Jako inženýři neustále posouváme hranice možného a hledáme nové způsoby řešení těžkých problémů.
Kondenzátor, který zbavuje systém přebytečného tepla, je jednou z nejdůležitějších součástí každého průmyslového procesu.
Existuje mnoho různých druhů kondenzátorů, ale barometrický kondenzátor vyniká jako výkonná a efektivní volba.
V tomto článku se podíváme do fascinujícího světa barometrických kondenzátorů a podrobně se podíváme na výhody, použití a základní myšlenky, které z nich dělají důležitý nástroj pro každého inženýra.
Takže se připravte prozkoumat s námi nejmodernější průmyslové technologie!
Úvod do barometrického kondenzátoru
Formální definice:
Kontaktní kondenzátor, který používá dlouhou svislou trubku, do které proudí kondenzát a chladicí kapalina, aby se dosáhlo jejich odstranění tlakem vytvořeným na spodním konci trubky.
Vakuový stroj potřebuje barometrický kondenzátor, aby se zbavil vzduchu, výfukové páry a dalších par.
Zařízení je navrženo tak, aby ochlazovalo a kondenzovalo přicházející páry a zároveň snižovalo tlak plynů, které tam již jsou.
Protiproud a paralelní proudění jsou dva hlavní typy barometrických kondenzátorů.
Typy barometrických kondenzátorů
- Vícetryskový barometrický kondenzátor.
Nejjednodušší a cenově nejvýhodnější konstrukcí je vícetryskový barometrický kondenzátor.
Nepotřebuje samostatné vzduchové čerpadlo ani předchladič a často se používá v místech, kde je hodně levné vody.
Barometrický kondenzátor s více spreji.
Vícesprejový barometrický kondenzátor přivádí nekondenzovatelné látky do předchladiče přes komoru nasávání vzduchu.
Když voda vytéká z rozprašovací trysky, ochlazuje směs vzduchu a páry a téměř všechny páry kondenzují.
Zbytek směsi, který jde do vzduchového čerpadla, má blízko ke stejné teplotě jako voda ve spreji.
To znamená, že vzduchové čerpadlo nemůže odstranit tolik kondenzovatelných par.
- Barometrický protiproudý kondenzátor.
Barometrické protiproudé kondenzátory se používají tam, kde je málo vody nebo když je příliš mnoho nezkondenzovatelných a je potřeba samostatné vakuové čerpadlo.
Podmínky v oblasti mohou také vyžadovat boční přívod páry.
Součásti barometrického kondenzátoru
Barometrický kondenzátor má tělo a vodní trysku, která se šroubuje do těla.
Vodní tryska může stříkat nebo stříkat vodu.
Voda přichází dvěma otvory a vychází jedním výstupem, zatímco pára vstupuje třetím otvorem a vychází jiným výstupem.
Barometrická noha
Barometrické rameno je odvod kondenzátu, který je tvořen trubkou mezi předkondenzátorem a horkou jímkou.
Kondenzátory s přímým kontaktem, které se také nazývají předkondenzátory, se často nazývají barometrické kondenzátory, protože kondenzát obvykle odtéká barometrickou nohou.
Předkondenzátory mohou získat zpět cenné uhlovodíky nebo vodu, které se často používají v dalších krocích zpracování ropy a plynu.
Mohly by také umožnit výrobu vakuových čerpadel, která jsou menší, což by ušetřilo peníze a energii.
Revoluce ve svém průmyslovém chlazení s barometrickým kondenzátorem
Stále těžké pochopit? Dovolím si trochu změnit úhel pohledu:
Už vás nebaví používat staré, neefektivní technologie, abyste se pokusili ochladit vaše průmyslové procesy? Chcete řešení, které se snadno používá a velmi dobře funguje?
No, máte štěstí, protože dnes budeme hovořit o novém revolučním vynálezu, který mění hru, pokud jde o průmyslové chlazení: barometrickém kondenzátoru.
Ano, je to tak, zapomeňte na všechny ty luxusní, high-tech chladicí systémy, které vyžadují hodně údržby a je těžké je nastavit.
