Доклад на тему конденсатоотводчик

Обновлено: 18.05.2024

Конденсатороотводчики — специальные устройства, предназначенные для автоматического отвода конденсата из паропроводов, когда пар переходит в жидкое состояние из-за охлаждения.

Выпадение конденсата способно ухудшить качество теплопередачи, снизить производительность паропровода и вывести из строя всю систему. Чтобы этого избежать, устанавливаются специальные конденсатоотводчики, своевременно удаляющие жидкость из нагревательной камеры, снижающие расход пара и предотвращающие гидроудары.

Типы конденсатоотводчиков и принцип их действия

По конструкции различают три вида конденсатоотводчиков:

Их принцип работы основывается на удалении пара из неконденсируемых сред для эффективного применения тепловой энергии. Отделенный конденсат протекает через специальный канал и устраняется через пропускное отверстие. Использование этих устройств помогает существенно сэкономить энергетические ресурсы и увеличить КПД оборудования. Их монтируют на магистральных трубопроводах за калориферами и нагревателями.

Термодинамические конденсатоотводчики: особенности и принцип действия

Главным элементом данных устройств является диск. Принцип их работы основывается на выделяемой при закипании конденсата энергии. Диск, расположенный в камере давления, открывает и перекрывает пропускное отверстие. Конденсат поступает по специальному входному каналу, затвор открывается и выпускает жидкость. Когда закипает вода, образуется пар, что приводит к увеличению скорости истечения между седлом и подвижным диском. Из-за этого снижается давление под запорным элементом, и пар возвращает прижимную пластину в исходное состояние. Когда давление приходит в норму, цикл повторяется.

Нет необходимости в настройке или коррекции размеров клапана.
Компактность, малый вес и простота использования при достаточно высокой производительности.
Возможность применения при повышенном давлении, парах высокой температуры.
Коррозионная стойкость и устойчивость к гидравлическим ударам.
Сохранение работоспособности при замерзании.
Ремонтопригодность, простота обслуживания.

Термодинамические конденсатоотводчики также отличаются малыми тепловыми потерями и низкой ценой. Однако, имеются и недостатки. Устройства подобного типа недостаточно устойчиво работают при низком давлении на входе и при высоком противодавлении. Они чувствительны к загрязнению, требовательны к скоростной работе системы (входное давление должно быть как минимум в два раза больше, чем противодавление) и не пропускают неконденсируемые газы.

Особенности поплавковых конденсатоотводчиков

Этот механический тип конденсатоотводчиков появился еще в начале XX века. Он отличается простотой конструкции и основывается на разнице в плотности пара и выпадающего конденсата. У поплавковых конденсатоотводчиков имеется специальный закрытый поплавок, выступающий в качестве силового элемента. Он выталкивается за счет силы Архимеда и открывает седло для отвода скопившегося конденсата.

Чтобы отвод конденсата не был заблокирован неконденсируемыми газами, и не образовывалась угольная кислота, конденсатоотводчики этого типа оснащаются специальным воздушным клапаном. Он располагается в верхней части крышки и открывается при охлаждении конденсатом и газами.

Когда устройство заполняется конденсатом, поплавок поднимается, открывая седло в нижней части прибора. Пар, попадая в конденсатоотводчик, закрывает термостатический воздушный клапан, поплавок опускается и перекрывает выпускное отверстие.

Изделия устойчиво эксплуатируются при небольших нагрузках без изменений в работе при переменных нагрузках и изменения давления.

При монтаже поплавковых конденсатоотводчиков требуется учитывать особенности его конструкции. В изделиях с перевернутым стаканом необходимо всегда иметь воду для гидрозатвора, чтобы пар не выходил через открытый клапан. При работе на установках, подверженных колебанию давления, необходимо установить на входе в конденсатоотводчик обратный клапан.

Поплавковый конденсатоотводчик должен имеет теплоизолированный корпус, если его планируется устанавливать на открытом воздухе.

К недостаткам устройства можно отнести:

Поплавковые конденсатоотводчики обладают гидростатической связью уровня расположения поплавка к закрытию прохода, которая препятствует возникновению пролетного газа.

