A fórmula de cálculo é a seguinte:

Onde:
D - diâmetro da tubulação, mm

Q - vazão, m3/h

v - velocidade de fluxo permitida em m/s

O volume específico de vapor saturado a uma pressão de 10 bar é 0,194 m3/kg, o que significa que a vazão volumétrica de 1000 kg/h de vapor saturado a 10 bar será 1000x0,194=194 m3/h. O volume específico de vapor superaquecido a 10 bar e temperatura de 300°C é igual a 0,2579 m3/kg, e a vazão volumétrica com a mesma quantidade de vapor já será de 258 m3/h. Assim, pode-se argumentar que o mesmo gasoduto não é adequado para transportar vapor saturado e superaquecido.

Aqui estão alguns exemplos de cálculos de pipeline para diferentes ambientes:

1. Médio - água. Vamos fazer um cálculo para uma vazão volumétrica de 120 m3/h e velocidade de vazão v=2 m/s.
D= =146 milímetros.
Ou seja, é necessária uma tubulação com diâmetro nominal DN 150.

2. Vapor médio-saturado. Vamos fazer um cálculo para os seguintes parâmetros: vazão volumétrica - 2.000 kg/h, pressão - 10 bar a uma velocidade de fluxo - 15 m/s. De acordo com o volume específico de vapor saturado a uma pressão de 10 bar é de 0,194 m3/h.
D = = 96 milímetros.
Ou seja, é necessária uma tubulação com diâmetro nominal DN 100.

3. Vapor médio - superaquecido. Vamos fazer um cálculo para os seguintes parâmetros: vazão volumétrica - 2.000 kg/h, pressão - 10 bar a uma velocidade de vazão de 15 m/s. O volume específico de vapor superaquecido a uma dada pressão e temperatura, por exemplo, 250°C, é 0,2326 m3/h.
D = =105 milímetros.
Ou seja, é necessária uma tubulação com diâmetro nominal DN 125.

4. Médio - condensado. Neste caso, o cálculo do diâmetro da tubulação (tubulação de condensado) possui uma característica que deve ser levada em consideração no cálculo, a saber: é necessário levar em consideração a parcela do vapor proveniente da descarga. O condensado, passando pelo coletor de condensado e entrando na tubulação de condensado, é descarregado (ou seja, condensado) nele.
A parcela do vapor proveniente da descarga é determinada pela seguinte fórmula:
Parcela de vapor da descarga = , Onde

h1 é a entalpia do condensado na frente do purgador;
h2 é a entalpia do condensado na rede de condensado à pressão correspondente;
r é o calor de vaporização na pressão correspondente na rede de condensado.
Usando uma fórmula simplificada, a parcela de vapor proveniente da descarga é determinada como a diferença de temperatura antes e depois do coletor de condensado x 0,2.

A fórmula para calcular o diâmetro da tubulação de condensado será semelhante a esta:

D = , Onde
DR - participação na descarga de condensado
Q - quantidade de condensado, kg/h
v” - volume específico, m3/kg
Vamos calcular a tubulação de condensado para os seguintes valores iniciais: vazão de vapor - 2.000 kg/h com pressão - 12 bar (entalpia h'=798 kJ/kg), descarregado a uma pressão de 6 bar (entalpia h'=670 kJ/ kg, volume específico v" =0,316 m3/kg e calor de condensação r=2085 kJ/kg), velocidade de fluxo 10 m/s.

Parcela de vapor da descarga = = 6,14 %
A quantidade de vapor descarregado será igual a: 2.000 x 0,0614 = 123 kg/h ou
123x0,316= 39 m3/h

D = = 37 milímetros.
Ou seja, é necessária uma tubulação com diâmetro nominal DN 40.

TAXA DE FLUXO PERMITIDA

O indicador de velocidade do fluxo é um indicador igualmente importante no cálculo de dutos. Ao determinar a vazão, os seguintes fatores devem ser considerados:

Perda de pressão. Em vazões altas, diâmetros de tubos menores podem ser selecionados, mas isso resultará em perda de pressão significativa.

Custos de pipeline. Taxas de vazão baixas resultarão na seleção de diâmetros de tubulação maiores.

Barulho. A alta velocidade de fluxo é acompanhada por um aumento do efeito de ruído.

Vestir. Altas vazões (especialmente no caso de condensado) levam à erosão das tubulações.

Via de regra, a principal causa dos problemas de drenagem de condensado é justamente o diâmetro subdimensionado das tubulações e a seleção incorreta dos drenos de condensado.

Após a drenagem do condensado, as partículas condensadas, movendo-se pela tubulação na velocidade do vapor de descarga, alcançam a curva, atingem a parede da saída rotativa e se acumulam na curva. Depois disso, eles são empurrados ao longo dos dutos em alta velocidade, levando à sua erosão. A experiência mostra que 75% dos vazamentos nas linhas de condensado ocorrem nas curvas dos tubos.

Para reduzir a provável ocorrência de erosão e seu impacto negativo, é necessário que sistemas com purgadores de flutuação tomem uma velocidade de fluxo de cerca de 10 m/s para cálculo, e para sistemas com outros tipos de purgadores de vapor - 6 -8 m/ S. Ao calcular tubulações de condensado nas quais não há vapor de descarga, é muito importante fazer cálculos como para tubulações de água com vazão de 1,5 - 2 m/s, e no restante levar em consideração a parcela de vapor de descarga.

A tabela abaixo mostra as taxas de fluxo para alguns meios:

Quarta-feira	Opções	Velocidade de fluxo m/s
Vapor	até 3 barras	10-15
	3 -10 barras	15-20
	10 - 40 barras	20-40
Condensado	Pipeline cheio de condensado
	Condensado- mistura de vapor	6-10
Água de alimentação	Linha de sucção	0,5-1
	Tubo de abastecimento

Tradução de artigo publicado na revista Armstrong International.

Escolhendo um purgador de vapor melhor/ Armstrong International, Inc. //
Trap Magazin, 1993. – Vol. 61, nº. 1.- P. 14-16.

O artigo “Selecionando o Purgador de Vapor Mais Adequado” foi publicado na revista corporativa “ICI Engineer”, de propriedade de um dos maiores grupos químicos do mundo, ICI PLC London, Inglaterra. O grupo fatura anualmente 22,5 mil milhões de dólares e emprega mais de 128 mil pessoas, das quais cerca de 25% trabalham em fábricas americanas, com as restantes operações em 35 países e mais de 600 cidades.

O artigo foi reimpresso pela Armstrong Intl com permissão dos editores da revista.

O culminar de sete anos de monitoramento e testes de purgadores de vapor de dois fabricantes de purgadores em suas fábricas de Huddersfield e Grangemouth, combinado com testes de desempenho e perda de vapor por fluxo nos laboratórios, resultou no Guia de Projeto ICI revisado “Seleção de Vapor Armadilhas“ (EDG PIP. 30.01A).

Nota do editor da revista Trap
Engenheiros de duas fábricas de produtos químicos finos da ICI no Reino Unido conduziram sete anos de observações do desempenho de vários tipos de purgadores de vapor, cujos resultados são descritos neste artigo. Como a Armstrong recomenda que a seleção dos purgadores de vapor seja baseada na experiência prática – a própria Armstrong, a dos representantes da Armstrong e outros que a acumularam enquanto forneciam drenagem para equipamentos similares – este artigo está sendo republicado para que todas as partes interessadas possam se beneficiar da experiência da ICI. .

