Paradoksas
PTFE šilumokaitis, pritaikytas 60 kW galiai esant 4 barų garo slėgiui, nepalaiko proceso temperatūros nustatytosios vertės, kai veikia esant 4 barg. Garų vožtuvas visiškai atsidaro. Vonios temperatūra nukrenta žemiau tikslo. Tačiau kai operatorius sumažina garo slėgį iki 2 barg, šilumokaitis staiga veikia geriau,{7}}vonios temperatūra pakyla ir stabilizuojasi netoli nustatytosios vertės. Šilumokaitis tiekia daugiau šilumos esant mažesniam garų slėgiui. Tai priešinga{10}}intuityvui.
Priežastis yra kondensato užtvindymas esant aukštesniam slėgiui. Esant 4 bargoms, garo temperatūra yra 152 laipsniai, o šilumos perdavimo greitis ploto vienetui yra didelis. Kondensato susidarymo greitis yra atitinkamai didelis. Kondensato drenažo sistema-garų gaudyklė ir grįžtamasis vamzdynas-negali atlaikyti didžiausios kondensato apkrovos esant 4 barg. Kondensatas grįžta į vamzdelius, užtvindydamas apatinę dalį. Užtvindyti vamzdžiai niekaip neprisideda prie šilumos perdavimo. Sumažėja efektyvus paviršiaus plotas. Keitiklis negali atlikti savo nustatytos pareigos.
Esant 2 barg, garo temperatūra yra 133 laipsniai. Šilumos perdavimo greitis yra mažesnis, o kondensato susidarymo greitis yra mažesnis. Drenažo sistema gali atlaikyti sumažėjusią apkrovą. Potvynių nebūna. Visi vamzdžiai prisideda prie šilumos perdavimo. Efektyvus paviršiaus plotas yra didesnis nei esant 4 bargoms (kai potvynis pašalino dalį ploto). Bendra šiluminė galia yra didesnė esant žemesniam slėgiui, nepaisant mažesnio LMTD.
Kondensato apkrovos apskaičiavimas
Kondensato susidarymo greitis yra: m_cond=Q / h_fg, kur Q yra šilumos galia, o h_fg yra latentinė garų šiluma. Esant 4 barg, h_fg yra maždaug 2100 kJ/kg. Esant 2 bargams, jis yra maždaug 2 160 kJ/kg. Latentinė šiluma yra beveik pastovi, todėl kondensato masės srautas yra tiesiogiai proporcingas šilumos galiai.
Jei šilumokaitis, esant 4 barg, bando tiekti 60 kW, kondensato apkrova yra 60/2, 100=0.0286 kg/s=103 kg/h. Esant 2 bargams, sumažinus 45 kW galią (ribojama žemesniu LMTD), apkrova yra 45/2, 160=0.0208 kg/s=75 kg/h-, tai 27 % sumažinimas.
Garų gaudyklė ir kondensato grąžinimo linija turi būti pritaikyti didžiausiai kondensato apkrovai. Jei gaudyklė buvo pasirinkta pagal įprastą veikimo sąlygą esant 2–3 bargoms, ji gali būti per maža 4 barų atveju, kai kondensato apkrova yra didesnė. Gaudyklės talpa esant darbiniam slėgio skirtumui (garų slėgis atėmus slėgį grįžtamojoje linijoje) lemia, ar jis gali atlaikyti apkrovą.
| Garų slėgis | Šilumos pareiga | Kondensato apkrova | Spąstų talpa (pavyzdys: DN15 F&T) | Potvynis? |
|---|---|---|---|---|
| 2 barg | 45 kW | 75 kg/val | 120 kg/h esant 1,5 baro ΔP | Nr |
| 3 barg | 53 kW | 89 kg/val | 140 kg/h esant 2,5 baro ΔP | Nr |
| 4 barg | 60 kW | 103 kg/val | 100 kg/h esant 3,5 baro ΔP (sumažinta talpa dėl greito garo) | Taip |
Diagnostikos patvirtinimas
Užtvindymo diagnozė patvirtinama išmatuojant vamzdžio sienelės temperatūros profilį. Jei apatinės vamzdžių dalys yra vėsios (beveik proceso temperatūra), kondensatas užlieja šias dalis. Matuoti galima infraraudonųjų spindulių termometru arba kontaktine termopora pasiekiamuose vamzdžių pluošto taškuose.
Antras patvirtinimas – laikinas kondensato nutekėjimo pajėgumo padidėjimas. Trumpam atidarius garų gaudyklės aplinkkelį (jei įrengtas aplinkkelis) arba padidinus kondensato grąžinimo linijos išleidimą, gali laikinai pašalinti užtvindymą ir atkurti 4 barų šilumos išeigą. Jei šis bandymas atkuria veikimą, drenažo sistema yra per maža.
Koregavimo veiksmai
Nuolatinis sprendimas – padidinti kondensato nutekėjimo pajėgumą. Galimos pasirinktys: didesnio garo gaudyklės įrengimas, antrojo gaudyklės pridėjimas lygiagrečiai, kondensato grąžinimo linijos skersmens padidinimas, kondensato grįžtamojo vamzdžio priešslėgio sumažinimas (pagerinus oro išleidimą arba kondensato siurblio įrengimas) arba kondensato surinktuvo pakartotinis-nuolydis, siekiant pagerinti vandens nutekėjimą.
Jei drenažo pajėgumo padidinti neįmanoma, garo slėgį galima apriboti iki didžiausio, kurį drenažo sistema gali atlaikyti be užtvindymo. Slėgio-ribojimo vožtuvas arba valdymo sistemos nustatytosios vertės riba neleidžia veikti esant slėgiui, kuris sukelia potvynį.
Santrauka
PTFE šilumokaitis, kuris veikia geriau esant žemam garų slėgiui nei projektiniam slėgiui, patiria kondensato užliejimą esant didesniam slėgiui. Kondensato susidarymo greitis viršija drenažo sistemos pajėgumą, užtvindydamas apatines vamzdžių dalis ir sumažindamas efektyvų paviršiaus plotą. Diagnozė patvirtinama vamzdžio sienelės temperatūros profiliavimu ir gaudyklės apėjimo bandymu. Sprendimas yra padidinti drenažo pajėgumą arba apriboti maksimalų garų slėgį.
Techninė pagalba PTFE šilumokaičio veikimo trikčių šalinimui pasiekiama pateikus garų slėgį, kondensato apkrovą, gaudyklės specifikacijas, kondensato grąžinimo linijos konfigūraciją ir stebimus veikimo duomenis.
