Като инженери, ние винаги разширяваме границите на възможното и търсим нови начини за решаване на трудни проблеми.
Кондензаторът, който освобождава допълнителната топлина от системата, е една от най-важните части на всеки промишлен процес.
Има много различни видове кондензатори, но барометричният кондензатор се откроява като мощен и ефективен избор.
В тази статия ще разгледаме очарователния свят на барометричните кондензатори и ще навлезем в подробности за предимствата, употребите и основните идеи, които ги правят важен инструмент за всеки инженер.
Така че се пригответе да изследвате авангарда на индустриалната технология с нас!
Въведение в барометричния кондензатор
Официална дефиниция:
Контактен кондензатор, който използва дълга вертикална тръба, в която протичат кондензатът и охлаждащата течност, за да се извърши отстраняването им чрез налягането, създадено в долния край на тръбата.
Вакуумната машина се нуждае от барометричен кондензатор, за да се отърве от въздуха, отработената пара и други изпарения.
Устройството е направено да охлажда и кондензира входящите пари, като същевременно намалява налягането на газовете, които вече са там.
Насрещен поток и паралелен поток са двата основни вида барометрични кондензатори.
Видове барометрични кондензатори
- Многоструен барометричен кондензатор.
Най-простият и рентабилен дизайн е многоструйният барометричен кондензатор.
Не се нуждае от отделна въздушна помпа или предварителен охладител и често се използва на места, където има много евтина вода.
Барометричен кондензатор с множество пръскания.
Барометричният кондензатор с множество спрейове изтегля некондензиращи вещества към предварителен охладител през камера за засмукване на въздух.
Когато водата излиза от дюзата за пръскане, тя охлажда сместа от въздух и пари и кара почти цялата пара да кондензира.
Останалата част от сместа, която отива към въздушната помпа, е близка до същата температура като водата за пръскане.
Това означава, че въздушната помпа не може да отстрани толкова много кондензиращи пари.
- Барометричен противотоков кондензатор.
Барометричните противотокови кондензатори се използват, когато няма достатъчно вода или когато има твърде много некондензиращи и е необходима отделна вакуумна помпа.
Условията в района може също да изискват страничен вход за пара.
Компоненти на барометричен кондензатор
Барометричният кондензатор има тяло и водна дюза, която се завинтва в тялото.
Водната дюза може да пръска или да изпръсква вода.
Водата влиза през два порта и излиза през един изход, докато парата влиза през трети порт и излиза през различен изход.
Барометричен крак
Барометричният крак е дренаж за кондензат, който се състои от кракова тръба между предкондензатора и горещия кладенец.
Кондензаторите с директен контакт, които също се наричат предкондензатори, често се наричат барометрични кондензатори, тъй като кондензатът обикновено се оттича през барометричен крак.
Предкондензаторите могат да върнат обратно ценни въглеводороди или вода, като и двете често се използват в следващите стъпки на преработката на нефт и газ.
Те могат също така да направят възможно производството на вакуумни помпи, които са по-малки, което ще спести пари и енергия.
Направете революция във вашето индустриално охлаждане с барометричен кондензатор
Все още трудно за разбиране? Да променя малко гледната точка:
Омръзна ли ви да използвате стара, неефективна технология, за да се опитате да охладите индустриалните си процеси? Искате решение, което е лесно за използване и работи много добре?
Е, имате късмет, защото днес ще говорим за ново революционно изобретение, което променя играта, когато става дума за индустриално охлаждане: барометричният кондензатор.
Да, точно така, забравете за всички онези фантастични, високотехнологични охладителни системи, които се нуждаят от много поддръжка и са трудни за настройка.
Всичко, от което се нуждаете, е дълга вертикална тръба и малко добро старо атмосферно налягане, за да свършите работата.
Когато имате барометричен кондензатор, кой се нуждае от сложна технология?
Добре, това беше просто шега, направена да изглежда като телевизионна реклама.
Сега да се върнем към обяснението.
Принципи на работа на барометричен кондензатор
Барометричният кондензатор е контактен кондензатор, който използва дълга, вертикална тръба, в която протичат кондензатът и охлаждащата течност.
Налягането в долния край на тръбата изтласква кондензата и охлаждащата течност извън тръбата.
Този раздел ще обсъди по-подробно принципите на работа на барометричен кондензатор.
Диференциално налягане и статично налягане
Налягането в долната част на вертикалната тръба изтласква кондензата и охлаждащата течност от барометричния кондензатор.
