Потери энергии в конденсатоотводчиках

По этой теме опубликовано много неточной и вводящей в заблуждение информации. В этом материале приводятся чёткие и точные сведения об энергопотреблении различных типов конденсатоотводчиков.

#Термостатические конденсатоотводчики

При нормальных рабочих условиях термостатический конденсатоотводчик удерживает конденсат до тех пор, пока он не охладится до определённой температуры. Пар не доходит до основного клапана, поэтому видимых потерь пара нет.

Однако затопление оборудования конденсатом может приводить к снижению производительности. Время работы может увеличиваться, либо могут потребоваться дополнительные нагреватели или дополнительные поверхности нагрева. Потребление пара может возрасти, хотя это и не будет выглядеть как энергопотребление, напрямую связанное с конденсатоотводчиком.

В некоторых случаях может предусматриваться охлаждающая ножка, чтобы паровое пространство оставалось свободным от конденсата. При этом энергия теряется через излучение от охлаждающей ножки и корпуса конденсатоотводчика. Само по себе это создаёт дополнительную нагрузку по конденсату, но живой пар через конденсатоотводчик не проходит.

Ситуация может измениться при отсутствии нагрузки. Теплопотери от корпуса конденсатоотводчика охлаждают окружающий элемент конденсат, после чего он открывается. Небольшое количество конденсата сбрасывается и затем заменяется паром. Однако из-за гистерезиса элемент ещё не успевает отреагировать, и происходит потеря живого пара. Лабораторные испытания показывают типичные потери до 0.5 кг/ч.

Парадоксально, но в холодных наружных условиях теплопотери от конденсатоотводчика возрастают, и утечка пара через него становится менее вероятной. Любая попытка теплоизолировать термостатический конденсатоотводчик приведёт к серьёзной задержке его открытия. В результате возникнет сильное затопление конденсатом, поэтому теплоизоляция для термостатических конденсатоотводчиков не рекомендуется.

#Механические конденсатоотводчики

Поплавково-термостатический конденсатоотводчик - ещё один пример устройства, в котором клапан и седло в нормальных условиях заполнены конденсатом, поэтому потерь пара через конденсатоотводчик нет. С другой стороны, поплавково-термостатический конденсатоотводчик сравнительно велик по размеру, и могут наблюдаться заметные потери от корпуса из-за излучения. Следует также упомянуть термостатический воздухоотводчик, установленный в этом типе конденсатоотводчика. Он расположен в паровом пространстве выше уровня воды в конденсатоотводчике. После удаления первоначального воздуха он обычно остаётся плотно закрытым, и потерь из этого источника не возникает.

Поплавково-термостатический конденсатоотводчик можно теплоизолировать для уменьшения теплопотерь, и это не повлияет на его работу. Теплоизоляция обычно рекомендуется для наружных установок, чтобы уменьшить риск повреждения при замерзании, когда подача пара может быть отключена.

Конденсатоотводчик с перевёрнутым стаканом, напротив, имеет удивительно мало общего с поплавковым типом. Он закрывается, когда пар поступает внутрь и через пузырение попадает в стакан, придавая ему плавучесть. Конденсатоотводчик не откроется, пока этот пар не рассеется. Это происходит потому, что пар уходит через отверстие в стакане, которое служит воздухоотводчиком. Пар собирается в верхней части самого конденсатоотводчика, и когда основной клапан открывается, этот пар выпускается.

Лабораторные испытания снова показывают потери порядка 0.5 кг/ч для конденсатоотводчиков размером ½" в этих условиях малой нагрузки. Однако дополнительно присутствуют потери излучением от корпуса, которые могут быть довольно значительными. Иногда рекомендуется теплоизоляция, но теплопотери и соответствующее образование конденсата будут примерно такими же, как у поплавкового конденсатоотводчика аналогичного размера.

#Термодинамические конденсатоотводчики

Именно этот тип конденсатоотводчиков привлёк наибольшее внимание в контексте потерь пара.

Принцип работы основан на том, что конденсат приближается к температуре пара, образует вторичный пар на отверстии и вызывает закрытие конденсатоотводчика. Это происходит при наличии конденсата на входной стороне, и заполненный жидкостью клапан снова означает, что потерь через конденсатоотводчик быть не может. Однако конденсатоотводчик будет периодически открываться по мере потери тепла крышкой.

При отсутствии нагрузки, то есть когда конденсат образуется только из-за теплопотерь в трубопроводе перед конденсатоотводчиком, конденсат на входной стороне может полностью испариться, и тогда для закрытия конденсатоотводчику потребуется небольшое количество живого пара. Многое зависит от условий окружающей среды, но потери обычно составляют около 0.5 кг/ч и могут удваиваться в суровую погоду. С другой стороны, такие потери можно уменьшить примерно вдвое, просто установив теплоизолирующий колпак на верхнюю крышку.

Важно помнить, что эти потери исчезают по мере увеличения нагрузки по конденсату, тогда как потери излучением у такого конденсатоотводчика минимальны из-за его малых размеров. Независимые испытания показали, что потери излучением составляют не более 0.25 кг/ч, что как минимум в четыре раза меньше, чем у конденсатоотводчиков с перевёрнутым стаканом аналогичного размера.

Следует упомянуть и вводящие в заблуждение цифры, которые приводятся некоторыми источниками. Их происхождение связано с испытаниями большого числа термодинамических конденсатоотводчиков одновременно. Некоторые испытания проводились при температуре минус 45°C, и при этом измерялись суммарные потери пара. Эффект испытаний при необычно низких температурах и в условиях отсутствия нагрузки заключался в создании ускоренного ресурсоиспытания. Потери через небольшое число дефектных конденсатоотводчиков усредняются, и получается кривая, показывающая рост потерь со временем. Как уже отмечалось, термодинамический конденсатоотводчик отличается большой простотой: он либо работает правильно, либо выходит из строя. Поэтому утверждение о переменных потерях полностью вводит в заблуждение и принципиально ошибочно.

#Сравнение

Количественно оценить энергетические потребности конденсатоотводчиков непросто. Энергия может теряться через конденсатоотводчик, но это может зависеть от нагрузки. Энергия теряется и через излучение от корпуса, однако эти потери можно существенно уменьшить теплоизоляцией. Таблица 11.15.1 суммирует энергетические особенности различных конденсатоотводчиков размером ½" при 5 бар изб. Очевидно, конденсатоотводчики различаются по размеру и характеристикам, поэтому приведённые значения следует рассматривать только как ориентировочные. Назначение таблицы 11.15.1 не в том, чтобы доказать, что один тип конденсатоотводчика немного эффективнее другого. Она лишь показывает, что конденсатоотводчики потребляют минимальное количество энергии. Потери становятся существенными только тогда, когда конденсатоотводчики неисправны. Поэтому главное - сочетать правильный выбор, проверку и техническое обслуживание, чтобы обеспечить надёжность. При грамотном подходе затраты и потери пара будут сведены к минимуму.