Vše, co potřebujete, je dlouhá svislá trubka a starý dobrý atmosférický tlak.
Když máte barometrický kondenzátor, kdo potřebuje složitou technologii?
Dobře, to byl jen vtip, který vypadal jako televizní reklama.
Nyní se vraťme k vysvětlení.
Princip činnosti barometrického kondenzátoru
Barometrický kondenzátor je kontaktní kondenzátor, který využívá dlouhé vertikální potrubí, do kterého proudí kondenzát a chladicí kapalina.
Tlak na spodním konci potrubí vytlačuje kondenzát a chladicí kapalinu ven z potrubí.
Tato část bude podrobněji probírat principy fungování barometrického kondenzátoru.
Diferenciální tlak a statický tlak hlavy
Tlak ve spodní části vertikálního potrubí vytlačuje kondenzát a chladicí kapalinu z barometrického kondenzátoru.
Je to proto, že statický tlak kondenzátu je silnější než jakýkoli tlakový rozdíl.
Potrubí mezi kondenzátorem a přijímací nádrží se nazývá „barometrické rameno“ a musí být správně postaveno, jinak to zhorší výkon.
Výška a odvodnění výfuku
Koncovka barometrické nohy by měla být alespoň dostatečně vysoká, aby systém mohl vytáhnout čistý podtlak a voda a kondenzát mohly volně odtékat.
Protože kondenzát odtéká vlivem gravitace, musí být dostatečně vysoký, aby se zajistilo, že se nedostane do oblastí s vysokým tlakem.
Je tedy důležité správně nastavit výšku koncovky výfuku, aby dobře odtékala a neztrácela výkon.
Výhody a nevýhody barometrického kondenzátoru
Barometrické kondenzátory jsou typem parního kondenzátoru, který využívá gravitaci místo čerpadla k odesílání vstřikovací vody z výfukové trubky.
V této části si povíme o výhodách a nevýhodách použití barometrického kondenzátoru.
Výhody
- Odolnost proti zaplavení: Barometrické kondenzátory se nemohou zaplavit, pokud jsou naplněny nebo se do nich dostane kapalina.
- Kratší vedení výfukových par: Barometrické kondenzátory umožňují kratší vedení výfukových par, což snižuje první náklady a snižuje možnost úniku.
- Nízká údržba: Neobsahuje žádné pohyblivé části, takže údržba je snadná a kondenzátor nezabírá mnoho místa.
Nevýhody
- Rozsah provozních teplot: Protiproudý barometrický kondenzátor může pracovat s rozdíly 3 až 5 °F mezi teplotou koncové vody a teplotou rosného bodu par. To znamená, že nemusí fungovat tak dobře jako jiné parní kondenzátory.
- Opětovné použití kondenzátu: Protože chladicí voda a kondenzát jsou vypouštěny do stejného proudu, nelze kondenzát znovu použít.
Srovnání s jinými parními kondenzátory
- Tryskové kondenzátory: Tryskové kondenzátory se snadno staví, jejich instalace ani údržba nestojí mnoho a zabírají méně podlahové plochy než povrchové kondenzátory.
Nejsou však vhodné pro velkokapacitní zařízení, odvádějí více kondenzátu než jiné typy parních kondenzátorů a vyžadují vysoký výkon pro jejich vzduchové čerpadlo.
- Povrchové kondenzátory: Počáteční náklady na povrchové kondenzátory jsou vyšší než u jiných typů parních kondenzátorů, ale jejich údržba je nižší.
Vytvářejí kondenzovanou vodu, která je bez nečistot a lze ji vrátit zpět do systému.
Lze použít i vodu, která není příliš vhodná pro chlazení, protože se nemísí s kondenzovanou vodou.
Fungují dobře pro velké rostliny a pomáhají rostlinám pracovat efektivněji.
Typy barometrických kondenzátorů
Kondenzátory s protiproudým a paralelním průtokem
Existují dva základní typy barometrických kondenzátorů: protiproud a paralelní proudění.