Това е така, защото статичното налягане на кондензата е по-силно от всяка разлика в налягането.
Тръбата между кондензатора и приемния резервоар се нарича "барометричен крак" и трябва да бъде изградена правилно или ще навреди на производителността.
Височина на изпускателната тръба и дренаж
Изпускателната тръба на барометричния крак трябва да е поне достатъчно висока, за да може системата да издърпа чист вакуум и водата и кондензатът да могат да се оттичат свободно.
Тъй като кондензатът се оттича поради гравитацията, той трябва да е достатъчно висок, за да е сигурно, че няма да попадне в зони с високо налягане.
Така че е важно да изберете правилната височина на изпускателната тръба, за да сте сигурни, че се оттича добре и няма да загуби никаква производителност.
Предимства и недостатъци на барометричния кондензатор
Барометричните кондензатори са тип парен кондензатор, който използва гравитацията вместо помпа, за да изпрати инжектирана вода от изпускателната тръба.
В този раздел ще говорим за предимствата и недостатъците на използването на барометричен кондензатор.
Предимства
- Имунитет срещу наводняване: Барометричните кондензатори не могат да се наводнят, ако са заредени или ако в тях попадне течност.
- По-къси линии за изпускане на парите: Барометричните кондензатори позволяват по-къси линии за изпускане на парите, което понижава първоначалните разходи и намалява вероятността от теч.
- Ниска поддръжка: Няма движещи се части, така че поддръжката е лесна и кондензаторът не заема много място.
Недостатъци
- Работен температурен диапазон: Противоточният барометричен кондензатор може да работи с разлики от 3 до 5°F между температурата на долната вода и температурата на точката на оросяване на парите. Това означава, че може да не работи толкова добре, колкото другите парни кондензатори.
- Повторно използване на кондензат: Тъй като охлаждащата вода и кондензатът се изхвърлят в един и същи поток, кондензатът не може да се използва отново.
Сравнение с други парни кондензатори
- Струйни кондензатори: Струйните кондензатори са лесни за изграждане, не струват много за инсталиране или поддръжка и заемат по-малко подово пространство от повърхностните кондензатори.
Въпреки това, те не са подходящи за инсталации с голям капацитет, отделят повече кондензат от другите видове парни кондензатори и изискват висока мощност за тяхната въздушна помпа.
- Повърхностни кондензатори: Първоначалните разходи за повърхностни кондензатори са по-високи, отколкото за други видове парни кондензатори, но те струват по-малко за поддръжка.
Те произвеждат кондензирана вода, която не съдържа примеси и може да се върне обратно в системата.
Може да се използва дори вода, която не е много добра за охлаждане, защото не се смесва с кондензираната вода.
Те работят добре за големи растения и помагат на растенията да работят по-ефективно.
Видове барометрични кондензатори
Кондензатори с насрещен поток и паралелен поток
Има два основни вида барометрични кондензатори: противопоточен и паралелен поток.
Кондензаторите с насрещен поток са конструирани така, че парите и кондензиращият флуид да текат в противоположни посоки, докато кондензаторите с паралелен поток са конструирани така, че парите и кондензиращият флуид да текат в една и съща посока.
(Пред)кондензатори с директен контакт
Кондензаторите с директен контакт, наричани още предкондензатори, често се наричат барометрични кондензатори, тъй като кондензатът обикновено се оттича през барометричен крак.
Кракова тръба между предкондензатора и горещия кладенец образува барометричен крак, който е дренаж за кондензат.
Кондензатът се оттича надолу чрез гравитация през крака и в горещия кладенец, където се събира.
Schutte & Барометрични кондензатори Koerting
Schutte & Koerting произвежда многоструйни барометрични кондензатори, които не се нуждаят от допълнителна въздушна помпа или предварителен охладител.
Това ги прави идеални за ситуации, в които натоварването е винаги едно и също.
Те също така правят барометрични противотокови кондензатори, които не се движат и не се нуждаят от много поддръжка.
Тези видове барометрични кондензатори се използват, когато водоснабдяването е ограничено или прекомерното количество некондензиращи вещества изисква използването на отделна вакуумна помпа.
Фактори, влияещи върху производителността на барометричния кондензатор
При обработката на нефт и газ надолу по веригата, например, барометричните кондензатори се използват за охлаждане на входящите пари и за по-малко нагряване, така че да могат да кондензират.
