شبکه بخار و زهکشی
مسائل مربوط به ساختار، طرح و عملکرد یک سیستم توزیع بخار، از جمله نقاط تخلیه میعانات و خطوط انشعاب، اجتناب از چکش آبی و استفاده از جداکننده ها و صافی ها برای تهویه بخار.
معرفی شبکه های بخار و زهکشی
در طول طول یک بخار اصلی، مقداری گرما به محیط منتقل می‌شود و این به پارامترهای شناسایی شده در بلوک 2 - 'مهندسی بخار و انتقال حرارت' بستگی دارد و در معادله 2.5.1 آورده شده است.
معادله 2.5.1
در سیستم های بخار، این اتلاف انرژی نشان دهنده ناکارآمدی است و بنابراین لوله ها برای محدود کردن این تلفات عایق بندی می شوند. کیفیت یا ضخامت عایق هر چه باشد، همیشه سطحی از اتلاف حرارت وجود خواهد داشت و این باعث می شود که بخار در طول عایق متراکم شود.
لوله باز کنی در دماند
تأثیر عایق در ماژول 10.5 مورد بحث قرار گرفته است. این ماژول بر روی دفع میعانات اجتناب ناپذیر تمرکز می کند، که اگر حذف نشود، انباشته شده و منجر به مشکلاتی مانند خوردگی، فرسایش و چکش آب می شود.
علاوه بر این، بخار با جذب قطرات آب مرطوب می شود که پتانسیل انتقال حرارت آن را کاهش می دهد. اگر اجازه انباشته شدن آب داده شود، سطح مقطع موثر لوله کاهش می یابد و سرعت بخار می تواند بالاتر از حد توصیه شده افزایش یابد.
طرح لوله کشی
این روش مهندسی خوبی است که در صورت امکان، اصلی باید با سقوط حداقل 1:100 (1 متر سقوط به ازای هر 100 متر دویدن)، در جهت جریان بخار نصب شود. این شیب تضمین می کند که گرانش، و همچنین جریان بخار، به حرکت میعانات به سمت نقاط تخلیه کمک می کند که میعانات ممکن است به طور ایمن و موثر حذف شوند (شکل 10.3.1 را ببینید).
10.3.1 نصب بخار معمولی
نقاط تخلیه
نقطه تخلیه باید اطمینان حاصل کند که میعانات می تواند به تله بخار برسد. بنابراین باید به طراحی و محل زهکشی توجه دقیق داشت.
همچنین باید به باقی ماندن میعانات در لوله اصلی بخار در هنگام خاموش شدن، زمانی که جریان بخار متوقف می شود، توجه کرد. گرانش اطمینان حاصل می کند که آب (معمولا) در امتداد لوله های شیبدار جریان می یابد و در نقاط پایین سیستم جمع می شود. بنابراین تله های بخار باید در این نقاط پایین نصب شوند.
مقدار میعانات تشکیل شده در یک بخار بزرگ در شرایط راه اندازی کافی است تا نیاز به ارائه نقاط تخلیه در فواصل 30 متر تا 50 متر و همچنین نقاط کم طبیعی مانند در پایین لوله های بالارونده باشد.
در حالت عادی، بخار ممکن است با سرعت 145 کیلومتر در ساعت در امتداد اصلی جریان داشته باشد و میعانات را به همراه خود بکشد. شکل 10.3.2 یک لوله تخلیه 15 میلی متری را نشان می دهد که مستقیماً به پایین یک اصلی متصل است.
10.3.2 جیب را خیلی کوچک بگیرید
اگرچه لوله 15 میلی متری ظرفیت کافی دارد، اما بعید است که بخش عمده ای از میعانات در حال حرکت در امتداد لوله اصلی را با سرعت بالا جذب کند. این ترتیب بی اثر خواهد بود.
راه حل مطمئن تر برای حذف میعانات در شکل 10.3.3 نشان داده شده است. خط تله باید حداقل 25 تا 30 میلی متر از پایین جیب برای شبکه های بخار تا 100 میلی متر و حداقل 50 میلی متر برای شبکه های بزرگتر باشد. این اجازه می دهد تا فضای زیر برای هر گونه کثیفی و رسوب ته نشین شود.
10.3.3 جیب تله با اندازه مناسب
پایین جیب ممکن است دارای یک فلنج قابل جابجایی یا شیر دمنده برای اهداف تمیز کردن باشد.
ابعاد جیب تخلیه توصیه شده در جدول 10.3.1 و در شکل 10.3.4 نشان داده شده است.