Protiproudové kondenzátory jsou konstruovány tak, že páry a kondenzační tekutina proudí v opačných směrech, zatímco paralelní proudové kondenzátory jsou konstruovány tak, že páry a kondenzační tekutina proudí stejným směrem.
Přímé kontaktní (před)kondenzátory
Kondenzátory s přímým kontaktem, nazývané také předkondenzátory, se často nazývají barometrické kondenzátory, protože kondenzát obvykle odtéká barometrickou nohou.
Nožová trubka mezi předkondenzátorem a horkou jímkou tvoří barometrické rameno, což je odvod kondenzátu.
Kondenzát stéká samospádem dolů přes nohu a do horké jímky, kde se shromažďuje.
Schutte & Barometrické kondenzátory Koerting
Schutte & Koerting vyrábí víceproudové barometrické kondenzátory, které nepotřebují další vzduchové čerpadlo nebo předchladič.
Díky tomu jsou ideální pro situace, kdy je zatížení vždy stejné.
Vyrábí také barometrické protiproudé kondenzátory, které se nehýbou a nevyžadují velkou údržbu.
Tyto typy barometrických kondenzátorů se používají tam, kde je omezený přívod vody nebo nadměrné množství nekondenzovatelných látek vyžaduje použití samostatné vývěvy.
Faktory ovlivňující výkon barometrického kondenzátoru
Při následném zpracování ropy a plynu se například barometrické kondenzátory používají k ochlazení přicházejících par a jejich snížení teploty, aby mohly kondenzovat.
Chcete-li z nich vytěžit maximum, měli byste přemýšlet o řadě věcí, například:
- Teplota, průtok a nárůst teploty chladicí vody:
Teplota a průtok chladicí vody mají přímý vliv na to, jak dobře funguje barometrický kondenzátor.
Vyšší průtok chladicí vody může zvýšit rychlost přenosu tepla, díky čemuž bude lépe fungovat kondenzátor.
- Nekondenzovatelné a kondenzovatelné zatížení:
Když jsou v kondenzátoru nekondenzovatelné plyny, jako je vzduch, mohou snížit jeho účinnost tím, že zmenšují plochu, kde lze přenášet teplo.
Stejně tak vysoká koncentrace kondenzovatelných plynů, jako je pára, může také zhoršit funkci kondenzátoru.
- Znečištění:
Když se na teplosměnných plochách kondenzátoru hromadí usazeniny, efektivní plocha přenosu tepla se zmenšuje.
Tím je kondenzátor méně účinný.
K znečištění může dojít v důsledku tvorby kotelního kamene, koroze nebo růstu organismů.
- Kvalita páry:
Účinnost kondenzátoru může být ovlivněna kvalitou páry, která do něj jde.
Pokud pára není dobrá, například když je mokrá, může zpomalit rychlost přenosu tepla a snížit účinnost kondenzátoru.
- Přívod chladicí vody a pokles tlaku:
Jak dobře kondenzátor funguje, může být ovlivněno tím, kolik chladicí vody je k dispozici a jaký má tlak.
Pokud není dostatek chladicí vody nebo pokud tlak příliš klesne, může to zpomalit rychlost přenosu tepla a snížit účinnost kondenzátoru.
Na chladných místech může oběhová voda z kondenzátoru zamrznout a poškodit stroj.
Ochranu proti zamrznutí lze zajistit umístěním topných těles do každého kondenzátoru.
- Úprava vody:
Úpravou vody lze snížit množství rozpuštěných pevných látek a dalších chemikálií v chladicí vodě.
To může zpomalit rychlost odebírání vody z kondenzátoru.
- Kondenzátory chladící vzduchem:
V chladném klimatu lze použít vzduchem chlazené kondenzátory, které zabrání zamrznutí odpadní vody.
- Tlak kondenzátoru:
Jak dobře kondenzátor funguje, může být ovlivněno tím, jaký je v něm tlak.
