Какая температура конденсата пара после теплообменника

Во время работы парового теплообменника насыщенный пар постоянно конденсируется, отдавая тепло и превращаясь в воду (конденсат). Конденсация пара в паровом пространстве всегда происходит при постоянной температуре если давление также постоянно.

Например, насыщенный пар при атмосферном давлении имеет температуру 100ºС , тогда как при избыточном давлении 1 бар температура насыщенного пара равна 120ºС (то есть пар при таком давлении конденсируется при температуре 120ºС). В теплообменниках пар может содержаться и при давлении ниже атмосферного. При давлении на 0,5 бар ниже атмосферного пар имеет температуру около 82ºС, то есть при этой температуре он превращается в конденсат. Связь между давлением и температурой насыщенного пара полностью изучена и отражена в таблицах водяного пара.

Базовая теория теплообмена утверждает, что чем больше разница между температурой пара и температурой нагреваемой среды, тем интенсивнее будет теплоперенос. Для того чтобы изменить количество передаваемой от конденсирующегося пара теплоты, нужно изменить его температуру, а значит, и давление.

Например, если в теплообменнике используется пар при температуре 160ºС при максимальной нагрузке, и нагрузка уменьшается на 50%, то нужно будет, чтобы температура пара уменьшилась. Для этого нужно уменьшить давление пара, которое в таких случаях может стать меньше, чем противодавление.

Пример:

Теплообменник на полной нагрузке использует насыщенный пар давлением 1 бари (120ºС) для нагревания воды с 40ºС до 60ºС. Таким образом, повышение температуры на полной нагрузке соответствует 20ºС и средняя температура воды будет равна:

Средняя температура воды на полной нагрузке = (40ºС+60ºС)/2=50ºС

Разность между температурой пара и средней температурой воды называется средней арифметической разностью температур (САРТ), которая пропорциональна количеству переносимого тепла. САРТ на полной нагрузке в данном примере равна 120ºС – 50ºС = 70ºС.

Рассмотрим ситуацию, когда нагрузка падает до 2/3 от полной нагрузки.

Если нагрузка будет равна 2/3 от полной нагрузки, а температура выходящей из теплообменника воды останется равной 60ºС, значит, повышение температуры будет равно 2/3 от 20ºС.

Таким образом:

При 2/3 нагрузки: повышение температуры = 2/3 от 20ºС = 13,3ºС

Значит, температура на входе = 60ºС – 13,3ºС = 46,7ºС

Следовательно, температура воды на входе в теплообменник повысится до 46,7ºС, поэтому средняя температура воды теперь равна:

Средняя температура воды при 2/3 нагрузки = (47,6ºС+60ºС)/2=53,3ºС

При 2/3 нагрузки количество передаваемого воде тепла должно составлять 2/3 от его количества при полной нагрузке, следовательно, САРТ тоже будет равна 2/3 от САРТ при полной нагрузке, то есть:

САРТ при 2/3 нагрузки = 2/3 х 70ºС = 46,7ºС

Значит, температура пара при 2/3 нагрузки будет равна средней температуре воды при 2/3 нагрузки плюс САРТ при 2/3 нагрузки, то есть:

Температура пара при 2/3 нагрузки = 53,3ºС + 46,7ºС = 100ºС

Поскольку температура насыщенного пара при атмосферном давлении равна 100ºС, давление в паровом пространстве становится равным атмосферному.

Следовательно, в паровом пространстве не будет давления пара, которое могло бы проталкивать конденсат через конденсатоотводчик. Даже если конденсатная линия будет идти к конденсатоотводчику, за которым нет никакого противодавления, конденсат не сможет течь естественным образом. Если не принять специальных мер, он будет скапливаться перед конденсатоотводчиком и затапливать теплообменник.

Если конденсат скапливается в теплообменнике, поверхность теплообмена уменьшается, уменьшается количество передаваемого тепла, и температура воды на выходе из теплообменника начинает падать. Датчик температуры сообщит об этом контроллеру, который, в свою очередь, выдаст регулирующему клапану сигнал на открытие. Клапан откроется, увеличив расход пара и повысив давление пара в паровом пространстве. Давление пара в теплообменнике станет выше атмосферного (в данном случае), и достигнет уровня, достаточного для того, чтобы конденсат начал течь через конденсатоотводчик. Уровень конденсата в теплообменнике упадёт, но давление в паровом пространстве теперь будет выше атмосферного давления, которого в этих условиях достаточно для нагрева воды до 60ºС. Температура воды на выходе начинает повышаться. Это опять будет обнаружено датчиком, и контроллер чуть прикроет регулирующий клапан. Давление в паровом пространстве понизится до атмосферного, и затопление начнётся снова.

В результате температура воды будет циклически колебаться около 60ºС. В некоторых технологических процессах такие колебания абсолютно недопустимы.

