Pára je jedním z nejúčinnějších nosičů tepla, který při kontaktu s teplosměnným zařízením okamžitě předá spotřebiteli veškerou tepelnou energii. Navíc je snadné dát plynné fázi požadované charakteristiky – požadovanou teplotu a tlak.
Při interakci páry a zařízení se ale tvoří velké množství kondenzátu, což vede k vodnímu rázu, snížení tepelného výkonu a zhoršení kvality plynné fáze. Pro boj s kapkami vody padajícími na povrch potrubí je nutné použít odvaděč kondenzátu. V zahraničních podnicích se takové armatury nazývají "lapač kondenzátu", což plně odráží funkční účel zařízení.
Steam Traps
Odvaděče kondenzátu jsou jedním z typů průmyslových potrubních armatur, které jsou určeny prozabránit kondenzaci při používání páry a efektivněji využívat její tepelnou energii.
Výsledkem řady experimentů bylo prokázáno, že zavedení odvaděče kondenzátu do sady zařízení ušetří až 20 % užitečné energie živé páry.
Typy odvaděčů kondenzátu
V závislosti na konstrukci a realizovaném principu činnosti mohou být potrubní armatury mechanické, termodynamické nebo termostatické. Jakýkoli typ odvaděče kondenzátu musí splňovat dva základní požadavky:
- odstranění kondenzátu bez ztráty akutní plynné fáze;
- automatické odvzdušnění systému.
Kondenzát vzniká v důsledku tepelných ztrát párou ve výměnících tepla a také při ohřevu potrubních instalací, kdy se část plynné fáze mění na vodu. Ztráta velkého množství vlhkosti snižuje energetickou účinnost zařízení, urychluje jeho opotřebení. Proto je tak důležité s ním bojovat.
Mechanické odvaděče kondenzátu
Mechanické armatury jsou nejspolehlivější, a proto oblíbené „lapače kondenzátu“. Jeho princip činnosti je založen na rozdílu hustot vodní páry a kondenzátu a hlavním ovládacím prvkem je plovák. V závislosti na konstrukci plováku se rozlišují následující typy výztuže:
- parní plovák kulový otevřený nebo uzavřený odvaděč kondenzátu;
- plovákový prvek nebo obrácený uzavřený odvaděč kondenzátu.
Každý typ výztuže funguje svým vlastním způsobemurčité schéma, má výhody a nevýhody, jejichž znalost vám umožní zavést nejefektivnější schéma práce v podniku.
Sférické plovoucí parní pasti
Základem konstrukce tohoto typu ventilu je kulový plovák. Je umístěn ve vnitřní dutině výfukového ventilu a je spojen s pákovým ventilem. Odvaděč kondenzátu navíc obsahuje termostatický ventil.
Princip činnosti plovákového odvaděče kondenzátu lze rozdělit do dvou kroků:
- Kondenzát vstupuje do zařízení potrubím, plní vnitřní dutinu a zvedne plovák, který zatáhne za páku ventilu a otevře otvor pro odvod vody.
- Když do zařízení vstoupí horká pára, aktivuje se tepelný ventil, pára se začne hromadit v dutině a způsobí, že plovák klesne ke dnu, výstup se zablokuje.
Takto se odděluje kondenzát od páry. Díky přítomnosti termostatického ventilu v konstrukci je uvolněný plyn automaticky odstraněn a je také zabráněno vzniku vzduchového filmu v dutině, který ucpává zařízení.
Výhody a nevýhody
Typickým představitelem kulového plovákového ventilu je odvaděč kondenzátu FT-44. Na jeho příkladu rozebereme hlavní klady a zápory zařízení. Hlavní věc, kterou odborníci upozorňují, je necitlivost zařízení na proměnnou zátěž.
