КОНДЕНСАТООТВОДЧИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, более конкретно, к конденсатоотводчикам, которые являются частью теплообменных устройств, в которых в качестве теплоносителя используется водяной пар. Полезная модель может найти применение в самых разнообразных отраслях промышленности при осуществлении операций нагрева, прессования и сушки. Наиболее успешно полезная модель может быть использована, учитывая возрастающий спрос на продукцию, в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении таких изделий, как фанерные, древесноволокнистые или древесностружечные плиты, характерной особенностью которых является достаточно развитая поверхность. Также полезная модель может быть использована при производстве различных строительных материалов, полуфабрикатов и конструкций.
Водяной пар является наиболее распространенным теплоносителем. Водяной пар имеет большую скрытую теплоту парообразования, невысокую стоимость, удобен для транспортировки по трубопроводам.
Однако при использовании водяного пара в качестве теплоносителя неизбежно сталкиваются с проблемами, связанными с конденсацией пара. Поэтому многочисленные теплообменные устройства снабжены индивидуальными или групповыми конденсатоотводчиками /А.С.SU 1580133, МПК Р28В 1/02, 1990, А.С.515017, МПК Р28В 9/08, 1976/.
Возможна работа теплообменных устройств без использования конденсатоотводчиков с удалением смеси конденсата и пара, так
называемого «пролетного пара», в окружающее пространство /Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. М. «Машиностроение», 1989/, но это экономически не целесообразно.
При использовании конденсатоотводчиков, как правило, обеспечивается свободный слив конденсата в конденсатоотводчик под действием гравитационных сил. Для этого патрубки отвода конденсата находятся на уровне или ниже уровня расположения труб теплообменного устройства. Конденсат может быть возвращен в парогенератор для повторного использования.
В настоящее время популярностью пользуются конденсатоотводчики компаний ZANDER Aufbereitungstechnik GmbH & Со. KG и Armstrong International S.A. Parc Industriel des Hauts-Sarts, B-4040 Herstal, Belgium.
Конденсатоотводчик первой из указанных фирм типа Ecodrain ED включает конденсатосборник (емкость для сбора конденсата), соленоидный клапан, воздушную трубку, диафрагму, поплавок, систему электронного управления и трубку для удаления конденсата.
Конденсат поступает через входное отверстие в конденсатсборник и накапливается в нем. Соленоидный клапан в течение времени накопления конденсата закрыт. Контрольная воздушная трубка подает дополнительное давление на диафрагму, тем самым обеспечивая надежное закрытие клапана. Когда в конденсатосборнике накапливается достаточное количество конденсата, и поплавок доходит до контакта с датчиками системы электронного управления, система управления открывает соленоидный клапан, и конденсат начинает выходить через трубку для удаления конденсата. Соленоидный клапан закрывается, когда поплавок снова опускается до начального положения.
Конденсатоотводчик фирмы Armstrong International /рекламный бюллетень №1318/, взятый за прототип полезной модели, имеет более простую конструкцию, которая в качестве основных узлов включает
конденсатосборник в виде стакана, опрокинутый поплавок также в виде стакана, и выпускной клапан, закрывающий отверстие для удаления конденсата. Усилие запирания концентрируется на узком уплотнительном пояске седла клапана. Рычажная золотниковая система повышает создаваемое поплавком усилие, необходимое для преодоления давления и плавного открытия выпускного клапана при накоплении конденсата, когда поплавок находится в верхнем положении. Опрокинутый поплавок имеет только две подвижные и очень простые детали - узел рычага золотника и сам поплавок. Так как поплавок открыт с нижней стороны, он не повреждается при гидравлических ударах, что в совокупности с возможностью плавного открытия клапана для удаления конденсата повышает износостойкость конденсатоотводчика.
Таким образом, в обоих случаях происходит циклическое удаление конденсата из конденсатосборника. Количество циклов удаления конденсата в зависимости от общего объема труб и коллектора теплообменного устройства и времени нагрева, может быть достаточно большим.
Существенный недостаток при использовании известных конденсатоотводчиков, заключается в образовании так называемых «конденсатных пробок» в трубах теплообменного устройства.
В трубах теплообменного устройства паровой объем ограничен стенками, что приводит к направленному движению пара вглубь теплообменного устройства с достаточно большой скоростью. По мере конденсации пара скорость пара по трубе убывает. Характер течения пара и увлекаемого им за счет сил трения конденсата может быть как ламинарным, так и турбулентным. На входе в трубу течение пара может быть турбулентным. По мере конденсации пара его скорость уменьшается, и турбулентное течение может перейти в ламинарное. Далее с увеличением слоя конденсата его течение из ламинарного может вновь перейти в турбулентное. В момент времени, когда конденсатосборник
переполняется, конденсат перестает поступать в конденсатоотводчик, вследствие чего его количество в трубах теплообменного устройства увеличивается. Даже небольшое дополнительное количество конденсата и турбулентное движение пара могут привести к срыву конденсата с образованием вышеупомянутой «конденсатной пробки». В момент прекращения работы всего устройства при завершении соответствующей технологической операции, конденсатосборник может находиться в заполненном состоянии, и в трубах теплообменного устройства может остаться конденсат, так называемый «залежалый пар». Как «конденсатная пробка», так и «залежалый пар», приводят к уменьшению проходного сечения трубы. При возобновлении работы теплообменного устройства при наличии нескольких труб и общего коллектора, что типично для производственных условий, пар начинает идти по пути наименьшего сопротивления, в результате чего резко нарушается равномерность нагрева изделия. Это может привести к необратимому браку при изготовлении изделия. Поэтому для удаления из труб указанных пробок прерывают технологический процесс изготовления изделия с остановкой всего оборудования и последующим продувом труб теплообменного устройства. При этом осуществление указанных трудоемких операций не гарантирует восстановления нарушенной равномерности формирования изделия.
