Som ingeniører flytter vi alltid grensene for hva som er mulig og ser etter nye måter å løse vanskelige problemer på.
Kondensatoren, som kvitter seg med ekstra varme fra systemet, er en av de viktigste delene av enhver industriell prosess.
Det finnes mange forskjellige typer kondensatorer, men den barometriske kondensatoren fremstår som et kraftig og effektivt valg.
I denne artikkelen skal vi se inn i den fascinerende verden av barometriske kondensatorer og gå i detalj om fordelene, bruken og grunnleggende ideene som gjør dem til et viktig verktøy for enhver ingeniør.
Så gjør deg klar til å utforske banebrytende industriteknologi sammen med oss!
Introduksjon til barometrisk kondensator
Formell definisjon:
En kontaktkondensator som bruker et langt, vertikalt rør som kondensatet og kjølevæsken strømmer inn i for å fjerne dem ved trykket som skapes i den nedre enden av røret.
En vakuummaskin trenger en barometrisk kondensator for å kvitte seg med luft, eksosdamp og andre damper.
Enheten er laget for å avkjøle og kondensere innkommende damper samtidig som den senker trykket på gassene som allerede er der.
Motstrøm og parallellstrøm er de to hovedtypene av barometriske kondensatorer.
Typer barometriske kondensatorer
- Multi-jet barometrisk kondensator.
Den enkleste og mest kostnadseffektive utformingen er multi-jet barometrisk kondensator.
Den trenger ikke en egen luftpumpe eller forkjøler og brukes ofte på steder hvor det er mye billig vann.
Barometrisk kondensator med flere sprayer.
Den barometriske multi-spray kondensatoren trekker ikke-kondenserbare materialer til en forkjøler gjennom et luftsugende kammer.
Når vann kommer ut av en spraydyse, avkjøler det luft- og dampblandingen og gjør at nesten all dampen kondenserer.
Resten av blandingen som går til luftpumpen er nær samme temperatur som sprøytevannet.
Dette betyr at luftpumpen ikke kan fjerne så mange kondenserbare damper.
- Barometrisk motstrømskondensator.
Barometriske motstrømskondensatorer brukes når det ikke er nok vann eller når det er for mange ikke-kondenserbare og en separat vakuumpumpe er nødvendig.
Forholdene i området kan også kreve sidedampinntak.
Komponenter i en barometrisk kondensator
En barometrisk kondensator har en kropp og en vanndyse som skrus inn i kroppen.
Vanndysen kan enten spraye eller stråle vann.
Vann kommer inn gjennom to porter og går ut gjennom ett utløp, mens damp kommer inn gjennom en tredje port og går ut gjennom et annet utløp.
Barometrisk ben
Et barometrisk ben er et kondensatavløp som består av et benrør mellom forkondensatoren og varmebrønnen.
Direktekontaktkondensatorer, som også kalles forkondensatorer, kalles ofte barometriske kondensatorer fordi kondensatet vanligvis renner gjennom et barometrisk ben.
Forkondensatorer kan få tilbake verdifulle hydrokarboner eller vann, som begge ofte brukes i de neste trinnene i olje- og gassprosessering.
De kan også gjøre det mulig å lage vakuumpumper som er mindre, noe som vil spare penger og energi.
Revolusjoner din industrielle kjøling med barometrisk kondensator
Fortsatt vanskelig å forstå? La meg endre synspunktet litt:
Er du lei av å bruke gammel, ineffektiv teknologi for å prøve å kjøle ned industrielle prosesser? Ønsker du en løsning som er enkel å bruke og fungerer veldig bra?
Vel, du har flaks, for i dag skal vi snakke om en revolusjonerende ny oppfinnelse som endrer spillet når det kommer til industriell kjøling: den barometriske kondensatoren.
Ja, det stemmer, glem alle de fancy, høyteknologiske kjølesystemene som trenger mye vedlikehold og som er vanskelige å sette opp.
Alt du trenger er et langt, vertikalt rør og litt god gammeldags atmosfærisk trykk for å gjøre jobben.
Når du har en barometrisk kondensator, hvem trenger komplisert teknologi?
Ok, det var bare en spøk laget for å se ut som en TV-reklame.
La oss nå gå tilbake til forklaringen.
Driftsprinsipper for barometrisk kondensator
En barometrisk kondensator er en kontaktkondensator som bruker et langt, vertikalt rør som kondensatet og kjølevæsken strømmer inn i.
Trykket i den nedre enden av røret tvinger kondensatet og kjølevæsken ut av røret.
Denne delen vil diskutere driftsprinsippene til en barometrisk kondensator mer detaljert.
Trykkdifferensial og statisk hodetrykk
Trykket i bunnen av det vertikale røret tvinger kondensatet og kjølevæsken ut av den barometriske kondensatoren.
Dette er fordi det statiske trykkhodet til kondensatet er sterkere enn noen trykkforskjell.
Røret mellom kondensatoren og mottakertanken kalles et "barometrisk ben", og det må bygges riktig, ellers vil det skade ytelsen.
Avløpshøyde og drenering
Avgangsrøret til det barometriske benet bør være minst høyt nok til at systemet kan trekke et rent vakuum og vann og kondensat kan renne fritt.
Siden kondensatet renner ut på grunn av tyngdekraften, må det være høyt nok til å sikre at det ikke kommer inn i områder med høyt trykk.
Så det er viktig å få riktig høyde på enderøret for å sikre at det drenerer godt og ikke mister ytelsen.
Fordeler og ulemper med barometrisk kondensator
Barometriske kondensatorer er en type dampkondensator som bruker tyngdekraften i stedet for en pumpe for å sende injeksjonsvann ut av et enderør.
I denne delen vil vi snakke om fordeler og ulemper ved å bruke en barometrisk kondensator.
Fordeler
- Immunitet mot flom: Barometriske kondensatorer kan ikke oversvømmes hvis de er primet eller hvis væske kommer inn i dem.
- Kortere eksosdampledninger: Barometriske kondensatorer gir mulighet for kortere eksosdampledninger, noe som senker førstekostnadene og reduserer sjansen for lekkasje.
- Lite vedlikehold: Det er ingen bevegelige deler, så vedlikeholdet er enkelt og kondensatoren tar ikke opp mye plass.
Ulemper
- Driftstemperaturområde: Den barometriske motstrømskondensatoren kan arbeide med forskjeller på 3 til 5°F mellom temperaturen på avløpsvannet og temperaturen til dampduggpunktet. Dette betyr at den kanskje ikke fungerer like bra som andre dampkondensatorer.
- Gjenbruk av kondensat: Siden kjølevann og kondensat begge dumpes i samme strøm, kan ikke kondensat brukes igjen.
Sammenligning med andre dampkondensatorer
- Jetkondensatorer: Jetkondensatorer er enkle å bygge, koster ikke mye å installere eller vedlikeholde, og tar opp mindre gulvplass enn overflatekondensatorer.
Imidlertid er de ikke egnet for anlegg med høy kapasitet, avfall mer kondensat enn andre typer dampkondensatorer, og krever høy effekt til luftpumpen.
- Overflatekondensatorer: Startkostnadene for overflatekondensatorer er høyere enn for andre typer dampkondensatorer, men de koster mindre å vedlikeholde.
De lager kondensert vann som er fritt for urenheter og kan settes tilbake i systemet.
Selv vann som ikke er veldig bra for kjøling kan brukes fordi det ikke blander seg med kondensvannet.
De fungerer godt for store anlegg og hjelper anleggene til å jobbe mer effektivt.
Typer barometrisk kondensator
Counter Flow og Parallel Flow kondensatorer
Det er to hovedtyper av barometriske kondensatorer: motstrøm og parallellstrøm.
