En tant qu'ingénieurs, nous repoussons toujours les limites de ce qui est possible et recherchons de nouvelles façons de résoudre des problèmes difficiles.
Le condenseur, qui élimine la chaleur supplémentaire du système, est l'une des parties les plus importantes de tout processus industriel.
Il existe de nombreux types de condenseurs, mais le condenseur barométrique s'impose comme un choix puissant et efficace.
Dans cet article, nous examinerons le monde fascinant des condenseurs barométriques et détaillerons les avantages, les utilisations et les idées de base qui en font un outil important pour tout ingénieur.
Alors préparez-vous à explorer avec nous la pointe de la technologie industrielle !
Introduction au condenseur barométrique
Définition formelle:
Un condenseur à contact qui utilise un long tuyau vertical dans lequel le condensat et le liquide de refroidissement s'écoulent pour accomplir leur élimination par la pression créée à l'extrémité inférieure du tuyau.
Une machine à vide a besoin d'un condenseur barométrique pour se débarrasser de l'air, de la vapeur d'échappement et d'autres vapeurs.
L'appareil est conçu pour refroidir et condenser les vapeurs entrantes tout en abaissant la pression des gaz qui s'y trouvent déjà.
Le contre-courant et le flux parallèle sont les deux principaux types de condenseurs barométriques.
Types de condenseurs barométriques
- Condenseur barométrique multi-jets.
La conception la plus simple et la plus économique est le condenseur barométrique à jets multiples.
Il n'a pas besoin d'une pompe à air ou d'un pré-refroidisseur séparé et est souvent utilisé dans des endroits où il y a beaucoup d'eau bon marché.
Condenseur barométrique avec pulvérisations multiples.
Le condenseur barométrique multi-spray aspire les incondensables vers un pré-refroidisseur à travers une chambre d'aspiration d'air.
Lorsque l'eau sort d'une buse de pulvérisation, elle refroidit le mélange d'air et de vapeur et fait condenser la quasi-totalité de la vapeur.
Le reste du mélange qui va à la pompe à air est proche de la même température que l'eau de pulvérisation.
Cela signifie que la pompe à air ne peut pas éliminer autant de vapeurs condensables.
- Condenseur barométrique à contre-courant.
Les condenseurs barométriques à contre-courant sont utilisés lorsqu'il n'y a pas assez d'eau ou lorsqu'il y a trop d'incondensables et qu'une pompe à vide séparée est nécessaire.
Les conditions de la zone peuvent également nécessiter une entrée de vapeur latérale.
Composants d'un condenseur barométrique
Un condenseur barométrique a un corps et une buse d'eau qui se visse dans le corps.
La buse d'eau peut pulvériser ou projeter de l'eau.
L'eau entre par deux ports et sort par une sortie, tandis que la vapeur entre par un troisième port et sort par une sortie différente.
Jambe barométrique
Une jambe barométrique est un drain de condensat composé d'un tuyau de jambe entre le pré-condenseur et le hotwell.
Les condenseurs à contact direct, également appelés pré-condenseurs, sont souvent appelés condenseurs barométriques car le condensat s'écoule généralement par une branche barométrique.
Les précondenseurs peuvent récupérer des hydrocarbures précieux ou de l'eau, qui sont souvent utilisés dans les étapes suivantes du traitement du pétrole et du gaz.
Ils pourraient également permettre de fabriquer des pompes à vide plus petites, ce qui permettrait d'économiser de l'argent et de l'énergie.
Révolutionnez votre refroidissement industriel avec un condenseur barométrique
Toujours difficile à comprendre ? Je change un peu le point de vue :
Vous en avez assez d'utiliser une technologie ancienne et inefficace pour essayer de refroidir vos processus industriels ? Vous souhaitez une solution facile à utiliser et qui fonctionne très bien ?
Eh bien, vous avez de la chance, car aujourd'hui nous allons parler d'une nouvelle invention révolutionnaire qui change la donne en matière de refroidissement industriel : le condenseur barométrique.
Oui, c'est vrai, oubliez tous ces systèmes de refroidissement sophistiqués et de haute technologie qui nécessitent beaucoup d'entretien et sont difficiles à installer.