Больше интересной информации вы сможете найти на сайте Spirax Sarco в разделе Академия Пара.

Источник

Иван (Ижевск) написал:

«….какой брать коэфициент возврата то?? я 0.7 взял».

Это уже даже не «детский» вопрос. А вопрос который, на мой взгляд, абсолютно нелогичен и несколько глуповат.

Уважаемый Иван, это не хамство в Ваш адрес, а просто моя оценка Вашего «крайнего» вопроса. Полагаю, что такая моя оценка Вашего «крайнего» вопроса является объективной.

И я постараюсь эту свою оценку обосновать и доказать.

Во первых:

Уважаемый Иван, в своем предыдущем ответе я написал «….необходимо определять еще и все затраты (капитальные и эксплуатационные) при реализации этого мероприятия….. Т.е. выполнить полное технико-экономическое обоснование (ТЭО) такого мероприятия, как возврат конденсата от паровых теплообменников».

Иными словами, не всегда бывает целесообразно возвращать конденсат на источник теплоснабжения (котельную или ТЭЦ). Это может быть в следующих случаях:

1) При сильном загрязнении возвращаемого конденсата (маслами, нефтепродуктами, кислотами и т.д.). Т.е. когда очистка конденсата от загрязнений очень сильно затруднена (или даже просто невозможна). Или когда затраты на очистку конденсата от загрязнений сопоставимы (или превышают) с экономическим эффектом от возврата конденсата на источник теплоснабжения.

2) При периодическом использовании пара и, соответственно, при периодическом возврате конденсата на источник теплоснабжения. Это когда пар необходим или только в определенные часы суток; или только в определенные дни недели; или только в определенные месяцы года. Например, как в Вашем случае, пар необходим только в отопительный период и возврат конденсата также будет происходить только в отопительный период.

Соответственно, энергетический и экономический эффекты от возврата конденсата на источник теплоснабжения могут быть ОЧЕНЬ и ОЧЕНЬ НЕБОЛЬШИМИ (МИЗЕРНЫМИ). Т.е. могут быть значительно меньше капитальных затрат на реализацию этого мероприятия. А эти капитальные затраты для возврата конденсата на источник теплоснабжения могут быть очень даже значительными. Так как, в капитальные затраты для возврата конденсата от паровых теплообменников на источник теплоснабжения входит:

а) стоимость оборудования для системы сбора и возврата конденсата, т.е. стоимость всех:

– конденсатоотводчиков;

– конденсатопроводов;

– конденсатных насосов;

– баков для сбора конденсата (конденсатных баков);

– водоводяных теплообменников (охладителей конденсата). Хотя, охладители конденсата, скорее всего уже установлены. Как то ведь осуществляется уменьшение температуры конденсата от паровых теплообменников отопления: со 151,8 С (температура конденсации пара с давлением 5 Атм) до 73 С (первый теплообменник) и до 113 С (второй теплообменник).

б) стоимость проектно-изыскательских работ (ПИР) для системы сбора и возврата конденсата.

в) стоимость строительно-монтажных работ (СМР) для системы сбора и возврата конденсата.

Следует также учитывать эксплуатационные затраты при возврате конденсата от паровых теплообменников на источник теплоснабжения (главным образом – это расход электроэнергии конденсатными насосами на транспортировку конденсата по конденсатопроводам).

Другими словами – возврат конденсата от паровых теплообменников ОТОПЛЕНИЯ на источник теплоснабжения изначально является ВЫСОКОЗАТРАТНЫМ МЕРОПРИЯТИЕМ. А экономический эффект от этого высокозатратного мероприятия может быть незначительным. Или этого экономического эффекта даже может не быть вовсе (если эксплуатационные затраты на потребление электроэнергии конденсационными насосами будут сопоставимы со стоимостью съэкономленной тепловой энергии от возврата конденсата).

Вы же, уважаемый Иван, не просчитав все до конца, (т.е. не выбирая оборудование; не вычисляя капитальные и эксплуатационные затраты при реализации возврата конденсата от паровых теплообменников; не рассчитывая срока окупаемости мероприятия), на основании только определенных годовой экономии теплоты и экономического эффекта от возврата конденсата уже делаете вывод о целесообразности этого мероприятия.

И именно поэтому Ваш вопрос «….какой брать коэфициент возврата то?? я 0.7 взял» я считаю АБСОЛЮТНО НЕЛОГИЧНЫМ.

Так как, прежде чем говорить о каком-то коэффициенте возврата конденсата, необходимо точно и достоверно убедиться в экономической целесообразности (привлекательности) такого мероприятия как возврат конденсата от паровых теплообменников отопления на источник теплоснабжения.

При этом, необходимо учитывать все составляющие затрат и эффектов, способных повлиять на экономическую целесообразность (привлекательность) этого мероприятия.

Источник