Главный Каталог Статей РФ
85933 авторов, размещено 47073 статей, сейчас на сайте пользователей: 111 Статистика
Аватар newt

Сравнение пароводяного струйного аппарата ПСА с пароутилизатором

Категория:  Промышленноcть, оборудование  | Автор:  newt | Опубликовано: 23.04.2009

1. Принцип действия пароутилизатора

Пароутилизатор не является прямым аналогом пароводяного струйного аппарата ПСА. Основное назначение пароутилизатора, конечно же, такое же, как и у ПСА - это подогрев воды при помощи пара. Но техническая реализация процесса смешения пара и воды принципиально отличается. Для пояснения сути отличия необходимо остановится на конструкции обоих устройств.

Пароутилизатор состоит из двух основных узлов – конденсационной колонны и водяного эжектора. В конденсационную колонну подается пар и вода. В колонне вода диспергируется на мелкие капли методом разбрызгивания и конденсирует пар. В нижней части колонны скапливается перегретая вода, смешанная с конденсатом пара. Из колонны полученная смесь отсасывается водоструйным эжектором. Рабочей водой, подаваемой и на эжектор и в конденсационную колонну, является  сетевая вода. При этом основная часть воды подается на эжектор, а меньшая часть воды – в конденсационную колонну. Вот в общих чертах и все «ноу-хау», которое заложено в конструкцию пароутилизатора.   

2. Особенности конструкции ПСА

Теперь то, что касается конструкции нашего аппарата. Мы применяем другой подход и к конструкции аппарата, а также к пониманию выражения «ноу-хау». С нашей точки зрения «ноу-хау» заложено не в конструкции устройства, а содержится в методике правильного расчета струйного аппарата, то есть  заключается в знании и правильном понимании процессов, происходящих при смешении пара и воды.  Конструкция нашего аппарата с виду проще, чем конструкция пароутилизатора, но описание процесса намного сложнее. Принцип действия ПСА основан на известном физическом явлении из области гидродинамики двухфазных потоков, суть которого заключается в возникновении скачка уплотнения в двухфазном потоке при  разгоне последнего до сверхзвуковой скорости и последующего  торможения с переходом звукового барьера.

ПСА содержит корпус с патрубком подвода воды и с фланцем подвода пара. В корпусе соосно установлена труба. Вдоль оси аппарата установлено центральное тело и паровое сопло. На входе устройства установлена опора центрального тела. На выходе устройства установлена опора центрального тела. Смесительный конус камеры смешения и выходной диффузор реализованы за счет кольцевого зазора между наружной поверхностью центрального тела и внутренней поверхностью трубы.

Устройство функционирует следующим образом: активная среда (пар) по трубопроводу, присоединенному к фланцу, поступает в сопло, в котором в процессе расширения достигает скорости течения близкой к скорости звука, либо превосходящей ее. Пассивная среда (вода) подводится к фланцу, и далее, проходя через кольцевой зазор между кромкой сопла и трубы, подается в камеру смешения. В камере смешения  происходит полный распыл кольцевой струи воды высокоскоростным потоком пара. Образуется тонкая водяная пыль с размером частиц около 1 мкм. Площадь соприкосновения потоков пара и воды существенно возрастает. Для примера, в одном литре образовавшейся смеси может получиться поверхность соприкосновения фаз до 2000 м2. Благодаря этому пар практически мгновенно конденсируется. В результате конденсации пара статическое давление в потоке уменьшается до давления насыщения при температуре смеси (в камере смешения образуется вакуумная зона). Кроме того, скорость звука в полученной равновесной мелкодисперсной двухфазной смеси также сильно снижается и становится меньше, чем скорость движения самой смеси. То есть, режим движения смеси становится сверхзвуковым. В процессе истечения сверхзвуковой двухфазной смеси через горловину камеры смешения в смеси возникает прямой скачок уплотнения. Прямой скачок позволяет преобразовать энергию скоростного напора потока в энергию статического давления. В результате, за скачком уплотнения статическое давление в потоке существенно возрастает и становится значительно больше давления насыщения при температуре смеси. Это приводит к полной и окончательной конденсации пара. Режим сверхзвукового двухфазного течения смеси после скачка уплотнения переходит в режим дозвукового однофазного течения. На выходе устройства формируется сплошной поток нагретой воды, имеющий более высокую температуру и давление по отношению к исходному потоку воды.