Кроме того, недостатком конденсатоотводчиков является невозможность полного исключения потерь пара в процессе удаления конденсата. Потери пара возрастают с увеличением количества циклов удаления конденсата.
Для уменьшения количества циклов удаления конденсата для теплообменного устройства, имеющего развитую по площади теплопередаюшую поверхность и соответственно множество труб, возможна установка нескольких конденсатоотводчиков. При этом по причине того, что обеспечить синхронную работу конденсатоотводчиков практически невозможно, может усилиться турбулентность пара, которая в
свою очередь приведет в лучшем случае к неравномерности нагрева, а в худшем случае будет еще более способствовать образованию «конденсатных пробок».
Задачей полезной модели является исключение возможности образования «конденсатных пробок» и «залежалого пара» в трубах теплообменного устройства.
Дополнительной задачей полезной модели является повышение экономичности конденсатоотводчика за счет возможности более полного исключения потерь пара.
Задачей полезной модели является дальнейшее упрощение конструкции конденсатоотводчика.
Поставленная задача решается, когда конденсатоотводчик, включающий конденсатосборник, соединяемый с трубами теплообменного устройства и приспособление для удаления конденсата из конденсатосборника, отличается от известного тем, что конденсатоотводчик снабжен трубой или патрубком для отвода конденсата из конденсатосборника, при этом входное отверстие трубы или патрубка расположено на уровне, обеспечивающем в процессе удаления конденсата его погружение в жидкость, преимущественно, конденсат, при этом место соединения конденсатосборника и труб теплообменного устройства расположено в верхней части конденсатосборника над поверхностью накапливаемого конденсата.
Поставленная задача также решается в случае, когда:
- конденсатоотводчик снабжен приспособлением, например, в виде клапана, для отвода воздуха из конденсатосборника, расположенным в верхней части конденсатосборника над поверхностью накапливаемого конденсата;
- входное отверстие трубы или патрубка расположено на уровне, обеспечивающем его погружение в конденсат в процессе накопления конденсата;
- входное отверстие трубы или патрубка расположено на уровне, обеспечивающем его погружение в минимальное количество конденсата в конденсатосборнике, для чего входной конец трубы или патрубка выполнен скошенным, при этом труба или патрубок упирается в донную часть конденсатосборника;
- конденсатоотводчик снабжен датчиком минимального уровня конденсата в конденсатосборнике;
- конденсатоотводчик снабжен датчиками минимального, среднего и максимального уровня конденсата в конденсатосборнике;
- в нижней части конденсатосборника выполнено отверстие, закрытое заглушкой.
Сущность полезной модели заключается в том, что конструкция конденсатоотводчика обеспечивает непрерывность процесса приема конденсата из труб теплообменного устройства, что исключает возможность образования «конденсатных пробок». Удаление конденсата происходит через трубу или патрубок для отвода конденсата под воздействием давления смеси пара и конденсата, поступающей из труб теплообменного устройства. Удаление конденсата может происходить непрерывно или в циклическом режиме
Для обеспечения воздействия давления смеси пара и конденсата на поверхность конденсата, находящегося в конденсатосборнике, отверстие, через которое смесь пара и конденсата поступает в конденсатосборник, расположено в верхней части конденсатосборника.
Для этой же цели конденсатоотводчик снабжен приспособлением, например в виде клапана, расположенным, как предпочтительный вариант, в верхней части конденсатосборника и предназначенным для удаления воздуха из пространства конденсатосборника, которое можно условно назвать рабочим. Удаление воздуха из рабочего пространства осуществляют перед началом работы теплообменного устройства. Удаление воздуха из рабочего пространства можно осуществить
различными путями, например, путем наполнения конденсатосборника конденсатом с вытеснением воздуха в окружающее пространство.
Поскольку в процессе удаления конденсата входной конец трубы или патрубка для удаления конденсата погружен в конденсат, одновременно обеспечивается гидрозатвор для пара, что полностью исключает потери пара.
При больших объемах выпускаемой продукции, например, древесностружечных плит, характеризующихся к тому же развитой поверхностью, исключение потерь пара, приносит предприятию значительную экономию энергоресурсов и позволяет снизить себестоимость выпускаемой продукции.