جدول 10.3.1 ابعاد جیب تخلیه توصیه شده
قطر شبکه - D قطر جیب - d1 عمق جیب - d2
تا 100 میلی متر nb d1 = D حداقل d2 = 100 میلی متر
125 - 200 میلی متر nb d1 = 100 میلی متر حداقل d2 = 150 میلی متر
250 میلی متر و بالاتر d1 > D / 2 حداقل d2 = D
ابعاد جیب تخلیه توصیه شده
چکش آبی و اثرات آن
واترهامر صدایی است که در اثر برخورد میعانات گازی با سرعت بالا به اتصالات لوله کشی، کارخانه و تجهیزات ایجاد می شود. این چند پیامد دارد:
از آنجایی که سرعت میعانات بیشتر از حد معمول است، اتلاف انرژی جنبشی بالاتر از حد معمول است.
آب متراکم و غیرقابل تراکم است، بنابراین اثر "بالشتک" زمانی که گازها با موانع مواجه می شوند وجود ندارد.
انرژی موجود در آب در برابر موانع موجود در سیستم لوله کشی مانند شیرها و اتصالات تلف می شود.
10.3.5 تشکیل آب حلزونی "جامد".
نشانه های چکش آبی شامل صدای کوبیدن و شاید حرکت لوله است.
در موارد شدید، چکش آب ممکن است تجهیزات خط لوله را با اثر تقریباً انفجاری شکسته و در نتیجه از دست دادن بخار زنده در شکستگی، منجر به وضعیت بسیار خطرناکی شود.
طراحی، نصب و نگهداری مهندسی خوب از چکش آب جلوگیری می کند. این عمل بسیار بهتر از تلاش برای مهار آن با انتخاب مواد و درجه بندی فشار تجهیزات است.
معمولاً منابع چکش آب در نقاط پایین در لوله کشی ایجاد می شود (شکل 10.3.6 را ببینید). چنین مناطقی ناشی از:
افتادگی در خط، شاید به دلیل شکست پشتیبانی.
استفاده نادرست از کاهنده های متحدالمرکز (شکل 10.3.7 را ببینید) - همیشه از کاهنده های غیرعادی با سطح صاف در پایین استفاده کنید.
نصب نادرست صافی - آنها باید با سبد کناری نصب شوند.
زهکشی ناکافی خطوط بخار.
عملکرد نادرست - باز کردن سریع شیرها در هنگام راه اندازی هنگامی که لوله ها سرد هستند.
10.3.6 منابع بالقوه چکش آب
به طور خلاصه، امکان چکش آب با موارد زیر به حداقل می رسد:
نصب خطوط بخار با ریزش تدریجی در جهت جریان، و با نصب نقاط تخلیه در فواصل منظم و در نقاط پایین.
نصب شیرهای چک بعد از همه تله‌های بخار که در غیر این صورت به میعانات اجازه می‌دهد در طول خاموشی به خط بخار یا کارخانه برگردد.
دریچه های جداسازی را به آرامی باز کنید تا به هرگونه میعانات موجود در سیستم اجازه دهید قبل از اینکه بخار با سرعت بالا جمع شود، به آرامی از طریق تله های تخلیه جریان یابد. این امر به ویژه در راه اندازی اهمیت دارد.
10.3.8 خط شعبه
خطوط انشعاب معمولاً بسیار کوتاهتر از خطوط بخار هستند. بنابراین، به عنوان یک قاعده کلی، به شرطی که طول خط انشعاب بیش از 10 متر نباشد و فشار در لوله اصلی کافی باشد، می توان لوله را با سرعت 25 تا 40 متر بر ثانیه اندازه گرفت و نه نگران کاهش فشار باشید
جدول 10.2.4 "ظرفیت های خط لوله بخار اشباع برای سرعت های مختلف" در ماژول 10.2 در این تمرین مفید خواهد بود.لوله باز کنی در دماند
اتصالات خطوط انشعابی
اتصالات خط انشعاب گرفته شده از بالای خط اصلی خشک ترین بخار را حمل می کنند (شکل 10.3.8). اگر اتصالات از کنار، یا حتی بدتر از پایین (مانند شکل 10.3.9 (الف)) گرفته شود، می توانند میعانات و زباله ها را از لوله اصلی بخار بپذیرند. نتیجه این است که بخار بسیار مرطوب و کثیف به تجهیزات می رسد که در کوتاه مدت و بلند مدت بر عملکرد تأثیر می گذارد.
دریچه شکل 10.3.9 (ب) باید تا حد امکان نزدیک به خروجی قرار گیرد تا میعانات موجود در خط انشعاب به حداقل برسد، در صورتی که احتمال دارد کارخانه برای هر دوره طولانی تعطیل شود.
10.3.9 برخاستن با بخار
رها کردن پا
نقاط پایین نیز در خطوط شاخه رخ خواهد داد. متداول ترین آن، یک لنگه افت نزدیک به یک شیر جداکننده یا یک شیر کنترل است (شکل 10.3.10). میعانات می تواند در سمت بالادست دریچه بسته جمع شود و سپس با باز شدن مجدد شیر با بخار به جلو رانده شود - در نتیجه یک نقطه تخلیه با مجموعه تله بخار درست قبل از صافی و شیر کنترل عمل خوبی است.
10.3.10 دیاگرام پایه قطره ای که بخاری واحد را تامین می کند
زمین بالارونده و زهکشی
مواقع زیادی وجود دارد که یک بخار اصلی باید در سطح بالارونده اجرا شود، یا مواردی وجود دارد که خطوط خطوط آن را غیرعملی می‌کند تا لوله را با ریزش 1:100 که قبلاً پیشنهاد شده بود، غیرعملی کند. در این شرایط، میعانات گازی باید به سمت سرازیری و خلاف جریان بخار تشویق شوند. روش خوب این است که لوله را با سرعت بخار کم که بیش از 15 متر بر ثانیه نباشد اندازه گیری کنید، خط را با شیب کمتر از 1:40 اجرا کنید و نقاط تخلیه را در فواصل حداکثر 15 متری نصب کنید (نگاه کنید به شکل 10.3.11).
هدف این است که از افزایش ضخامت لایه میعانات در کف لوله تا جایی که بتوان قطرات را توسط جریان بخار جمع کرد، جلوگیری کرد.
10.3.11 گرادیان معکوس در بخار اصلی
جدا کننده های بخار
دیگ های بخار بسته بندی شده مدرن ظرفیت تبخیر زیادی نسبت به اندازه خود دارند و ظرفیت محدودی برای مقابله با بارهای در حال تغییر دارند. علاوه بر این، همانطور که در بلوک 3 «دیگ بخار» بحث شد، شرایط دیگری مانند . . .
تصفیه آب تغذیه شیمیایی و/یا کنترل TDS نادرست
اوج بارهای گذرا در سایر نقاط کارخانه
. . . می تواند باعث پرایمینگ و انتقال آب دیگ به داخل شبکه بخار شود.
جداکننده ها، همانطور که در قسمت برش در شکل 10.3.12 نشان داده شده است، ممکن است برای حذف این آب نصب شوند.
10.3.12 برش بخش جداکننده
به عنوان یک قاعده کلی، در صورتی که سرعت در لوله کشی در محدوده معقول باشد، جداکننده ها به اندازه خط خواهند بود. (جداکننده ها به تفصیل در ماژول 12.5 مورد بحث قرار گرفته اند)
یک جداکننده هم قطرات آب را از دیواره های لوله و هم مه معلق موجود در خود بخار را حذف می کند. وجود و اثر چکش آب را می توان با نصب جداکننده در یک بخار اصلی ریشه کن کرد و اغلب می تواند هزینه کمتری نسبت به افزایش اندازه لوله و ساختن پاکت های تخلیه داشته باشد.
قبل از شیرهای کنترلی و فلومترها یک جداکننده توصیه می شود. همچنین عاقلانه است که جداکننده را در جایی که یک بخار اصلی از بیرون وارد ساختمان می شود، نصب کنید. این اطمینان حاصل می کند که هر گونه میعانات تولید شده در سیستم توزیع خارجی حذف شده و ساختمان همیشه بخار خشک دریافت می کند. این در جایی که مصرف بخار در ساختمان نظارت می شود و هزینه آن محاسبه می شود به همان اندازه مهم است.
صافی
هنگامی که لوله‌کشی جدید نصب می‌شود، این غیرمعمول نیست که قطعات شن و ماسه ریخته‌گری، بسته‌بندی، اتصالات، برجستگی، میله‌های جوش و حتی مهره‌ها و پیچ‌ها به طور تصادفی در داخل لوله رسوب کنند. در مورد لوله کشی های قدیمی تر، زنگ زدگی و در نواحی آب سخت، رسوب کربنات وجود خواهد داشت. گاهی اوقات، قطعات شکسته می شوند و با استفاده از تجهیزات در امتداد لوله کشی عبور می کنند تا در داخل یک تکه بخار قرار گیرند. این ممکن است، برای مثال، از باز و بسته شدن صحیح شیر جلوگیری کند. بخار با استفاده از تجهیزات ممکن است از طریق سیم کشی آسیب دائمی ببیند - عمل برش بخار با سرعت بالا و آب که از یک دریچه نیمه باز عبور می کند. هنگامی که سیم کشی اتفاق افتاد، دریچه هرگز محکم بسته نمی شود، حتی اگر کثیفی پاک شود.
بنابراین عاقلانه است که در مقابل هر تله بخار، فلومتر، شیر کاهنده و شیر تنظیم، یک صافی با اندازه خطی قرار دهید. تصویر نشان داده شده در شکل 10.3.13 یک بخش برش را از طریق یک صافی معمولی نشان می دهد.
10.3.13 بخش را از طریق یک صافی نوع Y برش دهید
بخار از ورودی 'A' از طریق صفحه سوراخ 'B' به خروجی 'C' جریان می یابد. در حالی که بخار و آب به راحتی از صفحه نمایش عبور می کنند، خاک نمی تواند. درپوش 'D' را می توان برداشت و به صفحه نمایش اجازه می دهد در فواصل زمانی منظم بیرون کشیده و تمیز شود. برای سهولت در تمیز کردن منظم، می توان یک دریچه دمنده را نیز روی درپوش 'D' نصب کرد.
همانطور که قبلا ذکر شد صافی ها می توانند منبع بخار مرطوب باشند. برای جلوگیری از این وضعیت، صافی ها باید همیشه در خطوط بخار نصب شوند که سبدهایشان به پهلو باشد.
صافی ها و جزئیات صفحه در ماژول 12.4 بحث شده است.
نحوه تخلیه برق بخار
تله بخار موثرترین و کارآمدترین روش تخلیه میعانات از سیستم توزیع بخار است.
تله های بخار انتخاب شده باید از نظر موارد زیر با سیستم مطابقت داشته باشند:
اندازه گیری فشار
ظرفیت
مناسب بودن
درجه بندی فشار با درجه بندی
فشار به راحتی برخورد می شود. حداکثر فشار کاری ممکن در تله بخار مشخص خواهد شد یا باید تعیین شود.
ظرفیت
ظرفیت، یعنی مقدار میعانات تخلیه شده که باید به دو دسته تقسیم شود. بار گرم کردن و بار در حال اجرا.
بار گرم کردن
در وهله اول، لوله باید به دمای عملیاتی برسد. این را می توان با محاسبه، دانستن جرم و گرمای ویژه لوله و اتصالات تعیین کرد. به طور متناوب، جدول 10.3.2 ممکن است استفاده شود.
لوله باز کنی در دماند
جدول مقدار میعانات تولید شده را هنگام رساندن 50 متر بخار اصلی به دمای کار نشان می دهد. 50 متر حداکثر فاصله توصیه شده بین نقاط تله گذاری است.
مقادیر نشان داده شده بر حسب کیلوگرم است. برای تعیین متوسط نرخ چگالش، زمان صرف شده برای فرآیند باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، اگر فرآیند گرم کردن به 50 کیلوگرم بخار نیاز داشته باشد و 20 دقیقه طول بکشد، میانگین سرعت متراکم شدن این خواهد بود
هنگام استفاده از این ظرفیت‌ها برای اندازه‌گیری یک تله بخار، لازم به یادآوری است که فشار اولیه در جریان اصلی با شروع فرآیند گرم کردن کمی بیشتر از اتمسفر خواهد بود. با این حال، بارهای میعانات معمولاً در ظرفیت تله بخار با ظرفیت کم DN15 خواهند بود. تنها در کاربردهای نادر در فشارهای بسیار بالا (بالاتر از 70 بار گرم)، همراه با اندازه لوله های بزرگ، ظرفیت تله بیشتری مورد نیاز است.
بار در حال اجرا
هنگامی که لوله اصلی بخار به دمای عملیاتی رسید، میزان تراکم عمدتاً تابعی از اندازه لوله و کیفیت و ضخامت عایق است.
برای محاسبه دقیق تلفات جاری از شبکه بخار، به ماژول 2.12 "مصرف بخار لوله ها و بخاری های هوا" مراجعه کنید. روش دیگر، برای تقریب سریع بار جاری، جدول 10.3.3 را می توان استفاده کرد که مقادیر معمول بخار متراکم شده در هر ساعت را در هر 50 متر بخار اصلی عایق شده در فشارهای مختلف نشان می دهد.
جدول 10.3.2
مقدار بخار تغلیظ شده برای گرم کردن 50 متر برنامه 40 لوله (کیلوگرم)
توجه: اعداد بر اساس دمای محیط 20 درجه سانتیگراد و راندمان عایق 80 درصد هستند.
مناسب بودن
یک تله تخلیه اصلی باید محدودیت های زیر را در نظر بگیرد:
دمای تخلیه - تله بخار باید در دمای اشباع یا بسیار نزدیک به آن تخلیه شود، مگر اینکه از پایه های خنک کننده بین نقطه تخلیه و تله استفاده شود. این بدان معنی است که انتخاب یک تله از نوع مکانیکی است (مانند تله شناور، نوع سطل معکوس یا تله ترمودینامیکی).
آسیب یخ زدگی - در جایی که لوله اصلی بخار در خارج از ساختمان قرار دارد و احتمال دمای محیط زیر صفر وجود دارد، تله بخار ترمودینامیکی ایده آل است، زیرا در اثر یخ زدگی آسیب نمی بیند. حتی اگر نصب باعث شود که در زمان خاموش شدن، آب در تله باقی بماند و یخ بزند، تله ترمودینامیکی ممکن است در هنگام بازگرداندن به کار، بدون آسیب برود.
Waterhammer - در گذشته، در تاسیسات ضعیفی که چکش آبی یک اتفاق معمول بود، تله‌های شناور به دلیل حساسیت آنها به آسیب شناور، همیشه ایده‌آل نبودند. تکنیک های طراحی و ساخت معاصر اکنون واحدهای بسیار مقاومی را برای اهداف زهکشی اصلی تولید می کند. تله‌های شناور مطمئناً اولین انتخاب برای جداکننده‌های اختصاصی هستند زیرا ظرفیت‌های بالا به آسانی به دست می‌آیند و می‌توانند به سرعت به افزایش بار سریع پاسخ دهند.
تله های بخار مورد استفاده برای تخلیه میعانات از شبکه های بخار، در شکل 10.3.14 نشان داده شده است. تله ترموستاتیک گنجانده شده است زیرا در جایی ایده آل است که چاره ای جز تخلیه میعانات در لوله برگشتی سیلابی وجود ندارد.
موضوع تله بخار به طور مفصل در بلوک 11، "به دام انداختن بخار" پرداخته شده است.
10.3.14 تله بخار مناسب برای زهکشی
بخار نشت می کند
نشت بخار از لوله کشی اغلب نادیده گرفته می شود. نشتی می تواند هم از نظر اقتصادی و هم از نظر زیست محیطی پرهزینه باشد و بنابراین نیاز به توجه فوری دارد تا اطمینان حاصل شود که سیستم بخار با بازده بهینه خود با حداقل تأثیر بر محیط کار می کند.
شکل 10.3.15 تلفات بخار را برای اندازه های مختلف سوراخ در فشارهای مختلف نشان می دهد. این تلفات را می توان به راحتی به صرفه جویی در مصرف سوخت بر اساس ساعات کار سالانه تبدیل کرد.
10.3.15 میزان نشت بخار از سوراخ ها
خلاصه
لوله باز کنی در دماند
تراز و زهکشی مناسب لوله به معنای رعایت چند قانون ساده است:
خطوط بخار باید طوری ترتیب داده شوند که در جهت جریان، حداقل 100 میلی متر در هر 10 متر لوله (1:100) سقوط کنند. خطوط بخار که در جهت جریان بالا می روند نباید کمتر از 250 میلی متر در هر 10 متر لوله شیب داشته باشند (1:40).
خطوط بخار باید در فواصل منظم 30-50 متری و در هر نقطه کم در سیستم تخلیه شوند.
در جایی که زهکشی باید در طول مستقیم لوله ایجاد شود، باید از یک حفره بزرگ برای جمع آوری میعانات استفاده شود.
اگر قرار است صافی ها نصب شوند، باید در کناره های خود نصب شوند.
اتصالات انشعابی باید همیشه از بالای لوله اصلی از جایی که خشک ترین بخار گرفته می شود گرفته شود.
قبل از هر قطعه بخار با استفاده از تجهیزاتی که اطمینان حاصل شود که بخار خشک استفاده می شود، جداکننده ها باید در نظر گرفته شوند.
تله های انتخاب شده باید به اندازه کافی قوی باشند تا از آسیب چکش آبی و آسیب یخ زدگی جلوگیری شود.