3. Свойства и характеристики

Исходя из описания видно, что физический механизм, заложенный в основу принципа действия нашего аппарата сложнее, а конструкция проще, чем у пароутилизатора. Поскольку различны принципы действия сравниваемых устройств, то, естественно, будут различны и их свойства и характеристики. Что касается пароутилизатора, то хочется сказать, что именно его «ноу-хау» не позволяет ему осуществлять подогрев воды более чем на 30 ОС. Ведь в основе данного устройства лежит водоструйный эжектор, который струей рабочей сетевой воды, проходящей через основное сопло, засасывает смесь конденсата пара и сетевой воды, получающуюся в конденсационной колонне. Значит, величина подогрева будет ограничена максимальным количеством конденсата, который может затянуть рабочая струя. А поскольку это количество не так уж и велико, то, и подогрев получается небольшим, то есть не более 30 ОС. Значительно большего значения подогрева можно достичь, если использовать в качестве рабочего потока пар, и паром засасывать воду. Именно этот процесс реализован в наших инжекторах. Поэтому они могут работать с подогревом на 60 ОС и более, и, кроме того, обладают насосным эффектом. Таким образом, пароутилизаторы требуют, чтобы через них обязательно прокачивалась вся вода, циркулирующая в системе, и при этом они греют не более чем на 30 ОС; при использовании же ПСА нет необходимости пропускать через них всю воду. Достаточно подать на наши аппараты одну вторую часть воды, а остальное количество пропустить через линию подмеса без подогрева. ПСА легко нагреют воду на 60 ОС, а после подмеса получатся те же самые 30 ОС.  Так как через наши аппараты пропускается лишь часть воды, ПСА имеют меньшие габариты и меньшие диаметры подводящих трубопроводов. Поэтому и стоимость ПСА получится меньше, чем стоимость пароутилизаторов. И это даже притом, что аппараты ПСА, в отличие от пароутилизаторов, полностью (включая корпус) изготовлены из нержавеющей стали, вследствие чего имеют несравнимо больший срок службы! 

4. Требования к давлению

Для работы пароутилизатора необходимо обеспечить падение давления на нем около 2 кгс/см2 для нормальной работы водоструйного эжектора. Наши же ПСА могут работать вообще без падения давления, и, более того, даже с повышением давления воды, то есть могут помогать сетевому насосу прокачивать воду в системе. Поэтому при использовании наших аппаратов можно применить сетевой насос с меньшим напором, а значит, и с меньшей мощностью, чем в случае с пароутилизатором, существенно экономя на электроэнергии.

5. О механизме гашения вибраций

Для того чтобы понять, зачем он нужен и как должен работать, необходимо определиться с причиной возникновения вибрации. В любых без исключения струйных аппаратах вибрация возникает вследствие неравномерности в распределении потока по сечению камеры смешения. Таким образом, принцип борьбы с вибрацией очень прост – чем лучше перемешаются среды, тем меньше будет вибрация.

Особенно сильно вибрация проявляется в аппаратах, в которых рабочей средой является вода, то есть когда вода подается на центральное сопло, а поток пара засасывается струей воды. Именно так и происходит в пароутилизаторах. В этом случае неравномерность получается максимальная, так как центральную часть потока (ядро потока) занимает сплошная струя воды, а периферийную часть потока занимает пар. При таком варианте смешение происходит плохо, так как сплошная струя воды плохо диспергируется, площадь поверхности соприкосновения потоков получается маленькая, неравномерность сохраняется на протяжении всей длины камеры смешения и в результате все это приводит к возникновению вибрации. Поэтому для гашения вибрации в пароутилизаторах приходится применять дополнительные ухищрения – делать конденсационную колонну, чтобы в камеру смешения попадал не чистый пар, а уже предварительно смешанный с водой, либо применять многосопловую конструкцию эжектора, либо применять центробежное сопло, чтобы завихренный поток воды сам распадался на капли. Естественно, столь серьезные усложнения конструкций приводят к их удорожанию и идут в ущерб надежности и долговечности.

В ПСА рабочей средой является пар, а вода подается на кромку парового сопла в виде тонкой кольцевой струи. Тонкая кольцевая струя значительно проще распадается на капли, тем более, когда по центру подается пар, а струя воды проходит под углом к потоку пара. В этом случае обеспечивается полный распыл потока воды на мельчайшие капли. Поэтому уже на расстоянии 3-10 см после кромки сопла все сечение камеры смешения равномерно заполнено однородной тонкодисперсной равновесной двухфазной смесью, паровой сердечник получается коротким, либо отсутствует. Когда речь идет о больших аппаратах (с производительностью более 100 т/ч), то для облегчения распыла и уменьшения длины парового сердечника мы применяем центральное тело. В малых аппаратах обходимся без него.  