Tout ce dont vous avez besoin est un long tuyau vertical et une bonne pression atmosphérique à l'ancienne pour faire le travail.
Quand vous avez un condenseur barométrique, qui a besoin d'une technologie compliquée ?
D'accord, c'était juste une blague faite pour ressembler à une publicité télévisée.
Revenons maintenant à l'explication.
Principes de fonctionnement du condenseur barométrique
Un condenseur barométrique est un condenseur à contact qui utilise un long tuyau vertical dans lequel s'écoulent le condensat et le liquide de refroidissement.
La pression à l'extrémité inférieure du tuyau force le condensat et le liquide de refroidissement hors du tuyau.
Cette section traitera plus en détail des principes de fonctionnement d'un condenseur barométrique.
Différentiel de pression et pression de tête statique
La pression au bas du tuyau vertical force le condensat et le liquide de refroidissement hors du condenseur barométrique.
C'est parce que la pression de refoulement statique du condensat est plus forte que toute différence de pression.
Le tuyau entre le condenseur et le réservoir récepteur s'appelle une "jambe barométrique" et il doit être construit correctement ou cela nuira aux performances.
Hauteur et drainage du tuyau d'échappement
Le tuyau d'échappement de la jambe barométrique doit être au moins suffisamment haut pour que le système puisse aspirer un vide pur et que l'eau et le condensat puissent s'écouler librement.
Étant donné que le condensat s'écoule par gravité, il doit être suffisamment haut pour s'assurer qu'il ne pénètre pas dans les zones à haute pression.
Il est donc important d'obtenir la bonne hauteur du tuyau d'échappement pour s'assurer qu'il s'écoule bien et ne perd aucune performance.
Avantages et inconvénients du condenseur barométrique
Les condenseurs barométriques sont un type de condenseur de vapeur qui utilise la gravité au lieu d'une pompe pour envoyer l'eau d'injection hors d'un tuyau d'échappement.
Dans cette section, nous parlerons des avantages et des inconvénients de l'utilisation d'un condenseur barométrique.
Avantages
- Immunité contre l'inondation : les condenseurs barométriques ne peuvent pas s'inonder s'ils sont amorcés ou si du liquide y pénètre.
- Conduites de vapeur d'échappement plus courtes : Les condenseurs barométriques permettent des conduites de vapeur d'échappement plus courtes, ce qui réduit les coûts initiaux et réduit les risques de fuite.
- Peu d'entretien : Il n'y a pas de pièces mobiles, donc l'entretien est facile et le condenseur ne prend pas beaucoup de place.
Désavantages
- Plage de température de fonctionnement : Le condenseur barométrique à contre-courant peut fonctionner avec des différences de 3 à 5°F entre la température de l'eau de queue et la température du point de rosée de la vapeur. Cela signifie qu'il pourrait ne pas fonctionner aussi bien que d'autres condenseurs de vapeur.
- Réutilisation du condensat : étant donné que l'eau de refroidissement et le condensat sont tous deux déversés dans le même flux, le condensat ne peut plus être utilisé.
Comparaison avec d'autres condenseurs de vapeur
- Condenseurs à jet : Les condenseurs à jet sont faciles à construire, ne coûtent pas cher à installer ou à entretenir et occupent moins d'espace au sol que les condenseurs à surface.
Cependant, ils ne conviennent pas aux installations de grande capacité, gaspillent plus de condensat que les autres types de condenseurs de vapeur et nécessitent une puissance élevée pour leur pompe à air.
- Condenseurs de surface : Les coûts initiaux des condenseurs de surface sont plus élevés que pour les autres types de condenseurs de vapeur, mais ils coûtent moins cher à entretenir.
Ils produisent de l'eau condensée exempte d'impuretés et pouvant être réintroduite dans le système.
Même l'eau qui n'est pas très bonne pour le refroidissement peut être utilisée car elle ne se mélange pas avec l'eau condensée.
Ils fonctionnent bien pour les grandes usines et aident les usines à travailler plus efficacement.
Types de condenseur barométrique
Condenseurs à contre-courant et à flux parallèle
Il existe deux principaux types de condenseurs barométriques : à contre-courant et à flux parallèle.