Když je tlak nízký, bod varu vody v kondenzátoru může klesnout, což snižuje účinnost kondenzátoru.
- Opotřebované vybavení:
Aby kondenzátor lépe fungoval, měly by být vyměněny zkorodované nebo opotřebované díly.
Úvahy o designu
Barometrický kondenzátor funguje nejlépe, když je barometrické rameno, což je v podstatě odvod kondenzátu, vyrobeno určitým způsobem.
Koncovka barometrické nohy by měla být rovná nahoru a dolů, bez ohybů do strany, aby mohl kondenzát správně odtékat.
Když bubliny uvíznou ve výfukových trubkách, horkých jímkách nebo plovákových lapačích, mohou způsobit velké škody na zařízení, například roztrhnout lopatky turbíny.
Aby bylo zajištěno, že kapalina dobře proudí, změny směru v barometrické noze by měly být od sebe vzdáleny alespoň pět průměrů potrubí nebo čtyři stopy.
Multi-spray barometrický kondenzátor funguje dobře, protože má paralelní proudění a žádné pohyblivé části ve vakuové komoře.
To znamená, že není nutné jej opravovat tak často jako zařízení s pohyblivými částmi.
Výběr barometrického kondenzátoru pro konkrétní aplikaci
Pro výběr správného barometrického kondenzátoru pro danou aplikaci je potřeba myslet na řadu věcí.
Chcete-li vybrat ten nejlepší kondenzátor, musíte se zamyslet nad typem kondenzované kapaliny nebo plynu, jeho objemem a teplotou, jak efektivní chcete, aby byl, a kolik máte prostoru a peněz.
Je třeba pečlivě zvážit specifické potřeby aplikace a požadavky na výkon.
Úvahy o teplotě
Při výběru barometrického kondenzátoru je třeba myslet na vstupní a výstupní teploty kondenzované kapaliny nebo plynu a také na teplotu místnosti, kde bude kondenzátor umístěn.
Tyto informace budou použity ke zjištění, kolik chladicího výkonu kondenzátor potřebuje.
Výběr chladicí kapaliny pro aplikace HVAC
V systémech HVAC je třeba zvolit chladicí kapalinu, která bude použita.
Existuje mnoho různých typů chladiv a většina z nich má číselné názvy, které vycházejí z označení chladiv ASHRAE.
Výkon chladiva je většinou určen jeho koeficientem výkonu (COP), což je poměr množství tepla odebraného z ochlazovaného prostoru k množství práce potřebné k odvodu tohoto tepla.
Potrubí pro vakuové systémy
Při výběru barometrického kondenzátoru je důležité vybrat ten se správnými trubkami pro vakuové systémy.
Barometrický tlak v místě instalace a očekávaný pokles tlaku na kondenzátoru by měly být použity k určení výšky barometrické nohy.
Potrubí mezi kondenzátorem a přijímací nádrží se nazývá „barometrické rameno“ a musí být dostatečně vysoké, aby se zabránilo vniknutí kondenzátu do vývěvy nebo kompresoru.
Pokud nejsou barometrické nohy správně provedeny, kondenzátor nebude také fungovat.
Numerická analýza
Pomocí numerické analýzy lze vybrat správný barometrický kondenzátor.
Počítačové modelování může pomoci učinit kondenzátor co nejúčinnějším a nejefektivnějším.
Může být také použit k simulaci různých pracovních podmínek a sledování, jak různé parametry návrhu ovlivňují systém.
Konzultace s kvalifikovaným inženýrem
Celkově výběr správného barometrického kondenzátoru pro danou aplikaci vyžaduje pečlivé promyšlení řady věcí, jako je teplota, objem kapaliny nebo plynu, účinnost a prostorová a rozpočtová omezení.
Promluva s kvalifikovaným inženýrem nebo výrobcem kondenzátorů vám může pomoci ujistit se, že je pro danou práci vybrán správný kondenzátor.
Aplikace barometrického kondenzátoru v průmyslu
Barometrické kondenzátory se používají v mnoha různých průmyslových odvětvích, protože představují nákladově efektivní způsob, jak se zbavit vzduchu, výfukové páry a dalších par z vakuových zařízení.