Os antigos padrões para a seleção de purgadores apresentavam muitas deficiências, sendo a mais significativa que não levavam em consideração nem o tipo de equipamento a ser drenado nem o método de drenagem. Os purgadores de vapor selecionados desta forma eram frequentemente usados ​​em condições para as quais não foram projetados. Isto se aplica em particular aos purgadores termodinâmicos, nos quais a maioria dos padrões se baseou principalmente e que foram considerados na fábrica como “um purgador para todas as ocasiões”.
O monitoramento do desempenho dos purgadores de vapor começou na fábrica de Grangemouths em 1980 e dois anos depois na fábrica de Huddersfield, após reclamações dos trabalhadores de manutenção sobre a curta vida útil dos drenos de distribuição de vapor.

Para estabelecer os tipos de purgadores em serviço e verificar como foram selecionados para condições específicas, foram realizadas pesquisas incluindo programas de testes. Os primeiros resultados já causaram uma impressão deprimente.
Uma pesquisa com 415 purgadores de vapor em uma fábrica descobriu que 19% estavam com defeito e 63% foram considerados inadequados para condições específicas.

Em uma pesquisa com 132 purgadores em linhas de distribuição de vapor, 42% estavam com defeito.
O monitoramento da vida útil dos purgadores também começou em 1980 e continua até hoje.

A vida útil média real de diferentes tipos de purgadores é apresentada na Tabela 1.
Mesa 1. Vida útil média de diferentes tipos de purgadores de vapor

Tipo de purgadores Vida útil em sistemas com diferentes pressões de vapor
Alto 45 kg/cm2 Médio 14 kg/cm2 Baixo 2,1 kg/cm2
1. Termodinâmica 10-12 m-tsev 12 m-tsev 5-7 anos
2. Válvulas flutuantes com termostato *) não aplicável. 1-6 alunos 9 alunos - 4 anos
3. Com vidro tombado 18 m-tsev 5 - 7 anos 12 - 15 anos
4. Termostática descarregada não aplicável. 6m - 5 - 7 anos
5. Bimetálico termostático *) 3 - 12 meses 2 - 3 anos 7 - 10 anos

*) - dependendo do modelo e fabricante.

Para determinar as propriedades de economia de energia de vários tipos de purgadores de vapor, foram realizados testes de vazamento de vapor em bancadas de teste nos laboratórios de dois fabricantes. Os testes foram realizados em condições de laboratório: em sala com temperatura do ar de 20 °C. A perda de calor do corpo do purgador não foi medida. A carga de condensado de teste foi de 10 a 20 kg/hora, o que está próximo das cargas características dos drenos da tubulação de vapor.

O resultado mais interessante foi que os purgadores termodinâmicos (os purgadores de uso geral mais amplamente utilizados) são os piores em termos de eficiência energética e, comparados aos purgadores de copo invertido, têm uma vida útil muito mais curta.

Esses testes também descobriram que os tipos mecânicos de purgadores de vapor (ou seja, tigela invertida e flutuador) fornecem remoção completa de condensado das cavidades de vapor em taxas de fluxo de condensado baixas e altas, enquanto os purgadores de vapor do tipo termostático tendem a acumular condensado nessas cavidades com o aumento da carga. . Além disso, purgadores termobimetálicos tendem a operar de forma irregular. Portanto, o Guia de seleção de purgadores de vapor revisado contém uma tabela atualizada para seleção de purgadores de vapor.

Purgadores de vapor com vidro invertido
Utilizar como principal tipo de drenagem de quaisquer equipamentos de processo e tubulações de vapor, ou seja, em todos os casos onde não deve haver condensação na cavidade de vapor.

Purgadores de vapor flutuantes com termostato de liberação de ar
Utilização em equipamentos de processo, principalmente controle de temperatura, em sistemas com pressões de vapor inferiores a 3,5 kg/cm2, ou quando a utilização de purgadores de bóia invertidos não permite a liberação de volumes significativos de ar.
Purgadores termostáticos descarregados
Use em satélites a vapor e sistemas de aquecimento não críticos.

Purgadores de vapor bimetálicos termostáticos
Use para baixas temperaturas ou para proteção contra descongelamento em satélites de vapor ou sistemas de aquecimento. Os modelos recomendados devem ser ajustados para maximizar o aproveitamento do calor condensado ou para evitar o superaquecimento do produto aquecido. As partes do corpo devem ser feitas inteiramente de aço inoxidável.

Purgadores de vapor termodinâmicos
O uso limitado é permitido para drenagem de linhas principais de vapor e satélites de vapor em pressões de vapor de até 17 kg/cm2 como uma alternativa forçada aos purgadores de vapor com boia invertida, bem como para substituição imediata durante reparos em pressões mais altas, se houver experiência anterior de seu uso nessas condições mostrou que podem funcionar satisfatoriamente. Devido às suas fracas propriedades de poupança de energia e vida útil relativamente curta, a sua utilização não é recomendada. (Não permitido nas fábricas de Huddersfield e Grangemouth.)

Torneio Steam Trap na Shell Plant - Canadá
Poderia ser chamada de grande corrida eliminatória internacional, ou Olimpíadas Steam Trap, ou torneio de conservação de energia. A competição abrangeu quase todo o mundo e durou 10 anos. A vencedora foi a fábrica da Shell no Canadá, na região de Montreal. O prêmio é de US$ 1 milhão em economia de energia a vapor por ano.

A competição começou em meados da década de 70, logo após o anúncio do embargo petrolífero. O custo da produção de vapor na fábrica da Shell no início daquela década flutuava entre 40 e 50 centavos por 1.000 libras de vapor (US$ 0,9 a US$ 1,1 por tonelada). Depois que o custo do vapor dobrou em um ano, tornou-se óbvio que algo precisava ser feito.

A refinaria da Shell na área de Montreal é a maior das cinco refinarias da Shell no Canadá. A planta operava mais de uma dezena de caldeiras a vapor com capacidades variando de 60 a 190 mil libras de vapor por hora (27 a 86 toneladas/hora). Mais de 4.000 purgadores de vapor foram instalados em sistemas de vapor e condensado. Este contexto é importante porque, em 1975, a gestão da fábrica decidiu analisar o consumo de energia a partir de uma perspectiva de redução de custos. Como parte de um programa abrangente, a redução do consumo de vapor também fez parte dos meios para atingir a meta de reduzir o consumo de energia da planta em 30% até o final de 1985.
Em julho de 1975, foi realizado um levantamento de todos os purgadores instalados nesta refinaria. Foi determinado que a maioria eram purgadores bimetálicos, e os dados contábeis mostraram que uma média de 1.500 novos purgadores foram adquiridos por ano entre 1973 e 1975.

Primeira etapa da corrida eliminatória
Decidiu-se realizar testes extensivos de diferentes tipos de purgadores de vapor sob condições semelhantes. No momento da pesquisa, o número de purgadores Armstrong na fábrica era inferior a 2% e havia cerca de uma dúzia de tipos e modelos em serviço.

A fábrica da Shell testou cerca de 900 purgadores, 100 de cada um dos 9 modelos fabricados por 6 empresas diferentes. Os tipos testados incluíram armadilhas flutuantes invertidas, termodinâmicas, bimetálicas e outras armadilhas termostáticas fabricadas nos EUA, Canadá e do outro lado da lagoa.