Motstrømskondensatorer er konstruert slik at dampene og kondenseringsvæsken strømmer i motsatte retninger, mens parallellstrømskondensatorer er konstruert slik at dampene og kondenseringsvæsken strømmer i samme retning.
Direkte-kontakt (for-)kondensatorer
Kondensatorer med direkte kontakt, også kalt forkondensatorer, kalles ofte barometriske kondensatorer fordi kondensatet vanligvis renner gjennom et barometrisk ben.
Et benrør mellom forkondensatoren og varmebrønnen utgjør et barometrisk ben, som er et kondensatavløp.
Kondensatet renner ned av tyngdekraften gjennom benet og inn i varmebrønnen, hvor det samles opp.
Schutte & Koerting barometriske kondensatorer
Schutte & Koerting lager barometriske multi-jet kondensatorer som ikke trenger en ekstra luftpumpe eller forkjøler.
Dette gjør dem perfekte for situasjoner der belastningen alltid er den samme.
De lager også barometriske motstrømskondensatorer, som ikke beveger seg og ikke trenger mye vedlikehold.
Disse typene barometriske kondensatorer brukes der vanntilførselen er begrenset eller en for stor mengde ikke-kondenserbare stoffer krever bruk av en separat vakuumpumpe.
Faktorer som påvirker barometrisk kondensatorytelse
I nedstrøms olje- og gassbehandling brukes for eksempel barometriske kondensatorer for å kjøle ned innkommende damper og gjøre dem mindre varme slik at de kan kondensere.
For å få mest mulig ut av dem, bør du tenke på en rekke ting, for eksempel:
- Temperaturen, strømningshastigheten og temperaturstigningen til kjølevann:
Temperaturen og strømningshastigheten til kjølevannet har en direkte effekt på hvor godt en barometrisk kondensator fungerer.
En høyere strømningshastighet av kjølevann kan øke varmeoverføringshastigheten, noe som igjen gjør at kondensatoren fungerer bedre.
- Ikke-kondenserbar og kondenserbar belastning:
Når ikke-kondenserbare gasser som luft er i kondensatoren, kan de gjøre den mindre effektiv ved å redusere området hvor varme kan overføres.
På samme måte kan en høy konsentrasjon av kondenserbare gasser, som damp, også gjøre at kondensatoren fungerer dårligere.
- Begroing:
Når avleiringer bygger seg opp på varmeoverføringsflatene til kondensatoren, blir det effektive varmeoverføringsarealet mindre.
Dette gjør kondensatoren mindre effektiv.
Tilgroing kan skje på grunn av avleiring, korrosjon eller vekst av organismer.
- Kvalitet på damp:
Kondensatorens effektivitet kan påvirkes av kvaliteten på dampen som går inn i den.
Hvis dampen ikke er god, som hvis den er våt, kan den redusere hastigheten på varmeoverføringen og gjøre kondensatoren mindre effektiv.
- Kjølevannsforsyning og trykkfall:
Hvor godt kondensatoren fungerer kan påvirkes av hvor mye kjølevann som er tilgjengelig og hvor mye trykk den har.
Hvis det ikke er nok kjølevann eller hvis trykket faller for mye, kan det redusere hastigheten på varmeoverføringen og gjøre kondensatoren mindre effektiv.
På kalde steder kan kondensatorens resirkulerende avløpsvann fryse og skade maskinen.
Frostbeskyttelse kan gis ved å sette vannvarmeelementer i hver kondensator.
- Behandling av vann:
Ved å behandle vannet kan mengden av oppløste faste stoffer og andre kjemikalier i kjølevannet senkes.
Dette kan redusere hastigheten med hvilken vann tas ut av kondensatoren.
- Kondensatorer som avkjøles med luft:
I kaldt klima kan luftkjølte kondensatorer brukes for å forhindre at avløpsvannet fryser.
- Kondensatortrykk:
Hvor godt kondensatoren fungerer kan påvirkes av hvor mye trykk som er i den.
Når trykket er lavt, kan kokepunktet til vannet i kondensatoren gå ned, noe som gjør kondensatoren mindre effektiv.
- Utslitt utstyr:
For å få kondensatoren til å fungere bedre, bør korroderte eller utslitte deler skiftes ut.
Designhensyn
Den barometriske kondensatoren fungerer best når det barometriske benet, som i utgangspunktet er et kondensavløp, er laget på en bestemt måte.
Det barometriske beinets enderør skal være rett opp og ned, uten bøyninger til siden, slik at kondens kan renne ut ordentlig.
Når bobler setter seg fast i utløpsrør, varmebrønner eller flytefeller, kan de gjøre mye skade på utstyr, som å rive turbinblader fra hverandre.
For å sikre at væsken flyter godt, bør retningsendringer i det barometriske benet være minst fem rørdiametere, eller fire fot, fra hverandre.
Multi-Spray barometrisk kondensator fungerer bra fordi den har parallell strømning og ingen bevegelige deler i vakuumkammeret.
Dette betyr at det ikke trenger å fikses så ofte som utstyr med bevegelige deler.
Velge barometrisk kondensator for en spesifikk applikasjon
For å velge riktig barometrisk kondensator for en gitt applikasjon, må du tenke på en rekke ting.
For å velge den beste kondensatoren må du tenke på hvilken type væske eller gass som kondenseres, volum og temperatur, hvor effektiv du vil at den skal være, og hvor mye plass og penger du har.
Det bør tas nøye hensyn til de spesifikke behovene til applikasjonen og ytelseskravene.
Temperaturhensyn
Når du velger en barometrisk kondensator, må du tenke på innløps- og utløpstemperaturene til væsken eller gassen som kondenseres, samt temperaturen i rommet der kondensatoren skal plasseres.
Denne informasjonen vil bli brukt til å finne ut hvor mye kjølekraft kondensatoren trenger.
Kjølevæskevalg for HVAC-applikasjoner
I VVS-anlegg må kjølevæsken som skal brukes velges.
Det finnes mange forskjellige typer kjølemedier, og de fleste av dem har nummernavn som er basert på ASHRAE kjølemiddelbetegnelser.
Ytelsen til kjølemediet bestemmes for det meste av ytelseskoeffisienten (COP), som er forholdet mellom mengden varme som tas ut av rommet som avkjøles og mengden arbeid som trengs for å ta ut den varmen.
Rør for vakuumsystemer
Når du skal velge en barometrisk kondensator er det viktig å velge en med de riktige rørene for vakuumsystemer.
Det barometriske trykket på installasjonsstedet og det forventede trykkfallet over kondensatoren bør brukes til å finne ut høyden på det barometriske benet.
Røret mellom kondensatoren og mottakertanken kalles "barometrisk ben", og det må være høyt nok til å forhindre at kondens kommer inn i vakuumpumpen eller kompressoren.
Hvis de barometriske bena ikke er laget riktig, vil kondensatoren ikke fungere like bra.
Numerisk analyse
Riktig barometrisk kondensator kan velges ved hjelp av numerisk analyse.
Datamodellering kan bidra til å gjøre kondensatoren så effektiv og effektiv som mulig.
Den kan også brukes til å simulere ulike arbeidsforhold og se hvordan ulike designparametere påvirker systemet.
Rådgivning med en kvalifisert ingeniør
Samlet sett krever det å velge riktig barometrisk kondensator for en gitt applikasjon nøye gjennomtenkning av en rekke ting, for eksempel temperatur, væske- eller gassvolum, effektivitet og plass- og budsjettbegrensninger.
Å snakke med en kvalifisert ingeniør eller kondensatorprodusent kan bidra til å sikre at riktig kondensator velges for jobben.