Podívejme se na několik oblastí, kde se barometrické kondenzátory často používají.
Potravinářský průmysl
Barometrické kondenzátory se používají ke zpracování oleje, mléka a dalších potravin v potravinářském průmyslu.
Jsou velmi důležité pro odstranění nežádoucích plynů, které by mohly zhoršit kvalitu potravin.
Průmysl rafinace cukru
Již téměř před 100 lety se ke zpracování cukru používají barometrické kondenzátory.
Používají se k odstranění vzduchu a dalších plynů ve vakuových pánvích, což pomáhá vařit cukr.
Alkoholárny a lihovary
V lihovarech a lihovarech se barometrické kondenzátory používají k odstranění vzduchu a jiných plynů z destilačního procesu.
To zajišťuje, že vyrobený alkohol je čistý a kvalitní.
Celulózky a papírny
Barometrické kondenzátory se používají v celulózovém a papírenském průmyslu k odsávání vzduchu a jiných plynů z vakuových systémů, které se používají k odvodnění buničiny.
Rafinérie ropy
V ropných rafinériích je vzduch a další plyny odváděny z vakuových destilačních systémů pomocí barometrických kondenzátorů.
To zajišťuje, že vyrobený olej je vysoce kvalitní a čistý.
Závody na výrobu soli
V továrnách na výrobu soli se barometrické kondenzátory používají k odstranění vzduchu a jiných plynů z vakuových systémů, které odpařují solanku.
Chemické závody
Různé druhy chemických závodů také používají barometrické kondenzátory.
Používají se k odstranění plynů, které nepatří do vakuových systémů, které se používají v různých chemických procesech.
Barometrické nohy a ejektorové systémy
Barometrické kondenzátory nemohou fungovat bez barometrických nohou.
Jsou vyrobeny tak, aby zabránily zaplavení kondenzátoru.
Typ odebíraného kondenzátu by měl být použit k rozhodnutí, jak vysoko má být barometrické rameno.
Například je potřeba barometrický výpočet výšky nohy, aby se zajistilo, že nesprávný předpoklad nezpůsobí špatnou práci zařízení.
Barometrické kondenzátory lze také použít jako součást ejektorového systému ke zlepšení výtěžnosti surového vakuového oleje těžkého vakuového plynového oleje (HVGO).
Kondenzátor ochlazuje a kondenzuje páry, které přicházejí, díky čemuž funguje ejektorový systém lépe.
Stručně řečeno, barometrické kondenzátory se používají v mnoha různých průmyslových odvětvích, protože představují nákladově efektivní způsob, jak se zbavit vzduchu, výfukové páry a dalších par z vakuových zařízení.
Jsou důležitou součástí potravinářského průmyslu, rafinace cukru, lihovarů a lihovarů, celulózek a papíren, ropných rafinérií, solných závodů a mnoha dalších typů chemických závodů.
Účelem barometrických nohou je zabránit zaplavení kondenzátoru a měly by mít správnou výšku, aby dobře fungovaly.
Porovnání účinnosti a nákladů s jinými typy kondenzátorů
Barometrické kondenzátory jsou kondenzátory s přímým kontaktem, které se používají v mnoha průmyslových odvětvích k odstranění vzduchu, výfukové páry a dalších par z vakuových zařízení.
Nemají žádné pohyblivé části ve vakuové komoře, což zkracuje prostoje, které přicházejí se zařízením, které je má.
Existují různé druhy barometrických kondenzátorů, jako jsou vícetryskové barometrické kondenzátory, barometrické kondenzátory vícevstřikového typu, barometrické kondenzátory s více rozprašováním a barometrické protiproudé kondenzátory.
Pokud jde o to, jak dobře fungují a kolik stojí, mezi různými typy kondenzátorů neexistuje jasný vítěz.
V závislosti na situaci by měl být každý typ kondenzátoru používán správným způsobem.
