Отвод воздуха, теплопотери и обзор стандартов по трубопроводам

Удаление воздуха и других неконденсирующихся газов из паровых систем, а также обеспечение надлежащей теплоизоляции, имеют решающее значение для эффективности, безопасности и производительности паровой установки.

#Отвод воздуха

Когда после периода остановки пар впервые подается в трубопровод, труба заполнена воздухом. Дополнительные количества воздуха и других неконденсирующихся газов также поступают вместе с паром, хотя их доля обычно очень мала по сравнению с самим паром. Когда пар конденсируется, эти газы накапливаются в трубопроводах и теплообменниках. Необходимо предусматривать меры для их отвода. Если воздух не удалять, это приведет к длительному прогреву и снижению эффективности установки и технологического процесса. Воздух в паровой системе также влияет на температуру системы. Он создает собственное давление, которое суммируется с давлением пара, формируя общее давление. Поэтому фактические давление и температура паровоздушной смеси будут ниже, чем это показывает манометр. Еще важнее влияние воздуха на теплопередачу. Слой воздуха толщиной всего 1 mm может оказывать такое же сопротивление теплопередаче, как слой воды толщиной 25 μm, слой железа толщиной 2 mm или слой меди толщиной 15 mm. Поэтому удаление воздуха из любой паровой системы крайне важно. Автоматические воздухоотводчики для паровых систем (работающие по тому же принципу, что и термостатические конденсатоотводчики) следует устанавливать выше уровня конденсата, чтобы к ним могли поступать только воздух или паровоздушные смеси. Лучшее место их установки - конец паровой магистрали, как показано на Figure 10.5.1. Сброс из воздухоотводчика должен отводиться в безопасное место. На практике для этого можно использовать линию конденсата с уклоном в сторону вентилируемого сборника.

#Снижение теплопотерь

Даже после прогрева паровой магистрали пар будет продолжать конденсироваться из-за потерь тепла излучением. Скорость конденсации зависит от температуры пара, температуры окружающей среды и эффективности изоляции трубопровода. Чтобы система распределения пара работала эффективно, необходимо принять соответствующие меры, обеспечивающие снижение теплопотерь до экономически оправданного минимума. Наиболее экономичная толщина изоляции зависит от нескольких факторов:

• Стоимость монтажа.
• Количество тепла, переносимого паром.
• Размер трубопровода.
• Температура трубопровода. При теплоизоляции наружных трубопроводов необходимо учитывать влажность и скорость ветра. Эффективность большинства теплоизоляционных материалов зависит от крошечных воздушных ячеек, удерживаемых в матрице инертного материала, например минеральной ваты, стекловолокна или силиката кальция. В типовых установках используют стекловолокно в алюминиевой оболочке, минеральную вату в алюминиевой оболочке и силикат кальция. Важно, чтобы изоляционный материал не был сжат и не намокал. Достаточная механическая защита и гидроизоляция особенно важны на открытом воздухе. Теплопотери от паровой трубы к воде или к влажной изоляции могут быть в 50 раз больше, чем от той же трубы к воздуху. Особое внимание следует уделять защите паропроводов, проходящих через переувлажненный грунт или каналы, которые могут подвергаться затоплению. То же относится к защите изоляции от повреждений лестницами и прочими предметами, чтобы предотвратить проникновение дождевой воды. Важно изолировать все горячие части системы, за исключением предохранительных клапанов. Это относится ко всем фланцевым соединениям на магистралях, а также к клапанам и другим фитингам. Раньше было принято срезать изоляцию по обе стороны от фланцевого соединения, чтобы оставить доступ к болтам для технического обслуживания. Это эквивалентно оставлению примерно 0.5 m неизолированной трубы. К счастью, сейчас широко доступны готовые теплоизоляционные кожухи для фланцевых соединений и клапанов. Обычно они оснащаются крепежом, благодаря чему их можно легко снять для доступа при техническом обслуживании.

#Расчет теплопередачи

Расчет теплопотерь трубопроводов может быть очень сложным и трудоемким и предполагает наличие малодоступных данных о толщине стенки трубы, коэффициентах теплопередачи и различных производных константах, которых на практике обычно нет под рукой. Вывод этих формул выходит за рамки данного Module, но подробную информацию можно легко найти в любом хорошем учебнике по термодинамике. Кроме того, современному инженеру доступно множество программных средств. Поэтому теплопотери труб можно легко определить, используя Table 10.5.1 и простое уравнение (Equation 2.12.2). Таблица предполагает температуру окружающей среды от 10 до 21°C и учитывает теплопотери неизолированных горизонтальных труб разных размеров с паром при различных давлениях.

#Table 10.5.1 Тепловыделение труб

Примечание: тепловыделение неизолированных горизонтальных труб при температуре окружающей среды от 10°C до 20°C и неподвижном воздухе

#Соответствующие британские и международные стандарты

Для обозначения технически эквивалентных стандартов (=) и связанных стандартов (≠) соответственно используются символы.

#Table 10.5.2

#Итоги

Подводя итог Block Распределение пара из The Steam and Condensate Loop, можно использовать следующий контрольный перечень, чтобы убедиться, что система распределения пара будет работать эффективно и результативно: