La presenza di vapore a una pressione sufficiente in un impianto non significa che il processo riceva vapore della giusta qualità. Le goccioline d’acqua nel vapore, i gas non condensabili, le sostanze disciolte trasportate dall’acqua della caldaia e le fluttuazioni di pressione possono influenzare il trasferimento di calore e la qualità del prodotto.
Qualità del vapore; Viene valutato in base alla pressione e alla temperatura del vapore, nonché al suo tasso di essiccazione, purezza e stabilità nel punto di utilizzo. Questo problema è particolarmente importante nei processi alimentari, farmaceutici, tessili, di sterilizzazione e di riscaldamento di precisione.
Che cos’è il vapore saturo?
Il vapore saturo è vapore alla temperatura di ebollizione corrispondente alla sua pressione. Quando perde calore, inizia a condensare e cede il suo calore latente al processo. È preferito in molte applicazioni di riscaldamento industriale perché fornisce un elevato trasferimento di calore a una temperatura quasi costante.
Quando cambia la pressione, cambia anche la temperatura di saturazione. È quindi possibile controllare la temperatura del processo tramite la tensione di vapore; Tuttavia, è necessario tenere conto delle perdite di pressione della linea.
Che cos’è il vapore surriscaldato?
Il vapore surriscaldato viene riscaldato al di sopra della temperatura di saturazione alla stessa pressione. Non contiene una fase liquida e la sua temperatura può variare entro un certo intervallo, indipendentemente dalla pressione.
Il vapore surriscaldato è vantaggioso nelle turbine e in alcuni processi ad alta temperatura. D’altra parte, negli scambiatori in cui si desidera il trasferimento di calore per condensazione, il comportamento di trasferimento di calore durante il desurriscaldamento può differire da quello del vapore saturo. L’approccio “è meglio in ogni processo perché fa più caldo” non è corretto.
Rapporto vapore umido e secchezza
Il vapore umido contiene goccioline di acqua liquida che vengono trasportate insieme al vapore. Il rapporto di secchezza esprime il rapporto tra la massa di vapore nella miscela e la massa totale. Il vapore saturo completamente secco ha teoricamente un valore di secchezza dell’1 o del 100%.
Principali conseguenze del vapore umido:
- L’energia utilizzabile trasportata da un chilogrammo di fluido diminuisce,
- Il trasferimento di calore e il tempo di processo possono variare,
- Potrebbe verificarsi erosione nelle valvole di controllo e nei tubi
- Il rischio di colpi d’ariete può aumentare
- La portata misurata e la quantità effettiva di energia potrebbero non corrispondere,
- Possono verificarsi problemi di qualità nei prodotti a contatto diretto con il vapore.
Perché il vapore si bagna?
Deriva dell’acqua della caldaia
Un aumento improvviso del carico, un livello elevato dell’acqua, un numero elevato di solidi disciolti totali, formazione di schiuma o spazio di separazione del vapore insufficiente possono causare il trascinamento dell’acqua della caldaia con il vapore.
Perdita di calore della linea
Quando il vapore si muove attraverso una linea non isolata o lunga, perde calore e si forma condensa. Se il drenaggio è inadeguato, quest’acqua viene trasportata al processo con il flusso.
Tubazioni errate
Il ramo proveniente da un’elevazione inferiore, una pendenza insufficiente, una piccola sacca di condensa o un sifone difettoso possono bagnare nuovamente il vapore secco.
Variazioni di pressione
La riduzione della pressione e le fluttuazioni del carico modificano lo stato termodinamico del vapore. La progettazione della stazione non dovrebbe consistere solo nella scelta della valvola.
Cosa fa un separatore di vapore?
Il separatore separa le gocce d’acqua nel flusso di vapore cambiando direzione e velocità o per effetto centrifugo. La condensa separata viene scaricata tramite apposito sifone. Il separatore da solo non risolve tutti i problemi di qualità; Anche la deriva dell’acqua della caldaia e il drenaggio della linea dovrebbero essere corretti.