Anvendelser av barometrisk kondensator i industrien
Barometriske kondensatorer brukes i mange forskjellige bransjer fordi de er en kostnadseffektiv måte å kvitte seg med luft, eksosdamp og andre damper fra vakuumutstyr.
La oss se på noen av feltene der barometriske kondensatorer ofte brukes.
Mat industri
Barometriske kondensatorer brukes til å behandle olje, melk og andre matvarer i næringsmiddelindustrien.
De er svært viktige for å bli kvitt uønskede gasser som kan skade kvaliteten på maten.
Sukkerraffineringsindustrien
Siden nesten 100 år siden har barometriske kondensatorer blitt brukt til å behandle sukker.
De brukes til å kvitte seg med luft og andre gasser i vakuumpanner, som hjelper til med å koke sukker.
Alkoholanlegg og destillerier
I alkoholanlegg og destillerier brukes barometriske kondensatorer for å fjerne luft og andre gasser fra destillasjonsprosessen.
Dette sørger for at alkoholen som lages er ren og av god kvalitet.
Masse- og papirfabrikker
Barometriske kondensatorer brukes i tremasse- og papirindustrien for å ta luft og andre gasser ut av vakuumsystemene som brukes til å avvanne massen.
Petroleumsraffinerier
I oljeraffinerier tas luft og andre gasser ut av vakuumdestillasjonssystemene ved hjelp av barometriske kondensatorer.
Dette sørger for at oljen som lages er av høy kvalitet og ren.
Saltproduksjonsanlegg
I fabrikker som lager salt, brukes barometriske kondensatorer for å kvitte seg med luft og andre gasser fra vakuumsystemene som fordamper saltlake.
Kjemiske anlegg
Ulike typer kjemiske anlegg bruker også barometriske kondensatorer.
De brukes til å kvitte seg med gasser som ikke hører hjemme i vakuumsystemer som brukes i forskjellige kjemiske prosesser.
Barometriske ben og ejektorsystemer
Barometriske kondensatorer kan ikke fungere uten de barometriske bena.
De er laget for å forhindre at kondensatoren blir oversvømmet.
Typen kondensat som tas av bør brukes for å bestemme hvor høyt det barometriske benet skal være.
For eksempel er en barometrisk benhøydeberegning nødvendig for å sikre at en feil antagelse ikke får en plante til å fungere dårlig.
Barometriske kondensatorer kan også brukes som en del av et ejektorsystem for å forbedre ytelsen til råvakuumenhet tung vakuumgassolje (HVGO).
Kondensatoren avkjøler og kondenserer dampene som kommer inn, noe som gjør at ejektorsystemet fungerer bedre.
Kort sagt, barometriske kondensatorer brukes i mange forskjellige bransjer fordi de er en kostnadseffektiv måte å kvitte seg med luft, eksosdamp og andre damper fra vakuumutstyr.
De er en viktig del av næringsmiddelindustrien, sukkerraffinering, alkoholanlegg og destillerier, tremasse- og papirfabrikker, oljeraffinerier, saltfabrikker og mange andre typer kjemiske anlegg.
Hensikten med barometriske ben er å forhindre at kondensatoren oversvømmes, og de bør ha riktig høyde for å fungere godt.
Effektivitet og kostnadssammenligning med andre kondensatortyper
Barometriske kondensatorer er kondensatorer med direkte kontakt som brukes i mange bransjer for å fjerne luft, eksosdamp og andre damper fra vakuumutstyr.
De har ingen bevegelige deler i vakuumkammeret, noe som reduserer nedetiden som følger med utstyr som gjør det.
Det finnes forskjellige typer barometriske kondensatorer, for eksempel multi-jet barometriske kondensatorer, multi-jet spray type barometriske kondensatorer, multi-spray barometriske kondensatorer og barometriske motstrøms kondensatorer.
Når det kommer til hvor godt de fungerer og hvor mye de koster, er det ingen klar vinner blant de ulike kondensatortypene.