Les condenseurs à contre-courant sont construits de sorte que les vapeurs et le fluide de condensation s'écoulent dans des directions opposées, tandis que les condenseurs à écoulement parallèle sont construits de sorte que les vapeurs et le fluide de condensation s'écoulent dans la même direction.
(Pré-)condensateurs à contact direct
Les condenseurs à contact direct, également appelés pré-condenseurs, sont souvent appelés condenseurs barométriques car le condensat s'écoule généralement à travers une branche barométrique.
Un tuyau de jambe entre le pré-condenseur et le hotwell constitue une jambe barométrique, qui est un drain de condensat.
Le condensat s'écoule par gravité à travers la jambe et dans le puits chaud, où il est collecté.
Schutte & Condenseurs barométriques Koerting
Schutte & Koerting fabrique des condenseurs barométriques à jets multiples qui n'ont pas besoin d'une pompe à air ou d'un pré-refroidisseur supplémentaire.
Cela les rend parfaits pour les situations où la charge est toujours la même.
Ils fabriquent également des condenseurs barométriques à contre-courant, qui ne bougent pas et ne nécessitent pas beaucoup d'entretien.
Ces types de condenseur barométrique sont utilisés lorsque l'approvisionnement en eau est limité ou lorsqu'une quantité excessive d'incondensables nécessite l'utilisation d'une pompe à vide séparée.
Facteurs affectant les performances du condenseur barométrique
Dans le traitement du pétrole et du gaz en aval, par exemple, des condenseurs barométriques sont utilisés pour refroidir les vapeurs entrantes et les rendre moins chaudes afin qu'elles puissent se condenser.
Pour en tirer le meilleur parti, vous devez penser à un certain nombre de choses, telles que :
- La température, le débit et l'élévation de température de l'eau de refroidissement :
La température et le débit de l'eau de refroidissement ont un effet direct sur le bon fonctionnement d'un condenseur barométrique.
Un débit d'eau de refroidissement plus élevé peut augmenter le taux de transfert de chaleur, ce qui améliore le fonctionnement du condenseur.
- Chargement incondensable et condensable :
Lorsque des gaz non condensables comme l'air se trouvent dans le condenseur, ils peuvent le rendre moins efficace en réduisant la zone où la chaleur peut être transférée.
De la même manière, une forte concentration de gaz condensables, comme la vapeur, peut également rendre le condenseur moins performant.
- Encrassement :
Lorsque des dépôts s'accumulent sur les surfaces de transfert de chaleur du condenseur, la zone de transfert de chaleur effective diminue.
Cela rend le condenseur moins efficace.
L'encrassement peut se produire à cause de l'entartrage, de la corrosion ou de la croissance d'organismes.
- Qualité de la vapeur :
L'efficacité du condenseur peut être affectée par la qualité de la vapeur qui y pénètre.
Si la vapeur n'est pas bonne, comme si elle est humide, elle peut ralentir le taux de transfert de chaleur et rendre le condenseur moins efficace.
- Alimentation en eau de refroidissement et chute de pression :
Le bon fonctionnement du condenseur peut être affecté par la quantité d'eau de refroidissement disponible et sa pression.
S'il n'y a pas assez d'eau de refroidissement ou si la pression chute trop, cela peut ralentir le taux de transfert de chaleur et rendre le condenseur moins efficace.
Dans les endroits froids, l'eau de recirculation du condenseur peut geler et endommager la machine.
La protection contre le gel peut être assurée en plaçant des éléments chauffants à eau dans chaque condenseur.
- Traitement de l'eau :
En traitant l'eau, la quantité de solides dissous et d'autres produits chimiques dans l'eau de refroidissement peut être réduite.
Cela peut ralentir la vitesse à laquelle l'eau est extraite du condenseur.
- Condenseurs qui refroidissent à l'air :
Dans les climats froids, des condenseurs refroidis par air peuvent être utilisés pour empêcher l'eau de vidange de geler.
- Pression du condenseur :
Le bon fonctionnement du condenseur peut être affecté par la pression qu'il contient.
Lorsque la pression est basse, le point d'ébullition de l'eau dans le condenseur peut baisser, ce qui rend le condenseur moins efficace.
