دی سوپرهیتر Desuperheater

بخار فوق گرم منبع عالی انرژی برای تولید نیروی مکانیکی است. با این حال، در بسیاری از موارد، بخار در دمای بسیار کاهش یافته، نزدیک به اشباع، کالای مطلوب تری را نشان می دهد. این مورد برای بیشتر کاربردهای انتقال حرارت است.

دقیق کنترل دما برای بهبود راندمان گرمایش مورد نیاز است. از بین بردن گرمای غیرعمدی در فرآیندهای دریچه گاز. یا برای محافظت از محصولات پایین دست و/یا تجهیزات در برابر آسیب ناشی از گرما. یکی از روش‌های کاهش دما، نصب یک دی‌سوپرهیتر است.

یک دی سوپرهیتر مقدار کنترل شده و از پیش تعیین شده آب را به جریان بخار تزریق می کند تا دمای بخار را کاهش دهد. برای دستیابی به این مهم، دی سوپرهیتر باید به درستی برای کاربرد طراحی و انتخاب شود.

دی سوپرهیتر

ارائه تصویر: Auldvalves

اگرچه می تواند در طراحی ساده به نظر برسد، اما دی سوپرهیتر باید با طیف گسترده ای از متغیرهای دینامیکی حرارتی و جریان پیچیده ادغام شود تا موثر باشد. کنترل مقدار آب و در نتیجه دمای بخار از یک حلقه کنترل دما استفاده می کند .

این حلقه شامل یک دستگاه سنجش دمای پایین دست، یک کنترل کننده برای تفسیر دمای اندازه گیری شده نسبت به نقطه تنظیم مورد نظر، و ارسال یک سیگنال متناسب به مجموعه شیر کنترل کننده آب/محرک برای اندازه گیری مقدار مورد نیاز آب است.

موفقیت یا شکست نصب دی سوپرهیتر خاص به تعدادی از عوامل فیزیکی، حرارتی و هندسی بستگی دارد. برخی از این موارد واضح و برخی مبهم هستند، اما همه آنها تأثیر متفاوتی بر عملکرد تجهیزات و سیستمی که در آن نصب شده است دارند.

اولین و احتمالاً مهمترین عامل برای عملکرد کارآمد دی سوپرهیتر، انتخاب طرح صحیح برای کاربرد مربوطه است.

دی‌سوپرهیترها در اشکال و اندازه‌ها هستند و از روش‌های مختلف انتقال انرژی و مکانیکی برای دستیابی به عملکرد مطلوب در محدوده‌های محیط سیستم استفاده می‌کنند.

 

جنبه های فنی Desuperheater

برخی از پارامترهای فیزیکی که بر عملکرد یک سیستم گرمایش فوق‌العاده تأثیر می‌گذارند عبارتند از:

• جهت نصب
• دمای آب اسپری کنید
• مقدار آب اسپری کنید
• اندازه خط لوله
• سرعت بخار
• تجهیزات در مقابل خرابی سیستم

جهت‌گیری نصب یک عامل نادیده گرفته شده، اما حیاتی در عملکرد سیستم است. قرار دادن صحیح دی سوپرهیتر می تواند تاثیر بیشتری بر عملکرد نسبت به سبک خود واحد داشته باشد. برای اکثر واحدها، جهت گیری بهینه در یک خط لوله عمودی با جهت جریان به سمت بالا است.

این برخلاف اکثر تاسیساتی است که امروزه در صنعت دیده می شود. سایر عوامل جهت گیری عبارتند از اتصالات لوله ، زانویی، و هر نوع دیگر از انسداد خط لوله که در پایین دست نقطه تزریق آب وجود دارد.

دمای آب پاششی می تواند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد دی سوپرهیتر داشته باشد. اگرچه این برخلاف قرارداد منطقی است، آب با دمای بالا برای خنک کردن بهتر است.

با افزایش دمای آب اسپری، جریان و ویژگی های حرارتی بهبود می یابد و بر موارد زیر تأثیر می گذارد:

• کشش سطحی
• توزیع اندازه قطره
• گرمای نهان تبخیر
• میزان تبخیر

بهبود در تمام این مناطق، در نتیجه افزایش دمای آب پاشش، عملکرد کلی سیستم را بهبود می بخشد.

مقدار آبی که باید تزریق شود تأثیر مستقیمی بر زمان تبخیر خواهد داشت. فرآیند انتقال حرارت وابسته به زمان است و بنابراین، مقدار آب پاشش بر زمان تبخیر کامل و پایداری حرارتی تأثیر می گذارد.

