Виды конденсатоотводчиков и принципы их работы

Конденсатоотводчик является автоматическим элементом пароконденсатной системы, который пропускает образовавшийся конденсат, отводит неконденсирующиеся газы и препятствует бесполезному выходу рабочего пара. Его задача связана с физикой парового нагрева: когда пар отдает скрытую теплоту продукту или теплообменной поверхности, он превращается в жидкость. Конденсат необходимо своевременно удалять, чтобы освободить поверхность для поступления новой порции пара.

В каталоге ОПЭКС представлены конденсатоотводчики механического и термодинамического типа, включая поплавковые модели, конструкции с перевернутым стаканом и дисковые исполнения. На странице также описаны термостатический и биметаллический принципы работы. Выбор конкретной конструкции зависит от назначения, места установки, расхода конденсата, перепада давления, температуры, материала корпуса и положения в пространстве.

Если конденсат остается в зоне теплопередачи, он препятствует контакту свежего пара с поверхностью, снижает интенсивность нагрева и может вызывать неравномерное распределение температуры. В трубопроводах движущийся с высокой скоростью пар взаимодействует с жидкостью, что повышает риск гидроударов и разрушительного воздействия на арматуру и оборудование. Поэтому отвод конденсата является частью нормальной работы всей паровой системы.

На чем основана работа конденсатоотводчиков

Разные типы устройств используют различия физических свойств пара и жидкости. Механические модели реагируют прежде всего на разность плотности. Термостатические и биметаллические конструкции используют температурные изменения чувствительного элемента. Термодинамический аппарат работает за счет изменения скорости и давления при прохождении среды через дисковый механизм.

Независимо от принципа действия исправное устройство должно выполнять три функции: удалять конденсат с требуемой производительностью, выпускать воздух или другие неконденсирующиеся газы и удерживать пар. Баланс этих функций важен, поскольку задержка конденсата ухудшает теплопередачу, а пропуск пара создает прямые энергетические потери.

Основные типы оборудования

• Рычажный поплавковый конденсатоотводчик. Сферический поплавок через рычажный механизм управляет седельным клапаном, а встроенный воздухоотводчик удаляет неконденсирующиеся газы.
• Свободноплавающий поплавок. Поплавок своей поверхностью изменяет открытие калиброванного выпускного отверстия пропорционально уровню поступающего конденсата.
• Перевернутый стакан. Поплавок в форме перевернутого стакана через шарнирный механизм открывает и закрывает седельный клапан.
• Термостатический тип. Чувствительный сильфон реагирует на температуру среды и управляет выпускным клапаном.
• Биметаллический тип. Положение клапана изменяется при деформации биметаллической пластины.
• Термодинамический тип. Диск циклически открывает и закрывает выпускное отверстие под воздействием изменения скорости и давления среды.

Как работает рычажный поплавок

При пуске воздух отводится через термостатический воздухоотводчик, который открыт при температуре ниже температуры насыщения пара. Поступающий конденсат заполняет поплавковую камеру, сферический поплавок поднимается и через рычажный механизм открывает выпускной клапан. Степень открытия связана с количеством поступающего конденсата.

Когда приток жидкости уменьшается и в корпус поступает пар, уровень снижается, поплавок опускается и закрывает выпускной клапан. Встроенный воздухоотводчик помогает удалять воздух, который иначе способен образовать воздушную пробку и ухудшить прогрев оборудования.

Рабочий цикл перевернутого стакана

1. Пуск и удаление воздуха. Корпус заполнен конденсатом, стакан находится в нижнем положении, а выпускной клапан открыт.
2. Поступление пара. Пар и воздух собираются под стаканом и создают подъемную силу.
3. Закрытие выпускного клапана. Всплывающий стакан через шарнирный механизм перекрывает выход.
4. Удаление воздуха через отверстие. Воздух и небольшое количество пара проходят через отверстие в верхней части стакана.
5. Конденсация пара внутри стакана. Подъемная сила уменьшается, стакан заполняется конденсатом и опускается.
6. Повторное открытие. Выпускной клапан открывается, и цикл отвода жидкости повторяется.

Как работает термодинамический диск

При поступлении конденсата диск поднимается и открывает путь к выходу. Когда к устройству подходит пар, высокая скорость потока под диском вызывает изменение давления, и диск опускается на седло. В верхней полости находится пар, который постепенно охлаждается и конденсируется, после чего давление над диском уменьшается и аппарат снова открывается.

Такой процесс имеет циклический характер. Для уменьшения влияния охлаждения окружающей средой в конструкции могут применяться изолирующая воздушная полость или паровая рубашка, если это предусмотрено конкретной конструкцией.

Зачем отводить воздух и газы

В паровой системе кроме конденсата присутствуют воздух и другие неконденсирующиеся газы. Они могут скапливаться у теплообменной поверхности, создавать воздушные пробки и препятствовать поступлению пара. В результате оборудование нагревается медленнее, а температура продукта распределяется неравномерно.

• Пусковой воздух. Заполняет холодный трубопровод до подачи пара и должен быть удален при прогреве.
• Газы в рабочем режиме. Могут поступать с паром или выделяться из воды и технологической среды.
• Воздушная пленка. Ухудшает передачу тепла между паром и стенкой оборудования.
• Нарушение дренажа. Газовая пробка способна ограничивать поступление конденсата к выпускному устройству.

Почему тип оборудования выбирают под задачу

Механические конструкции применяются как на основном оборудовании, так и на малых нагрузках, дренажных участках и пароспутниках, если это соответствует характеристикам конкретной модели. Термодинамические, термостатические и биметаллические устройства имеют собственные области рационального применения. Выбор только по названию типа не учитывает производительность и перепад давления.

Конденсатоотводчик является функциональной частью пароконденсатной системы, а не обычным запорным клапаном. Правильно выбранная конструкция своевременно освобождает зону теплопередачи, выводит газы и удерживает пар. Для стабильной работы необходимо согласовать принцип действия, пропускную способность, материалы, положение монтажа и параметры конденсатной линии.