- Matériel usé :
Pour que le condenseur fonctionne mieux, les pièces corrodées ou usées doivent être remplacées.
Considérations sur la conception
Le condenseur barométrique fonctionne mieux lorsque la branche barométrique, qui est essentiellement un drain de condensat, est réalisée d'une certaine manière.
Le tuyau d'échappement de la jambe barométrique doit être droit de haut en bas, sans coudes sur le côté, afin que la condensation puisse s'écouler correctement.
Lorsque des bulles se coincent dans les tuyaux d'échappement, les puits chauds ou les pièges à flotteur, elles peuvent causer beaucoup de dommages à l'équipement, comme déchirer les aubes de turbine.
Pour s'assurer que le liquide s'écoule bien, les changements de direction dans la branche barométrique doivent être espacés d'au moins cinq diamètres de tuyau, ou quatre pieds.
Le condenseur barométrique Multi-Spray fonctionne bien car il a un flux parallèle et aucune pièce mobile dans la chambre à vide.
Cela signifie qu'il n'a pas besoin d'être réparé aussi souvent que l'équipement avec des pièces mobiles.
Sélection d'un condenseur barométrique pour une application spécifique
Pour choisir le bon condenseur barométrique pour une application donnée, vous devez penser à un certain nombre de choses.
Pour choisir le meilleur condenseur, vous devez penser au type de fluide ou de gaz à condenser, à son volume et à sa température, à son efficacité, à l'espace et à l'argent dont vous disposez.
Une attention particulière doit être accordée aux besoins spécifiques de l'application et aux exigences de performance.
Considérations de température
Lors du choix d'un condenseur barométrique, vous devez penser aux températures d'entrée et de sortie du fluide ou du gaz à condenser, ainsi qu'à la température de la pièce où le condenseur sera placé.
Cette information sera utilisée pour déterminer la puissance de refroidissement dont le condenseur a besoin.
Sélection du liquide de refroidissement pour les applications HVAC
Dans les systèmes HVAC, le liquide de refroidissement qui sera utilisé doit être choisi.
Il existe de nombreux types de réfrigérants différents, et la plupart d'entre eux ont des noms numériques basés sur les désignations de réfrigérants ASHRAE.
La performance du réfrigérant est principalement déterminée par son coefficient de performance (COP), qui est le rapport entre la quantité de chaleur extraite de l'espace à refroidir et la quantité de travail nécessaire pour extraire cette chaleur.
Tuyauterie pour systèmes de vide
Lors du choix d'un condenseur barométrique, il est important d'en choisir un avec les bons tuyaux pour les systèmes de vide.
La pression barométrique sur le site d'installation et la chute de pression prévue à travers le condenseur doivent être utilisées pour déterminer la hauteur de la jambe barométrique.
Le tuyau entre le condenseur et le réservoir récepteur s'appelle la "jambe barométrique" et il doit être suffisamment haut pour empêcher la condensation de pénétrer dans la pompe à vide ou le compresseur.
Si les jambes barométriques ne sont pas bien faites, le condenseur ne fonctionnera pas aussi bien.
Analyse numérique
Le bon condenseur barométrique peut être choisi à l'aide d'une analyse numérique.
La modélisation informatique peut aider à rendre le condenseur aussi efficace et efficace que possible.
Il peut également être utilisé pour simuler différentes conditions de travail et voir comment différents paramètres de conception affectent le système.
Consultation avec un ingénieur qualifié
Dans l'ensemble, choisir le bon condenseur barométrique pour une application donnée nécessite une réflexion approfondie sur un certain nombre de choses, telles que la température, le volume de fluide ou de gaz, l'efficacité et les limites d'espace et de budget.
Parler à un ingénieur qualifié ou à un fabricant de condenseur peut aider à s'assurer que le bon condenseur est choisi pour le travail.
Applications du condenseur barométrique dans l'industrie
Les condenseurs barométriques sont utilisés dans de nombreuses industries différentes car ils constituent un moyen rentable de se débarrasser de l'air, de la vapeur d'échappement et d'autres vapeurs des équipements sous vide.
Examinons quelques-uns des domaines où les condenseurs barométriques sont souvent utilisés.
