מאזן תת-קירור
קונדנסט משאיר מחליף חום PTFE מחומם-בקיטור בטמפרטורה מתחת לטמפרטורת הרוויה בקיטור. הפרש טמפרטורה זה הוא דרגת תת-קירור. אם הקונדנסט יוצא חם מדי-עם מעט מדי תת-קירור-הוא מהבהב לקיטור בקו החזרת הקונדנסט התחתון-. קיטור הבזק מייצג אנרגיה אבודה שיש להחליף על ידי הדוד. אם התעבות מקורר יתר על המידה, קו הקונדנסט מתקרר, והסיכון של פטיש מים מכיסי קיטור מתעבים פוחת-אך ייתכן שמחליף החום פועל עם צינורות מוצפים, ומצמצם את שטח הפנים האפקטיבי.
דרגת הקירור המשנה האופטימלית מאזנת את הגורמים המתחרים הללו. הוא מספק מספיק קירור כדי למזער אובדן קיטור הבזק תוך שמירה על טמפרטורת הקונדנסט גבוהה מספיק כדי להבטיח שצינורות מחליף החום לא יוצפו בעיבוי-מגובה.
עבור מחליפי חום PTFE, טווח התת-קירור האופטימלי שונה במקצת ממחליפים מתכתיים מכיוון שלצינורות PTFE יש מסה תרמית נמוכה יותר והם מגיבים מהר יותר לשינויים ברמת הקונדנסט.
מנגנון פלאש Steam
קונדנסט בטמפרטורת הרוויה ובלחץ מכיל חום הגיוני באנטלפיית הרוויה. כאשר הקונדנסט הזה עובר דרך מלכודת הקיטור לתוך קו החזרת לחץ- נמוך יותר, האנתלפיה העודפת גורמת לחלק מהעיבוי להבהב לקיטור. השבר המהבהב הוא: שבר הבזק=(hf1 - hf2) / hfg2, כאשר hf1 היא אנטלפיה של העיבוי בלחץ במעלה הזרם, hf2 היא אנתלפיית הקונדנסט בלחץ במורד הזרם, ו-hfg2 הוא החום הסמוי בלחץ במורד הזרם.
עבור פריקת עיבוי ממערכת של 3 ברגים (143 מעלות) לתוך קו החזרה אטמוספרי (100 מעלות), חלק ההבזק הוא כ-10%. ק"ג אחד של קונדנסט מייצר 0.1 ק"ג של קיטור הבזק. קיטור הבזק הזה עובר לאורך קו החזרה, ולעתים קרובות יוצא לאטמוספירה במקלט הקונדנסט. יש להחליף את הקיטור שאבד על ידי ירי נוסף בדוד.
קירור משנה של הקונדנסט לפני שהוא עובר דרך המלכודת מפחית את חלק ההבזק. בקירור משנה של 10 מעלות (פריקה ב-133 מעלות במקום 143 מעלות), חלק ההבזק יורד לכ-6%. בקירור משנה של 20 מעלות, הוא יורד ל-2%.
טבלה 1: יחסי קיטור הבזק ותת-קירור (3 בארג קיטור, החזרת קונדנסט אטמוספרי)
| טמפרטורת פריקת עיבוי (מעלה) | תואר משנה קירור ( תואר ) | שבר פלאש Steam (%) | אובדן אנרגיה (kW לכל 100 קילוואט חובה) | סיכון פטיש מים | סיכון להצפה בצינור |
|---|---|---|---|---|---|
| 143 (רווי) | 0 | 10 | 3.5 | גבוה (זרימה דו-פאזית בקו חוזר) | אַף לֹא אֶחָד |
| 138 | 5 | 7.5 | 2.6 | לְמַתֵן | נמוך מאוד |
| 133 | 10 | 5.5 | 1.9 | נָמוּך | נָמוּך |
| 128 | 15 | 3.5 | 1.2 | נמוך מאוד | לְמַתֵן |
| 123 | 20 | 2.0 | 0.7 | אַף לֹא אֶחָד | גבוה (סביר להניח שצינורות מוצפים) |
שיטת בקרת תת-קירור PTFE
הקירור המשנה נשלט על ידי עיצוב ניקוז הקונדנסט, לא על ידי בקר טמפרטורה. מלכודת קיטור בגודל מתאים-ו-תרמוסטטית שומרת על איטום עיבוי בקו הניקוז תוך פריקת עיבוי מתמשכת. החותם מונע קיטור חי לנשוף דרך המלכודת. הפריקה הרציפה מונעת את השבלולים לסירוגין הגורמים לפטיש מים.
תת הקירור הטבעי המתרחש כמעובה מתנקז דרך צינורות מחליף החום PTFE וראש הקונדנסט מספק 5-10 מעלות של תת קירור ללא כל ציוד נוסף. דופן צינור ה-PTFE בצד הקונדנסט נמצא במגע עם נוזל התהליך, שנמצא בטמפרטורה נמוכה יותר מהקיטור. כשהקונדנסט מתנקז לאורך הקיר הזה, הוא מתקרר.
אם יש צורך בקירור משנה נוסף, אורך קצר של צנרת קונדנסט לא מחוממת בין המחליף למלכודת מספקת זאת. הצינור משמש כמחליף חום בין הקונדנסט לאוויר הסביבה. עבור מערכות PTFE, זה נחוץ רק לעתים רחוקות מכיוון שתת הקירור הטבעי של 5-10 מעלות קרוב לאופטימלי.
חיבור פטיש המים
פטיש מים בקווי החזרת עיבוי נגרם כתוצאה מקריסת כיסי קיטור. כאשר קיטור הבזק וקונדנסט מקורר תת-קיימים בצינור, בועות הקיטור קורסות במהירות כשהן מתעבות. הבועה הקורסת יוצרת ואקום מקומי השואב את הנוזל הסובב פנימה. השפעת המסות הנוזליות יוצרת את דופק לחץ הפטיש.
ביטול קיטור הבזק על ידי שמירה על 10-15 מעלות של תת-קירור מבטל את מקור בועות הקיטור. קו החזרת הקונדנסט זורם כנוזל חד פאזי, שקט ושפיר מבחינה מכנית. אובדן האנרגיה מקיטור הבזק מופחת ב-50-65% בהשוואה לפריקת עיבוי רווי.
תַקצִיר
דרגת תת-קירור הקונדנסט האופטימלית עבור מחליפי חום PTFE היא 10-15 מעלות. זה מפחית את אובדן הקיטור הבזק ל-3.5-5.5% מסך זרימת הקיטור, לעומת 10% עבור פריקה רוויה, תוך שמירה על ניקוז הצינור ללא הצפה. תת הקירור הטבעי המתרחש כמתנקז מעובה דרך צינורות ה-PTFE והראש מספק את רוב הקירור הזה ללא ציוד נוסף.
קירור משנה של 10-15 מעלות גם מבטל פטיש מים על ידי הבטחת זרימת נוזל חד פאזי בקו החזרת העיבוי. החיסכון באנרגיה מהפחתת קיטור הבזק, בשילוב עם תחזוקה מופחתת מביטול פטיש מים, מספקים החזר מהיר על כל השקעה באופטימיזציה של מערכת הקונדנסט.
המלצות הנדסיות לתכנון מערכת עיבוי מחליף חום PTFE זמינות עם הגשת לחץ קיטור, לחץ מערכת החזרת עיבוי, חובת חום וכל טמפרטורות מים גבוהות או קונדנסט גבוהות.