За да извлечете максимума от тях, трябва да помислите за редица неща, като например:
- Температурата, скоростта на потока и повишаването на температурата на охлаждащата вода:
Температурата и скоростта на потока на охлаждащата вода имат пряк ефект върху това колко добре работи барометричният кондензатор.
По-високият дебит на охлаждащата вода може да увеличи скоростта на пренос на топлина, което на свой ред прави кондензатора да работи по-добре.
- Некондензиращо и кондензиращо натоварване:
Когато в кондензатора има некондензиращи газове като въздух, те могат да го направят по-малко ефективен чрез намаляване на площта, където може да се пренася топлина.
По същия начин, висока концентрация на кондензиращи газове, като пара, също може да накара кондензатора да работи по-зле.
- Замърсяване:
Когато се натрупат отлагания върху топлопреносните повърхности на кондензатора, ефективната топлопреносна площ става по-малка.
Това прави кондензатора по-малко ефективен.
Замърсяването може да се случи поради натрупване, корозия или растеж на организми.
- Качество на парата:
Ефективността на кондензатора може да бъде повлияна от качеството на парата, която влиза в него.
Ако парата не е добра, например ако е мокра, тя може да забави скоростта на пренос на топлина и да направи кондензатора по-малко ефективен.
- Подаване на охлаждаща вода и спад на налягането:
Колко добре работи кондензаторът може да се повлияе от това колко охлаждаща вода е налична и какво налягане има.
Ако няма достатъчно вода за охлаждане или ако налягането падне твърде много, това може да забави скоростта на пренос на топлина и да направи кондензатора по-малко ефективен.
На студени места рециркулиращата дренажна вода на кондензатора може да замръзне и да повреди машината.
Защитата от замръзване може да се осигури чрез поставяне на нагревателни елементи за вода във всеки кондензатор.
- Третиране на вода:
Чрез третиране на водата количеството на разтворените твърди вещества и други химикали в охлаждащата вода може да бъде намалено.
Това може да забави скоростта, с която водата се извежда от кондензатора.
- Кондензатори, които се охлаждат с въздух:
В студен климат могат да се използват кондензатори с въздушно охлаждане, за да се предпази дренажната вода от замръзване.
- Налягане на кондензатора:
Колко добре работи кондензаторът може да се повлияе от това колко е налягането в него.
Когато налягането е ниско, точката на кипене на водата в кондензатора може да се понижи, което прави кондензатора по-малко ефективен.
- Износено оборудване:
За по-добра работа на кондензатора трябва да се подменят корозирали или износени части.
Съображения за проектиране
Барометричният кондензатор работи най-добре, когато барометричният крак, който в основата си е дренаж за кондензат, е направен по определен начин.
Изпускателната тръба на барометричния крак трябва да е права нагоре и надолу, без извивки встрани, така че кондензът да може да се оттича правилно.
Когато мехурчетата заседнат в изпускателни тръби, горещи кладенци или поплавъчни капани, те могат да причинят много щети на оборудването, като например да разкъсат турбинните перки.
За да сте сигурни, че течността тече добре, промените в посоката на барометричния крак трябва да са поне пет диаметъра на тръбата или четири фута една от друга.
Барометричният кондензатор Multi-Spray работи добре, защото има паралелен поток и няма движещи се части във вакуумната камера.
Това означава, че не е необходимо да се фиксира толкова често, колкото оборудване с движещи се части.
Избор на барометричен кондензатор за конкретно приложение
За да изберете правилния барометричен кондензатор за дадено приложение, трябва да помислите за няколко неща.
За да изберете най-добрия кондензатор, трябва да помислите за типа течност или газ, които се кондензират, неговия обем и температура, колко ефективен искате да бъде и с колко място и пари разполагате.
Трябва да се обърне внимание на специфичните нужди на приложението и изискванията за ефективност.
Температурни съображения
Когато избирате барометричен кондензатор, трябва да помислите за температурите на входа и изхода на кондензирания флуид или газ, както и температурата на помещението, където ще бъде поставен кондензаторът.
Тази информация ще се използва, за да се определи колко охлаждаща мощност се нуждае от кондензатора.
Избор на охлаждаща течност за HVAC приложения
При ОВК системите трябва да се избере охлаждащата течност, която ще се използва.
Има много различни видове хладилни агенти и повечето от тях имат номерирани имена, които се основават на обозначенията на хладилни агенти ASHRAE.