Принцип работы термостатического конденсатоотводчика для пара

Этот тип устройств работает за счет определения разницы между температуры пара и конденсата. В зависимости от конструктивного исполнения и механизма скорости изменения проходного сечения выделяют три типа термостатических конденсатоотводчиков: сбалансированный по давлению, терможидкостной и биметаллический.

Основная особенность всех устройств этого типа — необходимость в дополнительном охлаждении конденсата на несколько градусов до температуры ниже конденсации перед открытием клапана.

Термостатические клапаны состоят из мембраны, сильфона и золотника. В сильфонной капсуле скапливается жидкость, испаряемая при изменении температуры. При попадании горячего воздуха в конденсатоотводчик происходит нагрев сильфона, за счет чего повышается внутреннее давление. Мембрана растягивается, прижимая золотник к седлу до открытия выходного канала.

Высокая производительность при малом весе и размере устройства.
Во время пуска производится свободный выпуск воздуха.
Легкость эксплуатации и обслуживания.
Компактные размеры.
Стойкость к замерзанию.

Из недостатков выделяется ограниченный срок эксплуатации сильфона, чувствительность к гидравлическим ударам, колебаниям давления. Также термостатические конденсатоотводчики не работают при перегретом паре.

Интересный факт — доля пролетного пара составляет в среднем около 25-30% от общего объема. Это очень большие потери, которые приводят не только к увеличению производственных затрат на получение и химподготовку питательной воды для котла, но и становятся причиной ускоренного старения оборудования и трубопроводов.

В любом случае каждая пароконденсатная система оснащается конденсатоотводчиками, автоматически отводящими конденсат из паровой области. По сути, эти элементы выполняют функцию дренажа паропровода. Удаляют избыток конденсата из системы, чтобы решить сразу несколько проблем — предупредить чрезмерное падение давления из-за уменьшения сечения паропровода перед потребителем, уменьшить риск возникновение гидравлического удара и поддержать теплосодержание пара на всем пути до теплообменного оборудования.

Конденсатоотводчик представляет собой автономный клапан, который автоматически выводит скопившийся конденсат из системы теплообмена без потерь пара и его эффективности. Это обеспечивается разделением всего составляющего на пар и конденсат в арматуре трубопроводного типа. Этот фактор очень важен для предприятий, на которых пар в дальнейшей цепи используется как производственная сила для движущихся механизмов.

Принцип работы некоторых видов конденсатоотводчиков предполагает возможность регулировать расход пара.

Вид агрегата конденсатоотводчика определяется принципом его действия. Они могут функционировать благодаря изменению циклов, скорости и температур, а также поддаваясь механическому воздействию.

Это самый распространенный тип конденсатоотводчиков, идеально подходящий для систем с малым и средним расходом пара. Они просты, надежны и долговечны. Отличаются компактными размерами и доступной ценой. Удобны в обслуживании и ремонте, нечувствительны к гидроударам. Работают благодаря разнице в скоростях перемещения пара и конденсата.

Когда через термодинамический конденсатоотводчик проходит на высокой скорости пар, диск, установленный в элементе, находится в опущенном состоянии. Его просто придавливает к седлу паром за счет большой площади контакта. По мере накапливания конденсата давление над диском падает. Одновременно на него начинает действовать статическое давление скопившейся жидкости и он начинает подниматься, пропуская образовавшийся конденсат. После чего процесс происходит заново.

Преимущество этого типа приборов является возможность использовать их в вертикальном и горизонтальном положении. К термодинамическому типу можно отнести две классификации:

Дисковый конденсатоотводчик. Пар поднимается по более узкому пространству и создает давление, поднимая клапан. При выходе, он расходится на всю площадь и позволяет диску захлопнуть ловушку, опустившись на седло. Оно представлено в виде внешнего и внутреннего кольца. Это предотвращает перетек пара и контролирует его утечку;
Импульсный конденсатоотводчик. Предполагает наличие поршня, закрытие которого контролируется потоком. Имеет преимущество, так как шток можно отрегулировать для уменьшения или увеличения выброса конденсата.

Имеют в чем-то похожую конструкцию, как у предыдущего вида, но принцип действия основан на разности температур пара и конденсата. Здесь за открытие/закрытие отводящего клапана отвечает капсула с специальным составом, реагирующая на нагревание.