Zařízení je schopno nepřetržitě odvádět kondenzát jak při teplotě nasycení páry, tak při velkém zatížení. Další výhodou ventilu je stabilní a nepřetržité odlučování nekondenzovatelných plynů. To vše v kombinaci s dlouhou životností je dáno jednoduchou konstrukcí zařízení.
Hlavní nevýhodou zařízení jsou jeho velké rozměry, které zvyšují tepelné ztráty do neizolovaných prvků skříně. Vysoká citlivost na vodní ráz a náročnost na „čistotu páry“(možné zanášení ventilů) jsou další dvě nevýhody tohoto typu odvaděčů kondenzátu.
Zvonové odvaděče páry
Jak název napovídá, hlavním prvkem tohoto typu odvaděče kondenzátu je zvon, neboli plovák „obráceného šálku“. Samotné zařízení má válcový tvar, poměrně objemné (větší než předchozí zástupce), ale má velkou sadu výhod.
Ve výchozí poloze je obrácený plovák na dně ventilu a jeho dno se opírá o vertikální trubku. Na skle, která je umístěna v krytu ventilu, je připevněna páka cívky. Oddělení páry od kondenzátu probíhá ve čtyřech krocích:
- Přívodním potrubím vstupuje voda do zařízení, plní vnitřní dutinu a pod tlakem vytéká přes otevřenou cívku.
- Pára vstupující do systému začne vyvíjet tlak na spodní část plováku, což způsobí, že plovák plave v objemu kondenzátu a uzavře cívku.
- Spustí se pára, která je uvnitř sklenicerozkládají se na kapalnou a plynnou fázi. Ten prochází speciálním kanálem na dně, vstupuje do cívky a tlačí ji zpět.
- Kondenzát a zbývající plynná fáze opustí sklo otvorem ve dně, plovák se začne uvolňovat, čímž se cívka opět otevře.
Cyklické opakování popsaných operací vede k úplnému a efektivnímu oddělení živé páry od kondenzátu. Tato technologie byla patentována v roce 1911, ale zůstává relevantní dodnes.
Pro a proti
Odvaděč kondenzátu Zamkon je významným představitelem armatur „obráceného poháru“. Na jeho příkladu budeme analyzovat výhody a nevýhody zařízení v této kategorii.
Zde se za mínus považují i velké rozměry, které výrazně ovlivňují ztráty tepelné energie na neizolovaných prvcích. Další nevýhodou odborníci nazývají omezenou propustnost, která neumožňuje použití armatur na vysoce výkonných zařízeních.
Výhody odvaděče kondenzátu jsou mnohem větší. Za prvé, cívka nepodléhá kontaminaci, což zvyšuje spolehlivost zařízení. Za druhé, kování se nebojí vodního rázu. Za třetí, odstranění kondenzátu je možné i při vysokých teplotách.
V případě poruchy zůstává výfukový ventil otevřený, což chrání komplex zařízení před poruchou. Nakonec se všechny další součásti a sestavy, jako jsou filtry nebo zpětné ventily, instalují přímo do páryodvaděč páry. To snižuje ztráty tepelné energie a zmenšuje velikost celé sady zařízení.
"Tepelné" armatury
Termostatické a termodynamické odvaděče kondenzátu fungují na základě schopnosti různých tekutin expandovat a smršťovat se, když teplota stoupá nebo klesá. Spolu se zvýšením teploty, například když vstoupí pára, se uzamykací prvek roztáhne a uzavře kanál, který odvádí kondenzát.
Princip činnosti ostatních zařízení je založen na změně tlaku uvnitř systému v důsledku interakce hustého (studeného) a řídkého (horkého) média. Hlavními prvky v takových zařízeních jsou bimetalové desky. Na fotografii je odvaděč kondenzátu s bimetalovým prvkem.
Tento typ zařízení má složitou konstrukci a v praxi se používá jen zřídka. Nízká obliba je dána i složitými a často nemožnými opravami. Použití zařízení tohoto typu je oprávněné pouze ve zvláště kritických průmyslových instalacích.