Ефективността на хладилния агент се определя най-вече от неговия коефициент на ефективност (COP), който е съотношението на количеството топлина, изведено от охлажданото пространство, към количеството работа, необходимо за извеждане на тази топлина.
Тръбопроводи за вакуумни системи
Когато избирате барометричен кондензатор, е важно да изберете такъв с правилните тръби за вакуумни системи.
Барометричното налягане на мястото на инсталиране и очакваният спад на налягането в кондензатора трябва да се използват, за да се определи височината на барометричния крак.
Тръбата между кондензатора и приемния резервоар се нарича "барометричен крак" и трябва да е достатъчно висока, за да предотврати навлизането на конденз във вакуумната помпа или компресора.
Ако барометричните крака не са направени правилно, кондензаторът също няма да работи.
Числен анализ
Правилният барометричен кондензатор може да бъде избран с помощта на числен анализ.
Компютърното моделиране може да помогне да се направи кондензаторът възможно най-ефективен и ефективен.
Може също така да се използва за симулиране на различни работни условия и да се види как различните конструктивни параметри влияят на системата.
Консултация с квалифициран инженер
Като цяло изборът на правилния барометричен кондензатор за дадено приложение изисква внимателно обмисляне на редица неща, като температура, обем на течност или газ, ефективност и ограничения на пространството и бюджета.
Разговорът с квалифициран инженер или производител на кондензатори може да ви помогне да се уверите, че е избран правилният кондензатор за работата.
Приложения на барометричен кондензатор в промишлеността
Барометричните кондензатори се използват в много различни индустрии, тъй като те са рентабилен начин да се отървете от въздуха, отработената пара и други изпарения от вакуумно оборудване.
Нека да разгледаме някои от областите, където често се използват барометрични кондензатори.
Хранително-вкусовата промишленост
Барометричните кондензатори се използват за обработка на масло, мляко и други храни в хранително-вкусовата промишленост.
Те са много важни за отстраняването на нежеланите газове, които могат да навредят на качеството на храната.
Захарна рафинираща промишленост
Отпреди почти 100 години барометричните кондензатори се използват за обработка на захар.
Те се използват, за да се отърват от въздуха и други газове във вакуумни тигани, което помага за кипене на захарта.
Алкохолни заводи и дестилерии
В заводите за алкохол и дестилериите се използват барометрични кондензатори за отстраняване на въздух и други газове от процеса на дестилация.
Това гарантира, че полученият алкохол е чист и с добро качество.
Заводи за целулоза и хартия
Барометричните кондензатори се използват в целулозно-хартиената промишленост за извеждане на въздух и други газове от вакуумните системи, които се използват за обезводняване на целулозата.
Петролни рафинерии
В петролните рафинерии въздухът и другите газове се извеждат от системите за вакуумна дестилация с помощта на барометрични кондензатори.
Това гарантира, че произведеното масло е висококачествено и чисто.
Заводи за производство на сол
Във фабриките, които произвеждат сол, се използват барометрични кондензатори, за да се отърват от въздуха и другите газове от вакуумните системи, които изпаряват саламура.
Химически заводи
Различни видове химически заводи също използват барометрични кондензатори.
Те се използват, за да се отърват от газове, които не принадлежат към вакуумните системи, които се използват в различни химични процеси.
Барометрични крака и ежекторни системи
Барометричните кондензатори не могат да работят без барометричните крака.
Те са направени, за да предпазят кондензатора от наводняване.
Типът конденз, който се отделя, трябва да се използва, за да се реши колко високо трябва да бъде барометричното краче.
Например, необходимо е барометрично изчисление на височината на краката, за да се гарантира, че грешно предположение няма да доведе до лоша работа на инсталацията.
Барометричните кондензатори могат също да се използват като част от ежекторна система за подобряване на производителността на тежък вакуумен газьол (HVGO) от суров вакуумен агрегат.
Кондензаторът охлажда и кондензира постъпващите пари, което прави ежекторната система да работи по-добре.
Накратко, барометричните кондензатори се използват в много различни индустрии, защото те са рентабилен начин да се отървете от въздуха, отработената пара и други изпарения от вакуумно оборудване.
Те са важна част от хранително-вкусовата промишленост, заводите за рафиниране на захар, алкохол и дестилерии, фабрики за целулоза и хартия, петролни рафинерии, фабрики за сол и много други видове химически заводи.
Целта на барометричните крака е да предпазят кондензатора от наводняване и те трябва да са на правилната височина, за да работят добре.