Esses purgadores de vapor foram instalados em vários sistemas de pressão de vapor de 14 e 7 kg/cm2 e de baixa pressão e foram monitorados de perto. Os critérios para avaliação dos purgadores foram perda transitória de vapor e taxa de falha.

Alguns purgadores de vapor falharam após apenas alguns meses, outros duraram mais.

Os purgadores removidos devido a falhas foram agrupados e testados novamente para obter um valor de tempo até falha para cada modelo.

Com base nos resultados destes testes de 2 anos, foi determinado que um dos purgadores de vapor termodinâmicos e os purgadores de tigela invertida de aço inoxidável Modelo 1811 da Armstrong apresentaram o maior potencial.

Solução Shell – vá com o vencedor
Na década de 60, purgadores termobimetálicos foram adotados como padrão para a fábrica da Shell, mas descobriu-se que sua taxa de falhas era de 20...27% ao ano. Após a primeira etapa de testes, a Shell mudou seu padrão em favor dos dois tipos de purgadores que se tornaram os vencedores da primeira etapa da “corrida eliminatória”.

Em 1977, a administração da planta Shell, juntamente com o grupo de trabalho de energia, decidiu melhorar o nível técnico de todo o sistema vapor-condensado e substituir 4.200 purgadores de vapor. Metade dos purgadores de vapor recém-instalados eram purgadores de vapor Modelo 1811 da Armstrong, e a outra metade eram purgadores de vapor termodinâmicos de outra empresa. A Shell manteve apenas esses dois tipos como padrão e removeu todos os outros purgadores de vapor das especificações personalizadas e do inventário. O pessoal de manutenção só poderia substituir purgadores defeituosos por um desses dois tipos, que estavam disponíveis em reserva.

O monitoramento abrangente do funcionamento de cada modelo foi novamente organizado.

O número de recusas caiu para 3...5%. A taxa de falha de 2.100 purgadores de vapor com vidro tombado da Armstrong nos últimos 6 anos foi de cerca de 1,8%. Isto significa que a taxa de falhas do modelo concorrente - purgadores de vapor termodinâmicos - foi significativamente superior ao valor médio de 3 - 5% (aproximadamente 6,2%).

A próxima decisão tomada pela administração em 1984 foi a decisão de usar apenas purgadores de copo invertido como padrão.

A força motriz por trás da decisão foi a longa vida útil deste tipo de purgador, bem como um novo recurso na forma de um adaptador de conexão universal no modelo 2011, que permite que o purgador seja instalado em qualquer ângulo em relação a o eixo do gasoduto. À medida que os purgadores termodinâmicos restantes falharem, a Shell os substituirá por purgadores de copo invertido. Estes modelos estão equipados com quase todos os satélites de vapor, bem como outros equipamentos de sistemas de vapor que operam tanto com vapor de baixa pressão como com vapor de 14 kg/cm2.

O esforço compensa
Roy Gunnes, chefe da equipe de energia da refinaria da Shell em Montreal, relata que os resultados mais do que justificaram o esforço. Ele disse: “Nos últimos 7 anos, o consumo de vapor diminuiu de 24 milhões de libras por dia para 15 milhões de libras” (de 15.900 t/d para 6.800 t/d).

A meta estabelecida pela Shell para um período de 10 anos (1975 - 1985) era reduzir o consumo de energia para 30%. A redução real do consumo de vapor em 1984 superou a meta estabelecida e foi de 35,2% em relação ao ano base de 1972.

Através de medidas para reduzir o consumo de vapor, a refinaria poupou mais de 20 milhões de dólares entre 1978 e 1984. As economias foram alcançadas tanto através da modernização e automação da tecnologia, quanto através do programa adotado para purgadores de vapor. Desde o início dos trabalhos nos purgadores de vapor, o custo do vapor aumentou 13 vezes. Ao mesmo tempo, o volume de produção da fábrica também aumentou.

Roy Gunnes relata que estas medidas permitiram desmantelar 8 pequenas caldeiras a vapor com capacidade de 60.000 libras de vapor por hora cada (aproximadamente 27 t/h). Afirmou ainda que os acionamentos rotativos de alguns equipamentos foram substituídos por acionamentos elétricos em decorrência do aumento do custo do vapor. “Quanto aos purgadores de vapor, a maior parte das economias foi alcançada através do monitoramento constante”, disse R. Gannes.
Esta refinaria utiliza uma fórmula de custo marginal de combustível que pode trazer todos os tipos de energia para um formato padrão.

Isso é conhecido como Fórmula de Barril Equivalente a Combustível Líquido.

A energia economizada como resultado do programa de purgadores de vapor é equivalente a aproximadamente US$ 1 milhão por ano.

Depois de finalmente levar em conta o custo de novos purgadores de vapor e os custos de instalação deles como parte de todo o programa, descobriu-se que o período de retorno do dinheiro gasto foi de quase 6 meses. Ou seja, o programa de trabalho de substituição e padronização dos purgadores garantiu o retorno dos recursos gastos em menos de seis meses.

Atividades eficazes do grupo de economia de energia
A responsabilidade pela verificação de todos os purgadores de vapor pelo menos duas vezes por ano é atribuída a dois especialistas técnicos seniores do grupo de conservação de energia.

Uma etiqueta é colocada nos coletores de condensado defeituosos e um relatório sobre eles é enviado ao serviço de despacho. Os reparadores recebem dela a localização específica desses purgadores de vapor junto com uma ordem de serviço.
Cada purgador desmontado é registrado com o motivo.

Se um purgador falhar dentro do período de garantia de 3 anos, ele será devolvido ao fabricante para investigação e reembolso, se necessário.

PARA purgadores de vapor estão ganhando espaço nos estoques
A Shell é capaz de determinar empiricamente o número médio de falhas e manter o estoque de purgadores no nível exigido. No passado, a Shell comprava purgadores mensalmente. Agora a Shell, sabendo por experiência própria o número de falhas, prevê antecipadamente a necessidade anual e faz compras uma vez por ano. A Shell também garante que o estoque necessário seja mantido. Como a refinaria está sempre trabalhando em novos projetos, caso sejam necessários purgadores, eles são retirados diretamente do armazém para esses projetos. R. Gannes relata que como a fábrica compra um número significativo de purgadores de uma só vez e regula seus próprios estoques, ela pode desfrutar de descontos mais favoráveis.
Posteriormente, ele estimou que o custo dos purgadores de vapor era comparável ao custo de mão de obra para instalá-los e mantê-los no sistema. Pagar mão de obra é caro. É possível que seja por isso que a fábrica escolheu o modelo 2011 da Armstrong, diz R. Gannes. A sua longa vida útil significa que não precisam de ser substituídos com tanta frequência como antes.

Treine para vencer
Experiência e formação são vitais para os membros do Grupo de Trabalho de Conservação de Energia. Técnicos seniores como Alain Laplante e Yvon Cyr trabalham na fábrica da Shell há muitos anos. Tornou-se claro que as pessoas são fundamentais para garantir um programa eficaz de conservação de energia. Esses técnicos seniores conhecem a fábrica e todos que nela trabalham.