هنگام طراحی یک تاسیسات دی سوپرهیتر جدید، نگرانی دیگر برای عملکرد مناسب سیستم، اندازه خط لوله است. همانطور که اندازه خط بزرگتر می شود، باید به سرعت نفوذ اسپری و پوشش در جریان جریان توجه بیشتری شود.

برخی از دی‌سوپرهیترهای تک نقطه‌ای از نوع تزریقی، انرژی نازل کافی برای پراکندگی در کل سطح مقطع خط لوله ندارند. در نتیجه، الگوی اسپری فرو می ریزد و لایه بندی حرارتی رخ می دهد، یعنی یک هسته مرکزی زیر خنک که با بخار فوق گرم پوشیده شده است.

این شرایط معمولاً پس از اینکه جریان جریان دچار چندین تغییر جهت لوله‌کشی شد، حذف می‌شود، اما این همیشه در محدوده سیستم یا فرآیند کنترل امکان‌پذیر نیست. قرار دادن صحیح واحدهای پرانرژی و چند نازل در خطوط لوله بزرگتر معمولاً از تشکیل لایه بندی حرارتی جلوگیری می کند.

حداکثر و حداقل سرعت بخار رابطه مستقیمی با اختلاط موفقیت آمیز آب دارد. سرعت به طور مستقیم بر زمان ماند در دسترس برای مخلوط شدن آب با بخار تاثیر می گذارد. هنگامی که حداکثر سرعت خیلی زیاد است، به طور بالقوه زمان کافی برای مخلوط شدن آب قبل از برخورد با انسداد لوله مانند زانو یا سه راهی وجود ندارد. حداکثر سرعت ایده آل معمولا بین 150-250 فوت در ثانیه (46-76 متر در ثانیه) متغیر است.

هنگامی که حداقل سرعت خیلی کم است، تلاطم کاهش می یابد و سپس قطرات آب تمایل دارند از حالت تعلیق در بخار خارج شوند. به عنوان یک قاعده، حداقل سرعت بخار که در آن آب می تواند معلق بماند، تقریباً 30 فوت در ثانیه (9 متر در ثانیه) است.

برای کاربردهایی با سرعت پایین‌تر، اختلاط مناسب ممکن است با دی‌سوپرهیترهایی که بخار ونتوری یا اتمیزه‌کننده را ارائه می‌دهند، به دست آید.

یکی از مفاهیمی که بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرد و درک نادرست در زمینه گرمایش زدایی وجود دارد، خاموشی است. هنگامی که بر روی یک عنصر کنترل نهایی، مانند یک شیر، اعمال می شود، چرخش یک نسبت ساده از حداکثر به حداقل نرخ جریان قابل کنترل است.

Turndown گاهی اوقات به جای محدوده‌پذیری استفاده می‌شود. با این حال، وقتی صحبت از مقایسه عملکرد واقعی می شود، معنای دقیق به طور قابل توجهی متفاوت است.

یک دیسوپرهیتر یک عنصر کنترلی نهایی نیست و به این ترتیب، عملکرد آن به طور مستقیم با محیط سیستم آن مرتبط است. خاموشی واقعی سیستم بیشتر تابعی از پارامترهای سیستم است تا بر اساس تغییرات تجربی جریان تجهیزات.

پس از درک این موضوع، بدیهی است که یک دی سوپرهیتر خوب نمی تواند بر نقص های یک سیستم ضعیف غلبه کند. آنها باید بر اساس شایستگی های خود ارزیابی شوند و بر اساس آن وزن شوند.

به دلیل بهبود تکنولوژی طراحی نازل، به ندرت به آسترهای لوله نیاز است. بسته به کیفیت ذرات منبع آب، ممکن است به صافی های درون خطی نیاز باشد.

طراحی و اندازه دیسوپرهیتر

برخی از محاسبات و توصیه های ویژه اطلاعات لازم را برای انتخاب طرح و اندازه مناسب دی سوپرهیتر فراهم می کند.

این انتخاب باید بر اساس ملاحظات کاربردی مختلفی باشد مانند:

• حداقل تا حداکثر بار مورد نیاز محدوده
• حداقل سرعت بخار
• طول لوله مستقیم و فاصله سنسور دما بعد از دی سوپرهیتر
• اندازه خط لوله بخار و
• اختلاف فشار بین آب و بخار

طراحی دی سوپرهیتر