Vzduchem chlazené kondenzátory
Vzduchem chlazené kondenzátory se staví snadněji než vodou chlazené, ale nepřenášejí teplo tak rychle, protože vzduch má nižší koeficient výměny než voda.
Většinu času se tyto druhy kondenzátorů používají v místech, kde je obtížné získat vodu nebo kde lidé chtějí šetřit vodou.
Vzduchem chlazené systémy naproti tomu spotřebovávají hodně energie, dělají hodně hluku a zabírají hodně místa.
Vodou chlazené kondenzátory
Vodou chlazené systémy přenášejí teplo rychleji než vzduchem chlazené systémy, ale je těžší je navrhnout, protože musíte přemýšlet o tom, jak řídit průtok vody a zastavit korozi.
Vodou chlazené kondenzátory se často používají ve velkých průmyslových zařízeních, protože dobře fungují a dokážou ochladit velké množství tepla.
Potřebují však stálý přísun chladicí vody a správný způsob úpravy vody, aby se nezašpinily, neusazovaly vodní kámen a nerezavěly.
Závěrem lze říci, že barometrické kondenzátory jsou rychlým a levným způsobem, jak se zbavit vzduchu, výfukové páry a dalších par z vakuových zařízení.
Pokud jde o výběr typu kondenzátoru, neexistuje jednoznačná odpověď.
Místo toho by měl být každý typ vybrán na základě specifických potřeb aplikace.
Je třeba myslet na dostupnost chladicí vody, její účinnost, náklady, stopu, spotřebu energie, hlučnost a úsporu vody.
Promluva s kvalifikovaným inženýrem nebo výrobcem kondenzátorů vám může pomoci ujistit se, že je pro danou práci vybrán správný kondenzátor.
Materiály použité pro konstrukci barometrického kondenzátoru
Barometrické kondenzátory se používají k čištění vakuových zařízení od vzduchu a jiných par.
Mají dvě hlavní části: tělo pláště a rozprašovací zařízení (zařízení).
Barometrické kondenzátory jsou vyrobeny z mnoha různých věcí, jako jsou:
- Železný odlitek.
- Uhlíková ocel.
- Plast se skelným vláknem.
- Haveg.
- Grafit.
- Všechny svařitelné slitiny.
Výběr materiálů
Výběr materiálu pro barometrický kondenzátor závisí na řadě věcí, jako je typ chladicí kapaliny používané v chlazení nebo dostupnost vody.
Kontaktní kondenzátory jsou často vyrobeny z uhlíkové oceli, zatímco výměníky tepla jsou obvykle vyrobeny z mědi, mosazi, hliníku nebo nerezové oceli.
Některé z věcí, které ovlivňují výběr materiálu, jsou množství nekondenzovatelných látek a množství vody, které je k dispozici.
Pokud je k dispozici hodně levné vody, je barometrický kondenzátor nejlepší volbou, protože má nejjednodušší konstrukci a nepotřebuje žádné další vybavení.
Pokud je chladicí voda tvrdá nebo existuje možnost koroze, lze použít plast vyztužený skelnými vlákny a jiné materiály, které nerezaví.
Závěr
Závěrem lze říci, že barometrický kondenzátor je úžasný kus techniky, který změnil způsob, jakým děláme věci v průmyslovém světě.
Využitím síly atmosférického tlaku můžeme vytvořit velmi účinný a účinný chladicí systém, který lze změnit tak, aby vyhovoval široké škále použití.
Jak neustále posouváme hranice toho, co je možné, je jasné, že barometrický kondenzátor bude hrát stále důležitější roli v našem úsilí vybudovat udržitelnější, efektivnější a inovativnější budoucnost.
Pojďme se tedy všichni učit z této úžasné technologie a neustále se posouváme k novým úrovním technické dokonalosti, vedeni touhou učit se a touhou udělat svět lepším místem pro všechny.
Odkazy a odkazy
Vakuové systémy Steam Jet:
https://www.s-k.com/steam-jet-vacuum/barometric-condensers.cfm
Sdílet na…