В холодном состоянии между диском капсулы и седлом есть зазор, через который выходят конденсат, воздух и неконденсируемые газы. При нагреве паром состав в капсуле расширяется, опуская диск на седло и препятствуя выходу пара. Такая конструкция элемента позволяет использовать термостатический конденсатоотводчик не только для отвода конденсата, но и в качестве воздухоотводчика. Классификация термостатических конденсатоотводов позволяет выбрать материал капсулы:

Сильфон - материал не подходит для работы с непостоянным конденсатом. При этом, не работает корректно при загрязнениях;
Биметалл - материал неустойчив к износу и давлению, поэтому недопустим к работе с перегретым паром.

Принцип работы механического типа конденсатоотводчика отличается преимуществами в сравнении с термодинамическим и термостатическим типом оборудования. На процесс выведения конденсата никак не влияет окружающая среда, погодные условия и другие негативные факторы.
При относительно примитивном устройстве, конденсатоотводчик обеспечивает возможность регулировать необходимое количество конденсата для сброса, их называют поплавковыми конденсатоотводчиками. Как понятно из названия, здесь действует принцип действия поплавка, который при наличии конденсата поднимается, при снижении его уровня опускается, перекрывая выпускной клапан. Принцип действия системы основан на разнице плотности сред.

Поплавковые конденсатоотводчики обеспечивают непрерывный отвод конденсата из теплообменного оборудования, работают на всех типах паропотребляющего оборудования и показывают высокую эффективность в любых режимах. Устойчивы к воздушным пробкам.

Во время пуска системы из холодного состояния в конденсатоотводчик сначала поступает воздух и другие неконденсируемые газы. Они удаляются в конденсатную ветку через встроенный термостатический клапан.

Существует два принципа механического воздействия и оба они основаны на силе выталкивания:

Конденсатоотводчик со свободным поплавком. Внутри устройства находится поплавок, который и является клапаном для спуска сконденсированной воды. При значительном скоплении пар давит на поплавок и перекрывает отверстие спуска. Как только давление пара уменьшается, а выталкивающая сила усиливается за счет увеличения уровня воды, поплавок поднимается и открывает клапан. Преимуществом является множество поверхностей поплавка, которыми он соприкасается с выходом. Это повышает его износостойкость и делает срок службы продолжительным;
Конденсатоотводчик со сферическим поплавком на рычаге. По принципу работы практически не отличаются от вида со свободноплавающим шаром. Однако, за счет фиксации, имеют постоянно одно и то же место соприкосновение. Это провоцирует износ. При этом, рычаг может попадать в область течения и вызывать некорректность в процессе;

Этот вид конденсатоотводчика работает по принципу стакана с газом, поставленного в воду вверх дном. При наполнении паром он стремится вверх, наполненный конденсатом опускается вниз. Такой перевернутый стакан соединен с клапаном, открывающимся при его опускании и закрывающимся при подъеме. Конструкция конденсатоотводчика с перевернутым стаканом нечувствительна к гидравлическим ударам и паровым пробкам, может работать на больших перепадах давлений и позволяет обеспечивать постоянный отвод газов и воздуха.

Но,помимо этого, он не герметичен. Воздух находится среди трех стен конструкции в виде воздушной подушки. Закрытие клапана происходит, когда поплавок всплывает.

Сферические поплавки обеспечивают непрерывный сброс конденсата. Это является существенным преимуществом.

Здесь в качестве рабочего элемента выступает шток клапана, на котором закреплены биметаллические пластины с разным коэффициентом расширения.

Элементы подобраны таким образом, что в холодном состоянии пластины представляют собой плоский диск, который пропускает воздух и конденсат. При нагреве пластины неравномерно расширяются и изгибаются, перемещая шток на закрытие и препятствуя выходу пара. Благодаря чему биметаллический конденсатоотводчик может использоваться в качестве воздухоотводчика. Кроме того, этот вид подходит для установки на паропроводах перегретого пара, так как элемент конструктивно состоит из материалов, выдерживающих высокие температуры.