Образующийся конденсат, так же как в известных устройствах может быть возвращен в парогенератор, что еще более повышает экономичность устройства.
Целесообразно, чтобы входное отверстие трубы или патрубка находилось на уровне, обеспечивающем его погружение в конденсат и в процессе накопления конденсата. Такое решение упрощает и без того простую конструкцию конденсатоотводчика, исключая какие-либо клапаны или иные приспособления для открытия отверстия на выходном конце трубы или патрубка для удаления конденсата. В противном случае, пока конденсат не накопится и не перекроет входного отверстия трубы или патрубка, выходное отверстие трубы или патрубка необходимо держать закрытым для исключения потерь пара.
Наиболее оптимальным является вариант, когда входное отверстие трубы или патрубка расположено на уровне, обеспечивающем его погружение в минимально возможное количество конденсата в конденсатосборнике, для чего входной конец трубы или патрубка выполнен скошенным, при этом труба или патрубок упирается в донную часть конденсатосборника. При этом всегда можно обеспечить в конденсатосборнике присутствие определенного количества жидкости, то
есть осуществить гидрозатвор с момента начала работы конденсатоотводчика.
Для отвода конденсата и осуществления гидрозатвора возможно погружение трубы или патрубка для отвода конденсата в любую жидкость. Однако, учитывая тот факт, что, как правило, для экономии ресурсов требуется возвращение конденсата в парогенератор, в качестве упомянутой жидкости предпочтительно использовать конденсат.
Рекомендуется введение в конструкцию конденсатоотводчика датчиков (сигнализаторов) минимального, среднего и наивысшего уровня жидкости в конденсатосборнике.
Конденсатоотводчик может быть снабжен отверстием, закрытым в рабочем состоянии заглушкой, находящимся в нижней части конденсатосборника. Отверстие служит для слива всего конденсата или другой жидкости в процессе очистки конденсатосборника.
Конструкция предлагаемого конденсатоотводчика предельно проста и надежна, так как не содержит никаких подвижных частей. Кроме того, конденсатоотводчик может быть изготовлен собственными силами предприятия, что исключает необходимость приобретения дорогостоящих конденсатоотводчиков зарубежных фирм. Экономия средств от этого в сумме с экономией пара, снижением трудоемкости процесса эксплуатации теплообменного устройства и исключением брака при изготовлении изделия делает полезную модель при ее новизне и существенных отличиях, безусловно, промышленно применимой.
Полезная модель поясняется рисунком, на котором показаны основные конструктивные элементы предлагаемого конденсатоотводчика. Конденсатосборник конденсатоотводчика, представляет собой замкнутую емкость в виде стакана 1. Конденсатоотводчик снабжен патрубком 2 для отвода конденсата, трубой 3 для схода смеси пара и конденсата в конденсатосборник из труб теплообменного аппарата (на рис.не показаны). Кроме того, конденсатоотводчик снабжен технологической
заглушкой 4 и клапаном 5 для отвода воздуха из конденсатосборника. Поз. 6, 7, 8 показаны датчики соответственно минимального, среднего и максимального уровней жидкости в конденсатосборнике. Датчики связаны посредством электрической цепи (на рис. не показана) с системой сигнализации (на рис. не показана). Поз. 9 показан гидрозатвор.
Конденсатоотводчик работает следующим образом:
Перед началом работы конденсатоотводчика из конденсатосборника удаляют воздух посредством клапана 5. Для этого конденсатосборник наполняют конденсатом до уровня выше максимального с вытеснением воздуха через клапан 5 в окружающее пространство.
В процессе работы теплообменного устройства смесь пара и конденсата, сходит по трубе 3 в конденсатосборник. Через патрубок 2 конденсат удаляется из конденсатосборника. Удаление конденсата может осуществляться циклически или непрерывно. Циклическое удаление конденсата можно производить вручную. Непрерывное удаление конденсата происходит в автоматическом режиме. В обоих случаях при удалении конденсата отслеживают минимальное количество воды в конденсатосборнике для сохранения рабочей функции конденсатоотводчика. Для выполнения функции постоянного гидрозатвора в начальный момент работы конденсатоотводчика в конденсатосборнике уже должно быть определенное количество конденсата 9. Для исключения сбоя в работе конденсатоотводчика целесообразно поддерживать средний (с запасом) уровень конденсата в конденсатосборнике.
Для целей слежения предназначены датчики минимального, среднего и максимального уровней жидкости 6, 7, 8, связанные посредством электрической цепи с сигнализаторами.
Сигнализаторы издают сигнал, который может быть световым или звуковым.
По окончании работы теплообменного устройства остаточный конденсат стекает в конденсатосборник. Остаточное количество
конденсата при следующем цикле работы теплообменного устройства может выполнять роль гидрозатвора. Конденсат, образующийся в процессе работы теплообменного устройства, возвращают обратно в парогенератор. Конденсатосборник периодически подвергают очистке, например водой, для слива которой служит отверстие в нижней части конденсатосорника, в процессе работы теплообменного устройства закрытое технологической задвижкой 4.