Avhengig av situasjonen bør hver type kondensator brukes på riktig måte.
Luftkjølte kondensatorer
Luftkjølte kondensatorer er lettere å bygge enn vannkjølte, men de flytter ikke varmen like raskt fordi luft har en lavere utvekslingskoeffisient enn vann.
Mesteparten av tiden brukes denne typen kondensatorer på steder der vann er vanskelig å få tak i eller hvor folk ønsker å spare vann.
Luftkjølte systemer bruker derimot mye energi, bråker mye og tar mye plass.
Vannkjølte kondensatorer
Vannkjølte systemer overfører varme raskere enn luftkjølte systemer, men de er vanskeligere å designe fordi du må tenke på hvordan du skal kontrollere vannstrømmen og stoppe korrosjon.
Vannkjølte kondensatorer brukes ofte i store industrielle omgivelser fordi de fungerer godt og kan avkjøle mye varme.
Men de trenger en jevn tilførsel av kjølevann og den riktige måten å behandle vann på for å forhindre at de blir skitne, avskaller og ruster.
Avslutningsvis er barometriske kondensatorer en rask og billig måte å kvitte seg med luft, eksosdamp og andre damper fra vakuumutstyr.
Når det gjelder valg av kondensatortype, finnes det ikke noe entydig svar.
I stedet bør hver type velges basert på de spesifikke behovene til applikasjonen.
Ting å tenke på er tilgjengeligheten av kjølevann, dets effektivitet, kostnader, fotavtrykk, energibruk, støynivå og vannsparing.
Å snakke med en kvalifisert ingeniør eller kondensatorprodusent kan bidra til å sikre at riktig kondensator velges for jobben.
Materialer som brukes til barometrisk kondensatorkonstruksjon
Barometriske kondensatorer brukes til å rense vakuumutstyr for luft og andre damper.
De har to hoveddeler: skallets kropp og sprayanordningen(e).
Barometriske kondensatorer er laget av en rekke forskjellige ting, for eksempel:
- Støpejern.
- Karbonstål.
- Plast med glassfiber i.
- Haveg.
- Grafitt.
- Alle sveisbare legeringer.
Materialvalg
Valget av materiale for en barometrisk kondensator avhenger av en rekke ting, for eksempel typen kjølevæske som brukes i kjøling eller tilgjengeligheten av vann.
Kontaktkondensatorer er ofte laget av karbonstål, mens varmevekslere vanligvis er laget av kobber, messing, aluminium eller rustfritt stål.
Noe av det som påvirker materialvalget er mengden ikke-kondenserbare og mengden vann som er tilgjengelig.
Hvis det er mye billig vann tilgjengelig, er en barometrisk kondensator det beste valget fordi den har det enkleste designet og ikke trenger noe ekstra utstyr.
Når kjølevannet er hardt eller det er fare for korrosjon, kan glassfiberarmert plast og andre materialer som ikke ruster brukes.
Konklusjon
Avslutningsvis er den barometriske kondensatoren et fantastisk stykke ingeniørkunst som har endret måten vi gjør ting på i den industrielle verden.
Ved å bruke kraften til atmosfærisk trykk kan vi lage et svært effektivt og effektivt kjølesystem som kan endres for å passe til en lang rekke bruksområder.
Ettersom vi fortsetter å presse grensene for hva som er mulig, er det klart at den barometriske kondensatoren vil spille en stadig viktigere rolle i vår innsats for å bygge en mer bærekraftig, effektiv og innovativ fremtid.
Så la oss alle lære av denne fantastiske teknologien og fortsette å presse oss selv til nye nivåer av ingeniørmessig fortreffelighet, drevet av et ønske om å lære og et ønske om å gjøre verden til et bedre sted for alle.
Lenker og referanser
Steam Jet vakuumsystemer:
https://www.s-k.com/steam-jet-vacuum/barometric-condensers.cfm
Dele på…