Принцип работы конденсатоотводчика на паропроводах предполагает агрессивные условия использования. Элементы оборудования постоянно контактируют с влагой и подвергаются механическому воздействию. Поэтому необходимо тщательно подбирать вид и классификацию. Только так можно обеспечить эффективную и безопасную работу паропроводных систем. В этом вам поможет наш специалист, который ориентируется в функционале всех конденсатоотводчиков и их производительных возможностях.

Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного и интересного.

Водопровод и канализация

Насосные станции и очистные сооружения

Канализационные

Водопроводные

Пожарные

Принцип работы конденсатоотводчика

Процесс выпадения конденсата встречается довольно часто в самых различных сферах. Зачастую он становится причиной появления коррозии на металле, а также грибков и многих других проблем. Именно поэтому инженеры при проектировании различных систем и конструкций предусматривают включение специального элемента, который будет отвечать за отвод конденсата. В теплообменниках, как правило, устанавливают конденсатоотводчик. Рассмотрим все его особенности подробнее.

Содержание

Что такое конденсатоотводчик

Конденсатоотводчик – специальная промышленная труба, предназначение которой связано с отводом конденсата водяного пара в автоматическом режиме. Процесс образования конденсата может быть связан с потерей тепла в теплообменнике и различных нагревательных устройств.

Зачем этот элемент необходим в различных системах? Все достаточно просто – образующийся конденсат может стать причиной появления гидроударов. В свою очередь гидроудары становятся причиной потери тепловой мощности и ухудшения качества создаваемого пара.

Основные критерии выбора подобного устройства следующие:

Есть ли в системе функция автоматического отвода воздуха.
Насколько может упасть показатель коэффициента полезного действия всей системы в случае установки конденсатоотводчика.

Кроме этого можно выделить классификацию устройства по принципу действия. Выделяют три основные группы:

Термодинамические.
Механические.
Термостатические.

В продаже можно встретить и комбинированные варианты исполнения, которые в последнее время пользуются весьма большой популярностью.

Термодинамические конденсатоотводчики

Большое распространение получили термодинамические конденсатоотводчики. Принцип их работы заключается в нижеприведенных моментах:

Основной принцип заключается в разнице скорости прохождения пара и конденсата в зазоре между созданным диском и седлом.
На момент прохождения конденсата из-за более низкой скорости происходит поднимание диска.
Как только происходит поступление пара в устройство с большей скоростью, чем у конденсата, диск падает обратно в седло. Падение седла обуславливается падением статического давления в конструкции.
Из-за того, что пар подается непрерывным потоком, диск будет находится в закрытом положении постоянно. Это обуславливается создаваемым давлением в системе.
Конденсат представлен жидкостью, выпадение которого становится причиной давления в системе. Как только сила, которая давит на диск уменьшается, он приподнимается и происходит отведение выпадающего конденсата.

Особенности данной конструкции определяют ее простоту и надежность. Поэтому ее многие устанавливают в системе подачи пара.

Преимущества и недостатки рассматриваемого типа конденсатоотводчиков

При подаче пара сила давления может достигать весьма больших показателей. Кроме этого не стоит забывать о том, что пар нагревается до весьма высокой температуры. Преимуществами подобной конструкции назовем нижеприведенные моменты:

Высокая прочность. Создаваемый корпус может выдерживать существенно давление.
Компактность. Отсутствие сложных подвижных или иных элементов определяет небольшие размеры конденсатоотводчика.
Высокая эффективность. Несмотря на то, что устройство простое, оно эффективно. Конденсат удаляется практически сразу после образования.
Нет необходимости проводить регулировку этого элемента конструкции. Зачастую в системе подачи пара выдерживаются постоянные показатели давления. Однако есть вероятность и их смены. Даже при падении давления, изменении параметров пара и в иных случаях устройство не теряет своей эффективности.
Возможность применения при перегретом паре. Температура пара может превышать показатель 100 градусов Цельсия. При изготовлении конденсатоотводчика используются материалы, которые могут выдерживать воздействие довольно высоких температур.
Система не подвержена воздействию низких температур.

Большинство вариантов исполнения обладают высокой надежностью в эксплуатации, и они просты в обслуживании, а также не чувствительны к гидравлическим ударам, что часто возникает в случае выпадения большого количества конденсата.