Ambos são essenciais para o sucesso do programa. Todos os membros da equipe participaram dos seminários de conservação de energia da Armstrong e aproveitaram qualquer oportunidade adicional para aumentar seu conhecimento sobre vapor e purgadores de vapor.
A fábrica da Shell tem um programa de rotação para que os membros da equipe de conservação de energia permaneçam na equipe por tempo suficiente para ganhar influência, mas não tanto tempo que a complacência se desenvolva. Esta rotação facilita a penetração de novas ideias no programa de conservação de energia. Durante o tempo decorrido desde a redação deste artigo, J. Beauchamp foi nomeado chefe do grupo de trabalho sobre economia de energia, substituindo R. Gannes.

A reputação é conquistada pelo sucesso
O relatório Gunnes afirma que o programa de conservação de energia é altamente visível e a reputação dos membros da equipa a todos os níveis da organização é elevada. Duas vezes por ano, o grupo elabora e apresenta à administração um relatório sobre os resultados do programa e propostas de novos projetos.

Conselhos de profissionais
Quando questionado sobre que conselhos podem ser dados a outras empresas que pensam em implementar um programa de poupança de energia, R. Gannes responde:
“Obtenha apoio da administração. Sem isso, todas as medidas previstas perdem o seu carácter obrigatório. A administração espera resultados, e se os investimentos em trabalhos de conservação de vapor resultarem em economias significativas, muitas pessoas se tornarão seus apoiadores.

É muito importante que sejam seleccionados indivíduos adequados para organizar o trabalho do programa. Estas pessoas devem ser respeitadas não só pela gestão, mas também pelos operadores, encarregados e reparadores.”
Gunnes conclui que sem o compromisso da gestão da fábrica da Shell e o apoio dos seus funcionários, não teria sido possível realizar todos os testes mencionados, substituir mais de 4.000 purgadores de vapor e economizar mais de US$ 1 milhão por ano em fundos de produção de vapor. .

REFERÊNCIA
(sobre a refinaria de petróleo Shell - Montreal East).
Localizada na região de Montreal, a refinaria Shell foi fundada em 1932 e entrou em produção em 1933 com capacidade de aproximadamente 5.000 barris de petróleo bruto por dia (cerca de 800 m3/dia).

O número de funcionários naquela época era de 75 pessoas. Em 1985, a fábrica empregava aproximadamente 700 pessoas e a capacidade de produção aumentou para 120 mil barris por dia (19.080 m3/d).
Nas últimas décadas, a fábrica expandiu-se continuamente. Os produtos desta moderna instalação incluem gasolina, óleos lubrificantes e uma ampla gama de outros produtos petrolíferos refinados. Esta planta é a maior das 5 refinarias de petróleo da Shell no Canadá e uma das maiores refinarias de petróleo no leste do Canadá.

A água para produção de vapor é retirada do Rio São Lourenço. A produção de vapor representa 30 a 35% dos custos totais de energia. Durante os meses de inverno, o consumo de vapor é de 740.000 lb/h (335,7 t/h), caindo para 560.000 lb/h (253,7 t/h) durante os meses de verão. A principal quantidade de vapor é produzida por quatro caldeiras de alta pressão (600 psi = 42 kg/cm2) e uma caldeira de calor residual (200 psi = 14 kg/cm2). Existem também várias pequenas caldeiras de calor residual. Uma média de 15,2 milhões de libras de vapor (cerca de 6.900 toneladas/dia) são produzidas diariamente, o que é significativamente inferior aos 24 milhões de libras (cerca de 10.890 toneladas/dia) produzidos em 1977.

A fábrica de papel e celulose da Weyerheuser recupera quase US$ 1 milhão anualmente por meio de seu programa de gerenciamento de energia a vapor. A concorrência global exige um planeamento e gestão cuidadosos da produção, mas não convence os funcionários da fábrica de papel e celulose Weyerheuser em Plymouth, Carolina do Norte. Ao examinar todos os aspectos das operações da sua fábrica, eles conseguiram reduzir custos em quase US$ 1 milhão por ano, implementando um extenso programa de gerenciamento de energia a vapor.

A gigante fábrica, em operação desde o início da década de 1930, foi comprada pela empresa Weyerheuser em 1960. Embora o produto final - papel - não tenha sofrido alterações fundamentais ao longo dos anos, a sua tecnologia de produção foi significativamente atualizada.
A fábrica de Plymouth produz papéis finos, bem como papéis de gramatura média, papéis fluff e linerboard. Atualmente, 5 máquinas de fabricação de papel e 5 oficinas de produção de celulose proporcionam uma produção média de 2.300 toneladas de produtos por dia útil.

Em média, a planta produz 1,95 milhão de libras de vapor por hora (884,5 tph), dos quais 90% são utilizados na tecnologia. Como a produção de vapor é tão grande, mesmo falhas relativamente pequenas, como um purgador instalado em uma linha de vapor de alta pressão, podem aumentar rapidamente as perdas.

Sistema de fornecimento de energia autossuficiente
A planta produz vapor e eletricidade necessários para tecnologia e aquecimento de forma independente. A energia não utilizada da usina é fornecida à companhia de energia local.

A planta opera 4 caldeiras a vapor. O vapor é gerado por duas caldeiras de resíduos de madeira (pressão 1.275 psi = 90 kg/cm2); uma caldeira de combustível misto (pressão 650 psi = 45 kg/cm2) e uma caldeira de calor residual (pressão 875 psi = 62 kg/cm2). Estas caldeiras queimam carvão, resíduos de madeira e licor negro, um subproduto da produção de pasta de madeira. O consumo máximo de vapor ocorre no inverno, quando são produzidos 2,3 milhões de libras de vapor por hora (1.043 tph).
A fábrica de Plymouth opera aproximadamente 1.250 purgadores de vapor. Os purgadores de vapor Armstrong modelo 411G são usados ​​para drenar as principais linhas de vapor (pressão 650 psi = 45 kg/cm2) e para drenagem de linhas de vapor de baixa pressão (150 psi = 10,5 kg/cm2) fornecendo vapor para secadores de papel e outros equipamentos de processo . equipamentos - diferentes modelos de purgadores de condensado “Armstrong” série 800.

Durante vários anos, o sistema de vapor-condensado da empresa não foi uma prioridade para o pessoal de manutenção. A falta de consciência do potencial de poupança de um sistema devidamente gerido, juntamente com uma economia nacional forte, desviou a atenção para outras necessidades.

“No entanto”, explica Billy Kasper, Supervisor de Operações de Equipamentos da Weyerheuser, “tudo isso mudou no início da década de 1980, quando nossa empresa começou, com a ajuda de Armstrong, a procurar maneiras de melhorar a eficiência do gerenciamento do sistema de vapor-condensado.

Ao identificar fontes de perda, novas oportunidades podem ser encontradas
“Embora a gestão de energia deva ser uma parte importante da operação, a ideia de mudar para a conservação de energia, que surgiu como resultado do programa de manutenção dos purgadores de vapor, surgiu há cerca de seis anos”, diz B. Kasper.

Paralelamente, foi realizada uma auditoria energética interna. “Quando este relatório foi apresentado ao nosso gestor de operações, ele determinou que os nossos custos de energia por tonelada poderiam ser significativamente melhorados”, continua Kasper.

Uma das oportunidades de redução de custos identificadas pelo relatório estava relacionada com a perda de vapor. Uma auditoria energética mostrou que cerca de 60% dos 1.000 purgadores termodinâmicos de condensado instalados na usina apresentavam vazamentos ou permitiam fluxo livre de vapor. Como um grande número de falhas em purgadores de vapor foi observado em linhas de vapor de alta pressão, as perdas de energia foram bastante perceptíveis.