6. О регулировании тепловой мощности

Тепловую мощность при использовании струйных аппаратов ПСА можно регулировать несколькими способами. Во-первых, ступенчато, то есть количеством подключенных аппаратов. Обычно в системах отопления мы предлагаем применять два аппарата по половине тепловой мощности каждый. Это позволяет расширить общий диапазон регулирования и обеспечить половинное резервирование системы. Во-вторых, плавно, то есть при помощи регулирующего клапана подачи пара путем дросселирования давления пара перед аппаратами. Первый способ позволяет регулировать мощность грубо – либо 50% (один аппарат), либо 100% (два аппарата). Второй способ обеспечивает точную регулировку мощности. Допустимый диапазон регулирования мощности давлением пара зависит от соотношения давлений пара и воды. Чем больше разница между располагаемым давлением пара и давлением воды, тем шире получается диапазон регулирования. Чаще всего диапазон составляет не менее 50%.  Таким образом, общий диапазон регулирования при использовании двух аппаратов получается не менее 75%, то есть от 25% до 100%. 

Кроме того,  мы предлагаем третий способ регулирования, который позволяет еще больше  расширить общий диапазон регулирования мощности системы – регулированием производительности каждого аппарата в отдельности. Для этих целей НПО «Новые Технологии» производит пароводяные струйные аппараты ПСА-Р, обладающие возможностью регулирования тепловой мощности. Такие аппараты мы называем регулируемыми. Они оснащены штурвалом, при помощи которого можно изменять внутренние сечения проточной части и тем самым изменять производительность аппарата. Диапазон регулирования мы устанавливаем так, чтобы обеспечить возможность изменения производительности аппарата от 60% до 120% от номинала. Таким образом, общий диапазон регулирования мощности при использовании двух регулируемых аппаратов составляет от 15% до 120%.

7. Выводы

 

  Итак, подводя итоги сравнения пароводяных струйных аппаратов ПСА с пароутилизаторами, можно констатировать следующие преимущества ПСА:

·  Конструкция ПСА проще, надёжнее и долговечнее;

·  Вибрации отсутствуют;

·  Величина подогрева воды больше;

·  Нет ограничений по перепаду давления;

·  Экономия электроэнергии сетевого насоса;

·  Больший диапазон регулирования;

·  Низкая цена.

 

А если ещё добавить к вышеперечисленному, что ПСА имеют в несколько раз меньшие габариты (что позволяет существенно сэкономить место в котельной и в разы снизить стоимость монтажных работ), то можно, применяя боксёрскую терминологию, констатировать победу пароводяных струйных аппаратов ПСА над пароутилизаторами с формулировкой «за явным преимуществом».

 


Комментарии
К этой статье пока нет комментариев. Станьте первым! У нас гости не могут комментировать статьи. Пожалуйста авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы прокомментировать.
Интересные статьи по теме
Аватар Nata751
Климатическое оборудование - что это такое Что такое климатическое оборудование и для чего оно нужно. ...
Категория: Промышленноcть, оборудование | Автор: Nata751 | Добавлено: 21.04.2016
Аватар Victoria585
Как подобрать торговое оборудование для своего бизнеса Где купить оборудование для своего бизнеса, предприятия, кафе, ресторана, магазина, пекарни, кондитерской...
Категория: Промышленноcть, оборудование | Автор: Victoria585 | Добавлено: 22.07.2022
Аватар 12345
КПД при сварке Эффективные КПД представляют собой отношение тепловой мощности данной составляющей теплового баланса к тепловому эквиваленту электрической энергии дуги....
Категория: Промышленноcть, оборудование | Автор: 12345 | Добавлено: 12.10.2009
Аватар sanecek
Мотоблоки Российского производства. Мотоблоки НЕВА и САЛЮТ, их отличия, преимущества и недостатки. ...
Категория: Промышленноcть, оборудование | Автор: sanecek | Добавлено: 05.05.2011
Аватар Чертова Екатерина
Технологический процесс на складе На складах осуществляется целый комплекс разнообраз¬ных последовательно выполняемых операций по поступле¬нию, хранению и отпуску товаров. Эти операции в совокупности и составляют складской технологиче...
Категория: Промышленноcть, оборудование | Автор: Чертова Екатерина | Добавлено: 12.08.2008
Лучшие авторы
Аватар ded004
дед мороз рунета

Читать

Аватар Dimasty78
Увлекаюсь цветами, могу запросто составить цветочный букет.

Читать

Аватар arik
Добрый день. Хочу вам подсказать вот этот интернет...

Читать

Аватар fred1989
Фермер

Читать

Аватар Игорь Губарев
Работаю психологом, пиарщиком, фотографом, Дедом М...

Читать

Свежие комментарии
Талантливый человек талантлив во всём! Будь как Паша! А ещё ты можешь ...

Читать

Можно выбрать.

Читать

Ой, шутник.

Читать

https://priornews.ru/zastrojshhik-iz-hmao-sravnil-ufas-s-prestupnoj-gr...

Читать

https://ura-news.turbopages.org/turbo/ura.news/s/news/1052688335

Читать

Напишите нам