Однако есть и несколько основных недостатков:

Принцип работы определяет высокую вероятность потери пролетного пара. Другими словами, некоторые конденсатоотводчики снижают КПД всей системы.
Низкий показатель давления в системе может существенно понизить эффективность рассматриваемого устройства.
Есть небольшой риск того, что диск будет заперт воздухом при пуске всей системы. Во время пуска может образоваться воздушный карман, который станет причиной снижения эффективности работы конденсатоотводчика.

Поэтому при выборе рассматриваемого термодинамического конденсатоотводчика следует учесть его достоинства и недостатки.

Механический поплавковый конденсатоотводчик

Кроме этого можно провести установку конденсатоотводчика механического типа. Его принцип действия следующий:

Работа конструкции основана на действии выталкивающей силы, которая поднимает поплавок при росте уровня конденсата в устройстве.
У конструкции есть постоянный гидрозатвор, перекрывающий ход для пара. Располагается он выше уровня проходного отверстия.
В верхней части корпуса имеется термостатический клапан.

При образовании большого количества конденсата уровень поплавка повышается, который затем открывает отводящее отверстие. Для того чтобы поплавок не стал причиной повышения давления в системе в верхней части разместили воздухоотводчик.

Достоинства и недостатки поплавкового конденсатотводчика

К достоинствам конденсатоотводчика механического типа с поплавком можно отнести:

Конструкция отводит не только конденсат, но и образующиеся карманы воздуха. Именно поэтому устройство обладает повышенной эффективностью.
Устройство может работать без остановки. Высокая производитель не идет в разрез с надежностью. Поплавковый элемент может выдерживать эксплуатацию в течение многих лет.
Система справляется с довольно большим количеством конденсата. Поэтому она устанавливается в системе, где возможна потеря большого количества тепла, в результате чего и будет образовываться конденсат.
Температура рабочей среды может варьировать в достаточно большом диапазоне. Пар нагревается до температуры более 100 градусов Цельсия, иначе пройдет процесс его преобразования в жидкость.
В корпусе нет трущихся элементов, что определяет длительный срок службы. Также некоторые модели можно охарактеризовать высоким показателем ремонтопригодности.

Однако есть и несколько недостатков. Основным можно назвать то, что клапан может быстро засорятся при попадании даже небольшого количества мусора. Если поплавковый элемент выйдет из строя, то конденсатоотводчик будет постоянно находится в закрытом состоянии. Подобная проблема может привести к разрыву трубопровода.

Термостатический конденсатоотводчик биметаллического типа

Работа некоторых конденсатоотводчиков основана на воздействии температуры на различные материалы. К особенностям термостатических устройств можно отнести нижеприведенные моменты:

Конструкция имеет несколько пластик, каждая состоит из двух слоев металла. При изготовлении пластин используют металлы с различным коэффициентом теплового расширения.
Из-за применения двух материалов при изготовлении пластин этот элемент называют биметаллическим. Его соединяют с отводящим клапаном. Под действием температуры пластины начинают изгибаться, оказывая воздействие на клапан.
Пар и конденсат имеют различную температуру. Именно поэтому при повышении количества конденсата разница в температуре будет высокой.

Так при снижении температуры происходит открытие отводящего клапана, когда количество конденсата снижается, происходит его закрытие.

Достоинства и недостатки термостатического устройства

У рассматриваемого устройства есть достоинства и недостатки. К достоинствам отнесем следующие моменты:

Высокая эффективность обеспечивается при установке практически в любом положении.
Небольшие габариты и вес. Устройство обладает компактными размерами, поэтому могут устанавливаться в различных системах.
Тихая работа. Отсутствие подвижного элемента определяет то, что отвод конденсата происходит практически бесшумно.
Есть возможность применения при высоком давлении.
Конденсат выходит при практически полном охлаждении.

Однако есть и существенные недостатки. К ним отнесем:

Из-за длительного воздействия повышенной влажности пластины могут покрываться коррозией. Коме этого отметим тот момент, что не стоит забывать и о показателе усталости металла. Поэтому срок службы конструкции существенно ниже чем у многих других.
Невысокая устойчивость к загрязнениям. Из-за близкого расположения отдельных пластин они могут прилипать друг к другу и клапан перестанет работать правильно.
При переменном расходе конденсата эффективность конденсатоотводчика невысокая.