Para eliminar os problemas causados ​​por vazamentos e vazamentos de vapor, a Weyerheuser optou por substituir os purgadores de vapor termodinâmicos propensos a falhas por purgadores de vapor de boia invertida Armstrong. Esses purgadores de vapor Armstrong eram ideais para as duras condições operacionais encontradas na planta, onde impurezas e outros contaminantes se acumulavam rapidamente nas linhas de vapor. “Verificamos que o projeto dos purgadores de flutuação invertida Armstrong oferece boa manutenção e é altamente confiável”, observa B. Kasper.

Conhecimento é fundamental
Foi identificado desde o início que o pessoal responsável pela manutenção dos equipamentos necessitava de treinamento. Além disso, B. Kasper considerou lógico nomear uma pessoa responsável pela implementação do programa de manutenção e reparo dos purgadores de vapor. Ele explicou que a escolha não foi difícil de fazer.

“Randy Hardison, especialista com 23 anos de experiência na Weyerheuser, tinha a energia e o entusiasmo necessários para esse tipo de trabalho. Além disso, ele está realmente maduro para esta tarefa. Na verdade, muito do sucesso alcançado durante o nosso programa de purgadores de vapor pode ser atribuído à iniciativa de Randy.”
Enquanto o recentemente promovido mecânico de purgadores de vapor R. Hardison participava de um seminário da Armstrong sobre conservação de energia do vapor, um representante local da Armstrong promoveu um programa de treinamento de duas semanas para cerca de um quarto dos 460 funcionários do departamento de manutenção da fábrica em Plymouth.

O departamento de manutenção e reparos, como explica B. Kasper, é considerado um departamento extremamente importante da fábrica. “Devido à natureza contínua da produção em nossa fábrica, a manutenção e os reparos são de fundamental importância para garantir operações lucrativas. Sentimos como seria importante para o maior número possível de nossos funcionários adquirir o conhecimento necessário no seminário sobre purgadores de vapor.”
Entretanto, os participantes nos seminários dos representantes sobre gestão de energia a vapor absorveram activamente este conhecimento. “Os participantes do seminário sabem que cada um deles enfrenta a tarefa de ajudar a economizar dinheiro, e aqui percebemos o potencial de economia em nosso próprio sistema de vapor e condensado”, observa B. Kasper.

Armados com novos conhecimentos sobre como funcionavam os purgadores de vapor de sua fábrica, a primeira coisa que descobriram foi que muitos dos purgadores instalados estavam dimensionados incorretamente. As linhas de retorno de condensado tinham diâmetro muito pequeno, o que exigia muito trabalho para substituí-las. Muitos purgadores de vapor foram instalados em locais de difícil acesso. “Acho que”, observa R. Hardison, “eles deveriam ser acessíveis para que qualquer pessoa pudesse verificar e testar tanto as armadilhas quanto todo o sistema”.

Melhorar a contabilidade ajuda a salvar informações.
Quando o principal programa de inspeção e reparo de purgadores de vapor começou em março de 1987, o antigo sistema de correção de registros de manutenção foi convertido em um sistema de computador. O protagonismo na transformação do sistema foi assumido por R. Hardison, a quem foi confiada a responsabilidade pela sua modernização.

“O grande número de purgadores em nossa fábrica nos levou à ideia de que, para simplificar a contabilidade, precisávamos inserir essas informações em um computador. Além disso, ficámos impressionados com a eficácia e simplicidade do Programa de Manutenção Preventiva da Armstrong”, observa R. Hardison.

À medida que surgiram relatórios de progresso sobre o programa de purgadores de vapor Weyerhaeuser, começaram a surgir economias de custos. “Descobrimos que nosso programa de purgadores de vapor se paga”, explica R. Hardison. “O retorno do condensado aumentou de 50 para 63%. Operamos agora com 4 caldeiras a vapor em vez de 11, como acontecia há apenas três anos. Além disso, agora recebemos 3% mais condensado de todo o sistema da planta do que antes.”
Para economizar tempo e aumentar a produtividade, Randy Hardison converteu um caminhão normal de fábrica em um veículo dedicado para manutenção e reparo de purgadores de vapor.

Os “Domadores de Energia” são aliados importantes.
Os funcionários de manutenção não são os únicos envolvidos na gestão da energia a vapor. Outros trabalhadores também tomaram consciência da importância da conservação de energia graças ao surgimento de “domadores de energia”. “Sempre que alguém percebe um vazamento de vapor, entra em contato comigo e formamos um comitê de domadores de energia”, explica R. Hardison. “O movimento dos “domadores de energia” surgiu há vários anos em outra fábrica da Weyerheuser, mas já foi retomado aqui. Durante essas reuniões, normalmente falarei sobre como funciona o sistema de vapor/condensado e como testar purgadores de vapor, além de ajudar o comitê a resolver problemas relacionados a vazamentos de vapor.”

Além de liderar as reuniões do comitê Energy Tamer, Hardison organizou uma série de seus próprios seminários chamada “Let's Talk Steam Traps”. A cada dois meses, aproximadamente 25 a 35 trabalhadores se reunirão para seus seminários de treinamento de uma hora no intervalo para almoço. Nesses seminários com almoço e almoço, obrigatórios para todos os funcionários da fábrica, Hardison dá uma visão geral de como funcionam os purgadores de vapor. Todos os participantes do seminário recebem um boné especial de participante, além de uma cópia da comédia original de R. Hardison, o que causa uma agradável surpresa.

A atenção prioritária se reflete nos resultados financeiros.
O inspetor do departamento de manutenção e reparos B. Kasper acredita:
“Posso aconselhar o seguinte a todos os envolvidos na gestão de sistemas de vapor-condensado:

Primeiro, atribua a uma pessoa a responsabilidade total pela manutenção e reparo do purgador de vapor e garanta que essa responsabilidade seja sua prioridade.
- Segundo, forneça à pessoa treinamento, ferramentas e equipamentos adequados.
No nosso caso, estas regras são respeitadas e obtemos um aumento no lucro anual da empresa graças a uma atitude renovada na gestão da energia a vapor. “É claro”, acrescenta B. Kasper imediatamente, “o fator-chave para aumentar os lucros é o conhecimento. Saber onde o seu sistema de vapor e condensado pode estar perdendo dinheiro ajuda você a compreender as diferentes maneiras de implementar programas de economia de vapor. E a Armstrong provou que é um parceiro confiável, fornecendo os produtos e o conhecimento que precisamos.”

Http://www.energycontrol.spb.ru/Appek.nsf/(sitetree)/DEEA11C767B81A7EC325708B004A90E9?OpenDocument

Ao projetar sistemas de vapor-condensado, uma das principais tarefas é a correta organização da drenagem de condensado. A presença de condensado nos sistemas de vapor leva ao golpe de aríete, à diminuição da energia térmica e à deterioração da qualidade do vapor fornecido aos consumidores. Além disso, o vapor úmido causa corrosão prematura das tubulações e falha nas válvulas de controle e corte. Para remover o condensado das linhas de vapor, dispositivos especiais chamados purgadores de vapor. Existem vários tipos diferentes de purgadores de vapor, cuja escolha depende das características individuais da seção da tubulação de vapor ou do tipo de equipamento de troca de calor no qual está instalado. O coletor de condensado deve permitir a passagem do condensado, evitando que qualquer vapor que passe entre na linha de retorno do condensado.