Industrie alimentaire
Les condenseurs barométriques sont utilisés pour traiter l'huile, le lait et d'autres aliments dans l'industrie alimentaire.
Ils sont très importants pour se débarrasser des gaz indésirables qui pourraient nuire à la qualité des aliments.
Industrie du raffinage du sucre
Depuis près de 100 ans, des condenseurs barométriques sont utilisés pour traiter le sucre.
Ils sont utilisés pour se débarrasser de l'air et des autres gaz dans les casseroles sous vide, ce qui aide à faire bouillir le sucre.
Usines d'Alcool et Distilleries
Dans les usines d'alcool et les distilleries, des condenseurs barométriques sont utilisés pour éliminer l'air et les autres gaz du processus de distillation.
Cela garantit que l'alcool produit est propre et de bonne qualité.
Usines de pâtes et papiers
Les condenseurs barométriques sont utilisés dans l'industrie des pâtes et papiers pour extraire l'air et d'autres gaz des systèmes de vide qui sont utilisés pour déshydrater la pâte.
Raffineries de pétrole
Dans les raffineries de pétrole, l'air et les autres gaz sont extraits des systèmes de distillation sous vide à l'aide de condenseurs barométriques.
Cela garantit que l'huile fabriquée est de haute qualité et propre.
Usines de fabrication de sel
Dans les usines qui fabriquent du sel, des condenseurs barométriques sont utilisés pour éliminer l'air et les autres gaz des systèmes de vide qui évaporent la saumure.
Plantes chimiques
Différents types d'usines chimiques utilisent également des condenseurs barométriques.
Ils sont utilisés pour éliminer les gaz qui n'appartiennent pas aux systèmes de vide utilisés dans différents processus chimiques.
Pieds barométriques et systèmes d'éjection
Les condenseurs barométriques ne peuvent pas fonctionner sans les pieds barométriques.
Ils sont faits pour empêcher le condenseur d'être inondé.
Le type de condensat prélevé doit être utilisé pour décider de la hauteur de la jambe barométrique.
Par exemple, un calcul barométrique de la hauteur des jambes est nécessaire pour s'assurer qu'une hypothèse erronée n'entraîne pas un mauvais fonctionnement d'une usine.
Les condenseurs barométriques peuvent également être utilisés dans le cadre d'un système d'éjecteur pour améliorer les performances de rendement du gazole sous vide lourd de l'unité de vide brut (HVGO).
Le condenseur refroidit et condense les vapeurs qui entrent, ce qui améliore le fonctionnement du système d'éjection.
En bref, les condenseurs barométriques sont utilisés dans de nombreuses industries différentes car ils constituent un moyen rentable de se débarrasser de l'air, de la vapeur d'échappement et des autres vapeurs des équipements sous vide.
Ils constituent une partie importante de l'industrie alimentaire, du raffinage du sucre, des usines d'alcool et des distilleries, des usines de pâtes et papiers, des raffineries de pétrole, des usines de sel et de nombreux autres types d'usines chimiques.
Le but des pieds barométriques est d'empêcher le condenseur de s'inonder, et ils doivent être à la bonne hauteur pour bien fonctionner.
Comparaison de l'efficacité et des coûts avec d'autres types de condenseurs
Les condenseurs barométriques sont des condenseurs à contact direct qui sont utilisés dans de nombreuses industries pour éliminer l'air, la vapeur d'échappement et d'autres vapeurs des équipements sous vide.
Ils n'ont aucune pièce mobile dans la chambre à vide, ce qui réduit les temps d'arrêt liés aux équipements qui en ont.
Il existe différents types de condenseurs barométriques, tels que les condenseurs barométriques multi-jets, les condenseurs barométriques de type pulvérisation multi-jets, les condenseurs barométriques multi-pulvérisations et les condenseurs barométriques à contre-courant.
En ce qui concerne leur efficacité et leur coût, il n'y a pas de gagnant clair parmi les différents types de condenseurs.
Selon la situation, chaque type de condenseur doit être utilisé de la bonne manière.
