora biti funkcionalan kako bi se spriječilo nakupljanje zraka.
Mjerenje temperature kondenzata na ulazu u sifon potvrđuje razinu pothlađivanja. Kontaktni termoelement ili infracrveni termometar osigurava odgovarajuću točnost. Ako pothlađivanje prelazi 10 stupnjeva, zamka možda preplavljuje izmjenjivač-drugi problem koji zahtijeva ispitivanje povratnog tlaka u sustavu povrata kondenzata.
Sažetak
Prekomjerna bljeskalica pare iz PTFE izmjenjivača topline s ispravnim odvajačem pare uzrokovana je niskim pothlađivanjem kondenzata koji napušta izmjenjivač-obično 2-5 stupnjeva u odnosu na 10-20 stupnjeva za metalne izmjenjivače. To je posljedica karakteristika prijenosa topline PTFE-a, a ne kvara. Para predstavlja povratnu energiju koja se može uhvatiti kroz sustav za povrat pare, čime se poboljšava ukupna energetska učinkovitost postrojenja.
Provjera veličine sifona i temperature kondenzata potvrđuje da sustav radi kako je projektirano. Pothlađenje značajno veće od 5 stupnjeva ukazuje na drugačiji problem-prelivanje kondenzata-koji zahtijeva zasebno istraživanje.
Inženjerska podrška za analizu kondenzatnog sustava PTFE izmjenjivača topline i procjenu iskorištenja pare za brzo ispiranje dostupna je nakon podnošenja tlaka pare, mjerenja temperature kondenzata, specifikacija sifona i trenutne konfiguracije sustava kondenzata.