Os purgadores de vapor podem ser divididos em três grupos: mecânico, termostático e termodinâmico.

Purgadores de vapor mecânicos O princípio de funcionamento de tais coletores de condensado é baseado na diferença na densidade do líquido (condensado) e do gás (neste caso, vapor). Aqui estão os dois tipos de purgadores de vapor mecânicos a seguir:

Dreno de condensado tipo flutuador com flutuador esférico. O tipo mais comum de purgador mecânico é o tipo flutuante com flutuador esférico. Este coletor de condensado tem uma alta capacidade de rendimento. Remove a condensação imediatamente após a formação. Contém uma válvula de liberação de ar bimetálica integrada. Os componentes internos são feitos de aço inoxidável. Se não houver condensado, a bóia desce e a válvula é fechada. À medida que o condensado entra na câmara da bóia, a bóia começa a flutuar e abre a válvula que libera o condensado. À medida que o vapor entra, o nível de condensado diminui e a bóia desce, fechando a válvula de saída. Este tipo de purgador é recomendado para remoção de condensado de aquecedores, trocadores de calor, secadores, digestores e outros equipamentos em salas aquecidas. Suscetível ao congelamento.

Purgador de vapor flutuante com um copo virado. Este purgador opera ciclicamente. Para seu funcionamento normal, o selo d'água deve estar cheio. Se não houver condensado, a bóia desce e a válvula é aberta. O condensado que entra na carcaça sai através da válvula de saída para a linha de condensado. Quando o vapor entra no espaço sob a bóia, a bóia flutua e fecha a válvula de saída. Após a condensação do vapor, a bóia desce e abre a válvula de saída. Suscetível ao congelamento.

Purgadores de vapor termostáticos O princípio de funcionamento destes purgadores é baseado na diferença de temperatura entre o vapor e o condensado. Aqui estão os dois tipos de purgadores de vapor termostáticos a seguir:

Purgadores de vapor de cápsula. Uma cápsula termostática é usada como válvula de corte. Este purgador permite a passagem de condensado e ar, evitando a passagem de vapor. Pode ser usado como ventilação automática em sistemas de vapor. O uso de diferentes tipos de termostatos permite selecionar um dreno de condensado para que o condensado seja descarregado e resfriado. Recomendado para drenagem de linhas de vapor em ambientes aquecidos, bem como para digestores, esterilizadores e outros equipamentos de troca de calor.

Purgadores de vapor bimetálicos. Uma válvula bimetálica é usada como dispositivo de fechamento. Este coletor de condensado, assim como o da cápsula, permite a passagem do condensado e do ar, evitando a passagem do vapor. Pode ser usado como ventilação automática em sistemas de vapor. Resistente a temperaturas negativas e golpe de aríete. Recomendado para drenagem de linhas de vapor ao ar livre, bem como para digestores, esterilizadores e outros equipamentos de troca de calor. Purgadores de vapor termodinâmicos O princípio de funcionamento destes purgadores é baseado na diferença na velocidade de passagem do vapor e do condensado no vão entre o disco e a sede. Quando o condensado passa, a velocidade é baixa e o disco fica na posição superior. À medida que o vapor entra no purgador, a velocidade aumenta, a pressão estática sob o disco cai e o disco cai sobre a sede. O vapor acima do disco, graças à maior área de contato, mantém o disco na posição fechada. À medida que o vapor se condensa, a pressão acima do disco diminui e o disco sobe novamente, permitindo a passagem do condensado. O purgador termodinâmico é o menos eficiente de todos os tipos listados. Pode ser usado para drenar linhas de vapor ao ar livre em casos onde o condensado não retorna.

Selecionando um purgador de vapor Ao escolher um purgador, os seguintes fatores devem ser levados em consideração: - É necessário decidir sobre tipo de purgador de vapor. A escolha do tipo depende do local de instalação e do tipo de consumidor atrás do qual o coletor de condensado está instalado. A escolha do tipo de purgador é influenciada pelos parâmetros do vapor e características do sistema: mudanças nas cargas, modos de operação cíclicos, golpe de aríete, etc. - O próximo passo é determinação de tamanho. O diâmetro do purgador é selecionado com base no rendimento do purgador e na queda de pressão através dele. Via de regra, surgem dificuldades na determinação da queda de pressão, uma vez que normalmente não são instalados manômetros na linha de retorno do condensado. Portanto, ao calcular o rendimento, costuma-se usar fatores de segurança. Tabela 1. Recomendações para seleção de purgadores de vapor.

T. Gutsulyak, A. Kirilyuk

Devido ao constante aumento do custo dos recursos energéticos, todos os setores industriais estão ocupados na procura de fontes alternativas para aumentar a eficiência energética. O vapor de água, como meio de transferência de energia térmica, está se tornando cada vez mais popular

Além dos trocadores de calor, os coletores de condensado desempenham um papel importante na extração eficaz de calor do vapor. Sua principal tarefa - extrair o máximo de calor possível do vapor d'água - é bastante difícil e depende não apenas da presença dos próprios coletores de condensado no sistema, mas também de quão corretamente eles são selecionados. Para escolher o purgador adequado para um determinado processo de produção, é necessário ter um bom conhecimento e compreensão dos princípios de seu funcionamento e das especificidades da utilização do vapor neste processo.

Finalidade dos purgadores de vapor

O coletor de condensado deve evitar que o coeficiente de transferência de calor diminua. A diminuição ocorre devido à formação de condensado no consumidor de vapor ou na tubulação de vapor. A função deste equipamento é remover a condensação, evitando a “fuga” e liberação de vapor.

O vapor, perdendo o calor necessário aos processos de troca de calor, cede às paredes da tubulação, transformando-se em condensado. Se não for desviado, a “qualidade” do vapor deteriora-se, ocorrem cavitação e golpe de aríete. A melhor opção é quando o purgador é capaz de remover condensado, ar e outros gases não condensados.

Não existe um purgador de vapor que sirva para todos, adequado para todas as aplicações e aplicações. Todos os tipos de coletores de condensado diferem em seu princípio de operação, embora tenham suas próprias desvantagens e vantagens. Sempre existe uma solução melhor para uma aplicação específica de vapor e condensado. A escolha do purgador de vapor depende
temperatura, pressão e quantidade de condensado formado.

Arroz. 1. Principais tipos:
a) - mecânico (flutuador); b) - termodinâmica; c) - termostático

Existem três tipos fundamentalmente diferentes: mecânico, termostático e termodinâmico.

Princípio de funcionamento mecânico com base na diferença de densidade entre vapor e condensado. A válvula é acionada por uma bóia esférica ou uma bóia de vidro invertido. Os purgadores mecânicos proporcionam remoção contínua de condensado na temperatura do vapor, portanto, este tipo de dispositivo é adequado para trocadores de calor com grandes superfícies de troca de calor e formação intensiva de grandes volumes de condensado.

Purgadores de vapor termostáticos determine a diferença de temperatura entre o vapor e o condensado. O elemento sensível e atuador neste caso é um termostato. Antes de o condensado ser removido, ele deve ser resfriado a uma temperatura abaixo da temperatura do vapor saturado seco.

Com base no princípio de funcionamento purgador de vapor termodinâmico reside na diferença na velocidade de passagem do vapor e do condensado no espaço entre o disco e a sede. Quando o condensado passa, devido à baixa velocidade, o disco sobe e permite a passagem do condensado. À medida que o vapor entra no purgador termodinâmico, a velocidade aumenta, fazendo com que a pressão estática caia e o disco desce sobre a sede. O vapor acima do disco, devido à sua maior área de contato, mantém o disco na posição fechada. À medida que o vapor se condensa, a pressão acima do disco cai e o disco começa a subir novamente, permitindo a passagem do condensado.

Tabela 1. Tipos de purgadores de vapor

Tabela 2. Comparação de purgadores de vapor e seus tipos

Selecionando um purgador de vapor

Para selecionar corretamente o diâmetro nominal do dreno de condensado Você deve primeiro determinar a pressão de entrada, consulte a fig. 3.

Se o purgador for instalado após uma instalação que consome vapor, a pressão de entrada será 15% menor que a pressão na entrada da instalação.

Para um cálculo aproximado da contrapressão, assumimos que cada metro de subida da tubulação equivale a 0,11 bar de contrapressão.

Queda de pressão = Pressão de entrada - Contrapressão.

A quantidade de condensado pode ser calculada utilizando a documentação técnica do fabricante dos equipamentos consumidores de vapor, levando em consideração o fator de segurança para consumo de condensado. Nas principais tubulações de vapor, em trocadores de calor e equipamentos similares, a reserva de vazão deve ser ajustada para 2,5 - 3 vezes maior que a calculada. Em outros casos, a reserva é 1,5 a 2 vezes maior.

Após calcular o fator de segurança para fluxo de condensado, o diâmetro do coletor de condensado é selecionado de acordo com o diagrama
rendimento (ver Fig. 2), que é fornecido pela fábrica.

Abaixo, como exemplo, estão os diagramas de rendimento do AYVAZ SK-51 (dados e recomendações fornecidos pela AYVAZ UKRAINE).

Arroz. 2. Diagrama de capacidade do SK-51 (1/2”-3/4”-1”)

Exemplo de uso de um gráfico (ver Fig. 2): o caudal de condensado para a drenagem de condensado está definido para 180 kg/hora.

O condensado é descarregado do trocador de calor a uma pressão de 6 bar e uma contrapressão de 0,2 bar. Queda de pressão 6 - 0,2 = 5,8 bar.
Fluxo de condensado 180 x 3 = 540 kg/hora.
Fator de segurança: 3.

Para drenar 540 kg/hora de condensado a uma queda de 5,8 bar, ao longo da linha azul no diagrama marcado com o número 10 (a vazão neste caso é de 700 kg/hora), selecionamos um dreno de condensado com diâmetro de 1 ”(DN25). O número 10 indica o tamanho da abertura da válvula de escape. Como pode ser visto no diagrama (Fig. 2), neste caso não podem ser selecionados coletores de condensado com diâmetro de 1/2" e 3/4", pois a sua capacidade de condensação é inferior à necessária.

Uso de energia de vapor flash

Quando a água é aquecida a pressão constante, sua temperatura e conteúdo de calor aumentam. Isso continua até a água ferver. Ao atingir o ponto de ebulição, a temperatura da água não muda até que a água se transforme completamente em vapor. E como é necessário aproveitar ao máximo a energia térmica do vapor, são utilizados purgadores de vapor, ver Fig.

Arroz. 3. Uso de condensado e vapor flash para troca de calor

O condensado tem a mesma temperatura a uma determinada pressão que o vapor. Quando o condensado após o purgador entra na zona de pressão atmosférica, ele ferve instantaneamente e parte dele evapora, porque a temperatura do condensado é superior ao ponto de ebulição da água à pressão atmosférica.

O vapor que se forma quando o condensado ferve é chamado de vapor de ebulição secundária.

Aqueles. É o vapor que se forma a partir da entrada de condensado na atmosfera ou ambiente com baixa pressão e temperatura.

Cálculo da quantidade de vapor flash:

Onde:
Ek : Entalpia do condensado que entra no purgador a uma determinada pressão (kJ/kg).
Eu : Entalpia do condensado após o purgador à pressão atmosférica ou à pressão atual na linha de condensado (kJ/kg).
St. : O calor latente de vaporização à pressão atmosférica ou à pressão atual na linha de condensado (kJ/kg) da tubulação é de 0,11 bar de contrapressão.

Como pode ser visto, quanto maior a diferença de pressão, maior será a quantidade de vapor flash gerado. O tipo de purgador utilizado também afeta a quantidade de condensado produzido. Os mecânicos removem o condensado a uma temperatura próxima à temperatura de saturação do vapor. Enquanto os termostáticos removem o condensado com uma temperatura significativamente inferior à temperatura de saturação, a quantidade de vapor flash diminui.

Ao selecionar o vapor flash, é necessário levar em consideração que:

1. Para obter até mesmo uma pequena quantidade de vapor flash, será necessária uma grande quantidade de condensado. É necessário prestar atenção especial ao rendimento do coletor de condensado. Também é preciso levar em consideração que após as válvulas de controle a pressão costuma ser baixa.
2. O âmbito de aplicação deve corresponder ao da utilização do vapor flash. A quantidade de vapor flash deve ser igual ou ligeiramente superior à necessária para garantir o processo técnico.
3. A área onde o vapor flash é usado não deve estar localizada longe do equipamento do qual o condensado de alta temperatura é removido.

Para um exemplo de cálculo da quantidade de vapor flash em um sistema onde o condensado é removido imediatamente após sua formação, veja abaixo.

Tomemos os dados da tabela de vapor saturado: a uma pressão de 8 bar, 170,5°C, entalpia de condensado = 720,94 kJ/kg. À pressão atmosférica, 100°C, entalpia do condensado = 419,00 kJ/kg. A diferença de entalpia é 301,94 kJ/kg. Calor latente de vaporização à pressão atmosférica = 2.258 kJ/kg. Então a quantidade de vapor de ebulição secundária será:

Assim, se o consumo de vapor no sistema for de 1000 kg, a quantidade de vapor flash será de 134 kg.

Características de instalação de coletores de condensado

Ao instalar um dreno de condensado, certifique-se de que a seta em seu corpo corresponde ao sentido do fluxo, ver Fig. 4, a).

Os purgadores do tipo flutuante devem ser instalados estritamente horizontalmente. Alguns, em versões especiais, podem ser instalados verticalmente. A entrada de vapor em tais coletores de condensado deve estar no lado inferior, ver Fig. 4, b).

Os purgadores de vapor devem estar localizados abaixo da conexão da linha de vapor ao equipamento. Caso contrário, o equipamento poderá inundar. Nos casos em que a instalação de drenos de condensado desta forma seja impossível, é necessário organizar a drenagem forçada dos condensados, ver Fig. 4, c).

Os purgadores termodinâmicos funcionam em qualquer posição. No entanto, uma posição horizontal é mais preferível para instalação, ver Fig. 4, d).

Arroz. 4. Instalação correta do purgador de vapor

Os purgadores de vapor não devem ser instalados um atrás do outro em nenhuma circunstância. Caso contrário, o segundo criará pressão, o que afetará negativamente o funcionamento do primeiro, que já está instalado, ver fig. 5, a).

Os filtros instalados na frente dos purgadores devem estar voltados para a esquerda ou para a direita. Caso contrário, a condensação acumular-se-á no fundo do filtro, o que pode provocar golpe de aríete, ver fig. 5B).

Arroz. 5. Instalação de coletor de condensado no sistema

A correta seleção e utilização de equipamentos do fabricante AYVAZ é uma forma eficaz de aumentar o nível de economia de energia em sistemas de vapor.

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Deve ser feita uma distinção entre duas áreas de utilização de vapor e remoção de condensado:

a) principais tubulações de vapor e;

A diferença fundamental é que na área a) os processos transitórios são caracterizados por flutuações significativas no consumo de vapor. No estado aquecido, o consumo de vapor, especialmente nos satélites, é extremamente pequeno. Na área b), o calor necessário para aquecer o equipamento pode ser comparável ao calor necessário para aquecer o produto.

Portanto nas áreas:

a) os purgadores de vapor devem suportar cargas em uma ampla gama de variações,

Os purgadores de vapor apresentam requisitos específicos para purgadores de vapor:

Em caso de “falha”, o purgador deve permanecer aberto;

O purgador de vapor deve permitir a purga periódica dos purgadores de vapor resfriados.

O principal ao escolher qualquer dispositivo é a capacidade de estimar com segurança o consumo esperado de condensado.

O purgador pertence à classe das válvulas, sua capacidade de vazão depende do diâmetro da sede e da queda de pressão na sede, ou seja, a diferença entre a pressão do vapor na entrada e a contrapressão do condensado na saída.

As estimativas a seguir podem ser úteis para diferentes áreas de drenagem de condensado.

Não	Nome	Fluxo de condensado (kg/h)	Factor de segurança
1	Autoestrada	L x C x 0,48 x Δ t x 60 / R x hora	2-3
2	Colecionador	0,1 x Qcaldeira máx.	1.5
3	Aquecedor	V x ρ x Csp x Δ t / R	2-3
4	Trocador de calor	V x ρ x Csp x Δ t / R	2-3
5	Tambor secador	p x D x L x K	3-4
6	Satélite a vapor	< 1 кг/ч*м x М	1
7	Autoclave	k x F x Δ t / R	3


Aqui

W - peso linear da tubulação (kg/m)

L - comprimento da linha de vapor (m)

R - calor latente de vaporização (kJ/kg)

Qboiler - produtividade da caldeira a vapor (kg/h)

Csp - capacidade térmica específica (kJ/kg x °C) (Aço = 0,48)

V - vazão volumétrica do meio aquecido (m 3 / h)

ρ - densidade do meio aquecido (kg/m 3)

D - diâmetro do tambor (m)

K - intensidade de formação de condensação (40 kg/h x m2)

M - comprimento do satélite (m)

k - coeficiente de transferência de calor (kJ/m2 x h x °C)

F - área superficial da camisa de vapor (m2)

A contrapressão do condensado é determinada pela pressão na linha de condensado e pela altura da subida do condensado N, ou seja R contrapressão = R linha de condensado + N.

Se a potência da placa de identificação de um objeto térmico (trocador de calor, autoclave, etc.) for conhecida, então a taxa de fluxo de condensado é estimada convertendo diretamente os valores dos dados da placa de identificação em taxa de fluxo de condensado (kW em kg/h), levando em conta possíveis perdas de calor.

Deve-se lembrar que um coletor de condensado com vidro invertido será fechado se a queda de pressão exceder o valor de projeto permitido. Este recurso de design dos dispositivos é usado para organizar a drenagem automática dos trocadores de calor quando a carga cai usando um coletor de condensado adicional, quando a pressão do vapor cai e não é possível elevar o condensado para a tubulação de condensado. Neste caso, um purgador de vapor opera em condições operacionais quando o purgador está fechado e, quando a carga cai, o purgador se abre.

Avaliação comparativa das características de desempenho de diferentes tipos de purgadores de vapor

Nome das características de desempenho	Tipos de drenos de condensado e seus símbolos
Natureza da resposta	periódico	contínuo (1)	periódico	contínuo	contínuo	contínuo
Vida	Ex.	Coro.	Mal sucedido	Satisfeito	Ex.	Satisfeito
Resistência ao desgaste	Ex.	Coro.	Mal sucedido	Satisfeito	Ex.	Satisfeito
Resistência à corrosão	Ex.	Coro.	Ex.	Coro.	Ex.	Satisfeito
Resistência ao golpe de aríete	Ex.	Mal sucedido	Ex.	Mal sucedido	Ex.	Ex.
Descarga de ar e CO2 à temperatura do vapor	Comer	Não	Não	Não	Comer	Não
Exaustão de ar a pressão muito baixa (0,2 barg)	Mal sucedido	Ex.	(2)	Coro.	Ex.	Coro.
Capacidade de remover o fluxo de ar inicial	Satisfeito	Ex.	Mal sucedido	Ex.	Ex.	Ex.
Desempenho sob contrapressão	Ex.	Ex.	Mal sucedido	Ex.	Ex.	Coro.
Resistência ao gelo	Coro. (3)	Mal sucedido	Coro.	Coro.	Coro.	Coro.
Possibilidade de purga do sistema	Ex.	Satisfeito	Ex.	Coro.	Ex.	Coro.
Desempenho a custos muito baixos	Ex.	Ex.	Mal sucedido	Ex.	Ex.	Coro.
Dispara quando o condensado entra em uma explosão	Imediato	Imediato	Atrasado	Atrasado	Imediato	Atrasado
Resistência a manchas	Ex.	Mal sucedido	Mal sucedido	Satisfeito	Ex.	Mal sucedido
Tamanhos comparativos	Grande (4)	Grande	Pequeno	Pequeno	Grande	Grande
Desempenho durante a formação de vapor fervente	Satisfeito	Mal sucedido	Mal sucedido	Mal sucedido	Ex.	Mal sucedido
Estado de falha mecânica (aberto - fechado)	Abrir	Fechado	Aberto (5)	(6)	Abrir	Abrir

Notas:

1. Em taxas de fluxo baixas, a operação periódica é possível.
2. Não recomendado para baixas pressões. A pressão de entrada deve ser pelo menos 2 vezes a contrapressão.
3. Não use dreno de condensado feito de ferro fundido.
4. Para estruturas de aço inoxidável totalmente soldadas, os tamanhos são médios.
5. Se estiver sujo, pode permanecer na posição fechada.
6. Dependendo do projeto do conjunto do fole, ele pode ser aberto ou fechado.

Para operar em temperaturas abaixo de zero, devem ser selecionados materiais de carcaça apropriados. Deve-se levar em consideração que os purgadores termostáticos possuem uma ampla faixa de cargas operacionais, mas em estado estacionário operam em estado “inundado”. Portanto, nas condições climáticas da Rússia, existe sempre a ameaça de seu descongelamento quando instalados ao ar livre.

Os coletores de condensado com vidro invertido de aço inoxidável fabricados pela Armstrong levam em consideração as peculiaridades de operação em temperaturas abaixo de zero - são equipados com válvulas adicionais para proteção contra degelo (abrem automaticamente quando a pressão na parte inferior da carcaça cai) e isolamento removível da carcaça . Em caso de “falha”, este tipo de coletor de condensado permanece sempre aberto, o que é essencial para satélites que aquecem tubulações de produtos ao ar livre.

A cabeça de conexão universal permite que o dispositivo seja conectado à tubulação em qualquer ângulo, o que também é importante para satélites ao conectar a um coletor de condensado.