Condenseurs refroidis par air
Les condenseurs refroidis par air sont plus faciles à construire que ceux refroidis par eau, mais ils ne déplacent pas la chaleur aussi rapidement car l'air a un coefficient d'échange inférieur à celui de l'eau.
La plupart du temps, ces types de condenseurs sont utilisés dans des endroits où l'eau est difficile à obtenir ou où les gens veulent économiser de l'eau.
Les systèmes refroidis par air, quant à eux, consomment beaucoup d'énergie, font beaucoup de bruit et prennent beaucoup de place.
Condenseurs refroidis à l'eau
Les systèmes refroidis par eau transfèrent la chaleur plus rapidement que les systèmes refroidis par air, mais ils sont plus difficiles à concevoir car vous devez réfléchir à la manière de contrôler le débit d'eau et d'arrêter la corrosion.
Les condenseurs refroidis à l'eau sont souvent utilisés dans les grands environnements industriels car ils fonctionnent bien et peuvent refroidir beaucoup de chaleur.
Mais ils ont besoin d'un approvisionnement régulier en eau de refroidissement et de la bonne façon de traiter l'eau pour les empêcher de se salir, de s'entartrer et de rouiller.
En conclusion, les condenseurs barométriques sont un moyen rapide et peu coûteux de se débarrasser de l'air, de la vapeur d'échappement et des autres vapeurs des équipements à vide.
Lorsqu'il s'agit de choisir un type de condenseur, il n'y a pas de réponse unique.
Au lieu de cela, chaque type doit être choisi en fonction des besoins spécifiques de l'application.
Les éléments à prendre en compte sont la disponibilité de l'eau de refroidissement, son efficacité, son coût, son empreinte, la consommation d'énergie, le niveau de bruit et la conservation de l'eau.
Parler à un ingénieur qualifié ou à un fabricant de condenseur peut aider à s'assurer que le bon condenseur est choisi pour le travail.
Matériaux utilisés pour la construction du condenseur barométrique
Les condenseurs barométriques sont utilisés pour éliminer l'air et les autres vapeurs des équipements à vide.
Ils comportent deux parties principales : le corps de la coque et le(s) dispositif(s) de pulvérisation.
Les condenseurs barométriques sont constitués d'un certain nombre de choses différentes, telles que :
- Fonte de fer.
- Acier Carbone.
- Plastique avec fibre de verre dedans.
- Avoir g.
- Graphite.
- Tous alliages soudables.
Sélection des matériaux
Le choix du matériau pour un condenseur barométrique dépend d'un certain nombre de choses, telles que le type de liquide de refroidissement utilisé en réfrigération ou la disponibilité de l'eau.
Les condenseurs à contact sont souvent fabriqués en acier au carbone, tandis que les échangeurs de chaleur sont généralement en cuivre, en laiton, en aluminium ou en acier inoxydable.
Certaines des choses qui affectent le choix du matériau sont la quantité d'incondensables et la quantité d'eau disponible.
S'il y a beaucoup d'eau bon marché disponible, un condenseur barométrique est le meilleur choix car il a la conception la plus simple et ne nécessite aucun équipement supplémentaire.
Lorsque l'eau de refroidissement est dure ou qu'il y a un risque de corrosion, du plastique renforcé de fibre de verre et d'autres matériaux qui ne rouillent pas peuvent être utilisés.
Conclusion
En conclusion, le condenseur barométrique est une pièce d'ingénierie étonnante qui a changé la façon dont nous faisons les choses dans le monde industriel.
En utilisant la puissance de la pression atmosphérique, nous pouvons créer un système de refroidissement très efficace et efficient qui peut être modifié pour s'adapter à un large éventail d'utilisations.
Alors que nous continuons à repousser les limites de ce qui est possible, il est clair que le condenseur barométrique jouera un rôle de plus en plus important dans nos efforts pour construire un avenir plus durable, efficace et innovant.
Alors, apprenons tous de cette technologie incroyable et continuons à nous pousser vers de nouveaux niveaux d'excellence en ingénierie, motivés par le désir d'apprendre et le désir de faire du monde un endroit meilleur pour tous.
Liens et références
Systèmes d'aspiration à jet de vapeur :
https://www.s-k.com/steam-jet-vacuum/barometric-condensers.cfm
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