При выборе подобного устройства следует уделить внимание на то, какой материал используется при их изготовлении. Постоянный контакт с паром становится причиной образования коррозии на материале, который не имеет специальной защиты.

В заключение отметим, что в продаже есть большое количество различных вариантов исполнения конденсатоотводчика. Выбор проводится согласно тому, какими характеристиками обладает система.

Конденсатоотводчик - это автоматический клапан, назначение которого пропускать конденсат и не пропускать пар. В английском языке термин "конденсатоотводчик" звучит как "steam trap", что можно перевести как "ловушка пара"; по-испански "purgador de condensado" переводится как "очиститель от конденсата". Оба иностранных названия не менее точно отражают смысл назначения устройства, как и в русской интерпретации, однако термин steam trap уже в названии характеризует подход к проблеме, определяя, что основным назначением конденсатоотводчика является экономия пара. До сих пор можно услышать устаревший термин "конденсатный горшок", скорее отражающий внешний вид устройства и конструкцию, нежели функциональное назначение прибора.

Конденсатоотводчики: применение

Принципиально можно выделить два типа применения конденсатоотводчиков:

отвод конденсата от теплообменного оборудования (змеевики, калориферы, скоростные и емкостные подогреватели, стерилизаторы, пароспутники и пр.);
отвод конденсата от паропроводов (основные и вспомогательные паропроводы, паровые коллекторы, сепараторы пара).

При отводе конденсата от теплообменников, необходимо, чтобы пар, сконденсировавшись и таким образом, передав нагреваемой среде скрытую теплоту парообразования, был удален из теплообменника. Если не использовать конденсатоотводчик на выходе теплообменного аппарата, то часть пара, не успевшая сконденсироваться, выйдет из теплообменника в виде так называемого пролетного пара и может быть безвозвратно потеряна. Если пролетный пар не использовать, то процесс нагрева является крайне неэффективным, потому что потери пролетного пара порой могут достигать 20% и более. Таким образом, конденсатоотводчик способствует энергосбережению. Пролетный пар провоцирует гидроудары в конденсатных линиях. Работа конденсатоотводчика заключается в гидравлическом разделении паровой и конденсатной сторон.

Отвод конденсата из паропроводов необходим для эффективной и безопасной транспортировки пара. Конденсат в паропроводах с насыщенным паром неизбежно присутствует, он образуется за счет теплопотерь на стенках трубы. Наличие большого количества конденсата в паропроводе вызывает гидравлические удары, ограничивает пропускную способность паропровода и ускоряет коррозию и эрозию. Если не применять конденсатоотводчики, а дренировать конденсат другими способами (например, приоткрытым вентилем), то в большинстве случаев подобные способы снижают эффективность эксплуатации паропроводов, так как часть пара безвозвратно теряется, выходя вместе с конденсатом.

Конденсатоотводчик является чрезвычайно ответственным устройством, от качества его работы зависит не только эффективность работы пароконденсатной системы, но также и ее безопасная эксплуатация. Именно поэтому требования, предъявляемые к конденсатоотводчику, традиционно высоки. Часто конденсатоотводчики работают в крайне неблагоприятных для трубопроводной арматуры условиях, среди которых: переменный расход, высокий перепад давления, высокая температура, наличие загрязнений в рабочей среде, работа сразу с несколькими средами (пар, конденсат, воздух). Для сохранения работоспособности в течение длительного времени, конденсатоотводчики должены обладать выдающимися характеристиками. Многообразие технических условий в тепловых процессах, требующих применения конденсатоотводчиков, обусловило необходимость использования нескольких типов конденсатоотводчиков в зависимости от конкретного приложения. Именно поэтому не существует универсального конденсатоотводчика, одинаково подходящего для всех процессов. На рисунке ниже приведены лишь некоторые модели из довольно большого многообразия конденсатоотводчиков, предлагаемых на рынке трубопроводной арматуры. Здесь приведены некоторые типовые заблуждения, касающиеся подхода к выбору конденсатоотводчиков.

Конденсатоотводчики различных типов и исполнений.

Наиболее распространенные типы конденсатоотводчиков, конструкция, принципы действия, особенности:

Читайте также: