Принцип действия конденсатоотводчиков различных типов. Часть 1 - Механические конденсатоотводчики.
Конденсатоотводчик - это один из важнейших элементов для построения современных паровых систем; представляет собой устройство, предназначенное для автоматического удаления конденсата, воздуха и других газов и препятствующее утечкам пара.
Как говорилось в статье «Как подобрать конденсатоотводчик? Часть 1», существует 3 основных типа:
механический (поплавковый и с опрокинутым поплавком) термостатический (капсульный и биметаллический) термодинамический
В указанной выше статье мы рассмотрели, на чем основан принцип действия каждого типа отводчика, но весьма упрощенно. В данной же статье рассмотрим этот вопрос более детально.
Начнем с механического типа - конденсатоотводчик с опрокинутым поплавком
Рис. 1
В начальный момент времени поплавок находится в нижнем положении, при этом клапан открыт.
При пуске системы конденсат (а также воздух) поступает в полость отводчика, заполняет ее и утапливает поплавок, после чего конденсат и воздух отводятся через открытый клапан. При этом воздух отводится через выпускное отверстие в поплавке и скапливается под крышкой отводчика.
Рис. 2
Когда в конденсатоотводчик поступает пар, он накапливается в верхней части дна поплавка, придавая поплавку подъемную силу, в следствие чего поплавок всплывает, и клапан закрывается.
Воздух и часть пара, который позже сконденсируется, продолжают отводиться через выпускное отверстие в поплавке.
Рис. 3
Когда конденсат поступает в полость отводчика, он заполняет поплавок и полость отводчика. По мере увеличения количества конденсата увеличивается сила, оттягивающая рычаг. Это происходит до тех пор, пока ее величина не станет достаточной для открытия клапана.
Рис. 4
Когда количество конденсата становится достаточным для утопания поплавка, клапан открывается, и начинается процесс отвода скопившегося воздуха и конденсата. Отвод происходит до тех пор, пока новая порция пара не поднимет поплавок, и клапан не закроется. Далее цикл повторяется.
Механический поплавковый конденсатоотводчик
Рис 1.
В начальный момент времени поплавок опущен и клапан закрыт. При этом воздух, находящийся в системе, удаляется через термостатический элемент.
Когда конденсат, образовавшийся при пусковых нагрузках, начинает поступать в полость отводчика, поплавок поднимается, и открывается клапан, позволяющий отводить конденсат. При этом термостатический элемент продолжает отводить воздух.
Рис. 2
Когда конденсат с температурой насыщения и/или пар поступает в отводчик, термостатический элемент закрывается. В это же время поплавок перемещается вверх и вниз, в следствие чего изменяется степень открытия клапана (конденсат отводится непрерывно). В момент, когда в полости отводчика находится только пар, поплавок опускается, клапан закрывается, перекрывая выход пара.
Рис 3.
Воздух и другие неконденсирующиеся газы, поступающие в отводчик, скапливаются в верхней части. Когда их температура станет ниже температуры насыщения пара, термостатический элемент откроется, что позволит выпустить воздух и другие газы. Отвод конденсата продолжается.
Затем цикл повторяется.
Термодинамический конденсатоотводчик
Рис. 1
При запуске системы конденсат и воздух под избыточным давлением поступают в конденсатоотводчик. Поступающий поток поднимает диск над седлом, и в этом состоянии происходит отвод конденсата и воздуха.
Рис. 2
Пар поступает в отводчик и с высокой скоростью проходит под диском, создавая область пониженного давления между диском и седлом. В результате данного падения давления пар, оказавшийся над диском, прижимает диск к седлу, и перекрывается выход среды из отводчика.
Рис. 3
Конденсатоотводчик остается закрытым до тех пор, пока давление над диском выше, чем под диском. В закрытом состоянии отводчик будет находиться до тех пор, пока поступающий в отводчик конденсат не охладит пар, находящийся над диском, и пар не начнет конденсироваться.
Рис. 4
Когда пар сконденсировался, происходит падение давления над диском. Паденеие давления уменьшает силу, прижимающую диск к седлу. В итоге поток конденсата поднимает диск, конденсат сливается, и цикл повторяется.
Термостатический (биметаллический) конденсатоотводчик
Принцип действия биметаллических конденсатоотводчиков основан на разнице термических деформаций двух слоев пластин в зависимости от температуры.
Рис. 1
В начальный момент времени, при пуске, в конденсатоотводчик поступает холодный конденсат и воздух. Пластины плоские – клапан отводчика открыт. Т.к. клапан открыт, то конденсат и воздух отводятся.
Рис. 2
Когда в отводчик поступает пар или конденсат при температуре насыщения, температура повышается, и как следствие, пластины деформирмируются. Деформация пластин вызывает закрытие отводчика и прекращение отвода конденсата.
В таком состоянии отводчик будет находиться до тех пор, пока накопленное количество конденсата не охладиться, и пластины не станут плоскими. Далее цикл повторяется.
Термостатический (капсульный) конденсатоотводчик
Для начала внесем ясность в принцип действия капсульных конденсатоотводчиков. Принцип действия основан на разнице термических деформаций капсулы в зависимости от температуры.
Рис 1.
В начальный момент времени, при пуске, конденсатоотводчик находится в открытом состоянии, и конденсат и воздух удаляются.
Рис. 2
Когда к отводчику начинает поступать пар, температура внутри отводчика возрастает.
Рост температуры в отводчике приводит к нагреву капсулы (капсула заполнена некоторой жидкостью). В следствие этого нагрева жидкость внутри капсулы начинает закипать, и внутри капсулы начинает расти давление.
Этот процесс происходит до тех пор пока давление в капсуле не станет выше, чем давление вокруг капсулы.
В момент, когда давление в капсуле станет выше давления вокруг, мембрана прижимается к седлу, и клапан закрывается.
Рис 3.
Когда температура пара, поступающего в отводчик, падает, и он конденсируется, уменьшается давление внутри самой капсулы. В результате мембрана поднимается, клапан открывается, и начинается процесс отвода конденсата. Цикл повторяется
В данной статье мы рассмотрели принципы действия различных конденсатоотводчиков.
Важно понимать, что принцип действия конденсатоотводчика влияет на допустимость применения конденсатоотводчика для той или иной задачи.
О том, как правильно подобрать конкретный конденсатоотводчик Вы можете прочитать в этой статье.
Если у Вас остались вопросы о принципах действия различных типов конденсатоотводчиков, Вы можете обратиться к инженерам Wise Engineering.