Ефективност и сравнение на разходите с други типове кондензатори
Барометричните кондензатори са кондензатори с директен контакт, които се използват в много индустрии за отстраняване на въздух, отработена пара и други изпарения от вакуумно оборудване.
Те нямат движещи се части във вакуумната камера, което намалява времето за престой, което идва с оборудване, което има.
Има различни видове барометрични кондензатори, като многоструйни барометрични кондензатори, многоструйни барометрични кондензатори тип спрей, многоструйни барометрични кондензатори и барометрични противотокови кондензатори.
Що се отнася до това колко добре работят и колко струват, няма ясен победител сред различните видове кондензатори.
В зависимост от ситуацията всеки тип кондензатор трябва да се използва по правилния начин.
Кондензатори с въздушно охлаждане
Кондензаторите с въздушно охлаждане са по-лесни за изграждане от тези с водно охлаждане, но те не пренасят топлината толкова бързо, защото въздухът има по-нисък коефициент на обмен от водата.
През повечето време тези видове кондензатори се използват на места, където водата е трудна за получаване или където хората искат да пестят вода.
Системите с въздушно охлаждане, от друга страна, консумират много енергия, правят много шум и заемат много място.
Кондензатори с водно охлаждане
Системите с водно охлаждане пренасят топлината по-бързо от системите с въздушно охлаждане, но те са по-трудни за проектиране, защото трябва да мислите как да контролирате водния поток и да спрете корозията.
Кондензаторите с водно охлаждане често се използват в големи индустриални условия, защото работят добре и могат да охладят много топлина.
Но те се нуждаят от постоянно снабдяване с вода за охлаждане и правилния начин за третиране на водата, за да ги предпази от замърсяване, образуване на котлен камък и ръждясване.
В заключение, барометричните кондензатори са бърз и евтин начин да се отървете от въздуха, отработената пара и други изпарения от вакуумно оборудване.
Когато става въпрос за избор на тип кондензатор, няма еднозначен отговор.
Вместо това всеки тип трябва да бъде избран въз основа на специфичните нужди на приложението.
Нещата, за които трябва да помислите, са наличието на охлаждаща вода, нейната ефективност, цена, отпечатък, потребление на енергия, ниво на шум и пестене на вода.
Разговорът с квалифициран инженер или производител на кондензатори може да ви помогне да се уверите, че е избран правилният кондензатор за работата.
Материали, използвани за конструкцията на барометричен кондензатор
Барометричните кондензатори се използват за изчистване на вакуумно оборудване от въздух и други изпарения.
Те имат две основни части: тялото на черупката и разпръскващото(ите) устройство(а).
Барометричните кондензатори са направени от няколко различни неща, като например:
- Отливка от желязо.
- Въглеродна стомана.
- Пластмаса с фибростъкло в нея.
- Хавег.
- Графит.
- Всички заваряеми сплави.
Избор на материали
Изборът на материал за барометричен кондензатор зависи от редица неща, като например вида на охлаждащата течност, използвана в охлаждането, или наличието на вода.
Контактните кондензатори често се изработват от въглеродна стомана, докато топлообменниците обикновено се изработват от мед, месинг, алуминий или неръждаема стомана.
Някои от нещата, които влияят върху избора на материал, са количеството некондензиращи материали и количеството налична вода.
Ако има много налична евтина вода, барометричният кондензатор е най-добрият избор, защото има най-опростен дизайн и не се нуждае от допълнително оборудване.
Когато охлаждащата вода е сурова или има вероятност от корозия, може да се използва подсилена с фибростъкло пластмаса и други материали, които не ръждясват.
Заключение
В заключение, барометричният кондензатор е невероятно инженерно произведение, което промени начина, по който правим нещата в индустриалния свят.
Използвайки силата на атмосферното налягане, можем да направим много ефективна и ефикасна система за охлаждане, която може да се променя, за да отговаря на широк диапазон от приложения.
Докато продължаваме да разширяваме границите на възможното, е ясно, че барометричният кондензатор ще играе все по-важна роля в усилията ни да изградим по-устойчиво, ефективно и иновативно бъдеще.
Така че, нека всички да се поучим от тази невероятна технология и да продължим да се стремим към нови нива на инженерно съвършенство, водени от желание за учене и желание да направим света по-добро място за всички.
Връзки и препратки
Пароструйни вакуумни системи:
https://www.s-k.com/steam-jet-vacuum/barometric-condensers.cfm
Сподели на…