Il separatore può essere utilizzato soprattutto all’ingresso della linea principale, prima del riduttore di pressione e nei processi che richiedono vapore secco. Diametro e tipo devono essere selezionati in base alla portata e al campo di lavoro.
Effetto dei gas non condensabili
Gas come l’aria e l’anidride carbonica possono formare una pellicola sulla superficie di trasferimento del calore, rendendo difficile il raggiungimento della superficie da parte del vapore. La dissoluzione dell’anidride carbonica nella condensa può aumentare la corrosione. Il Disaeratore aiuta a ridurre i gas disciolti nell’acqua di alimentazione; L’aria nelle linee deve essere rimossa con appositi elementi di scarico dell’aria.
Il vapore pulito e il vapore vegetale sono la stessa cosa?
No. Il vapore vegetale viene spesso prodotto con la chimica standard dell’acqua di caldaia e utilizzato nel riscaldamento indiretto. Nelle applicazioni con vapore pulito o puro, il materiale di produzione, l’acqua di alimentazione, gli additivi chimici e le condizioni igieniche sono più rigorosi. Se c’è un contatto diretto con alimenti o medicinali, la legislazione e gli standard di qualità del processo dovrebbero essere valutati separatamente.
Come migliorare la qualità del vapore?
- La capacità della caldaia e la velocità di carico sono selezionate correttamente.
- Il livello dell’acqua e la materia totale disciolta sono tenuti sotto controllo.
- Il condizionamento dell’acqua è gestito mediante analisi regolari.
- Le linee sono isolate, la pendenza e i punti di drenaggio sono corretti.
- Le trappole vengono testate regolarmente.
- Separatori e scarico dell’aria vengono utilizzati dove necessario.
- Le stazioni e le diramazioni di riduzione della pressione sono progettate correttamente.
- La secchezza viene verificata misurando la portata e le prestazioni del processo.
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Come scegliere il tipo di vapore giusto per il processo?
Il vapore saturo è un potente vettore di calore nella maggior parte delle applicazioni di scambiatori di calore, cottura, essiccazione e riscaldamento. Il vapore surriscaldato può essere utilizzato nelle turbine e in alcuni processi in cui non si desidera l’essiccazione o la condensazione. Nella selezione, è necessario considerare insieme la temperatura target, la pressione, la superficie di trasferimento del calore, la sensibilità del prodotto e il metodo di controllo.
Quando si sceglie una caldaia a vapore ad alta pressione, è necessario definire non solo la pressione ma anche la qualità del vapore da fornire al processo e il sistema di distribuzione.
Domande frequenti
Il vapore secco e il vapore surriscaldato sono la stessa cosa?
No. Il vapore saturo secco è in uno stato di saturazione senza goccioline liquide. Il vapore surriscaldato è al di sopra della temperatura di saturazione alla stessa pressione.
Se la pressione del vapore è alta, anche la qualità è alta?
No. Vapore ad alta pressione; Potrebbe essere di scarsa qualità a causa di infiltrazioni d’acqua, scarso drenaggio o contaminazione.
L’utilizzo di un separatore previene completamente il colpo d’ariete?
No. Il separatore separa le goccioline; Anche la pendenza della linea, le sacche di condensa, le trappole e la messa in servizio controllata devono essere corrette.
Come viene misurata la secchezza del vapore?
È possibile utilizzare metodi di misurazione calorimetrici o speciali adatti all’applicazione. Il punto di misurazione e l’ordine di campionamento influiscono direttamente sul risultato; È richiesta la valutazione di un esperto.
Risorse tecniche
- T.R. Materiali di formazione del Ministero dell’Energia e delle Risorse Naturali, Sistemi di vapore e condensa.
- Risorse tecniche internazionali sui sistemi a vapore, note sull’essiccazione del vapore e sull’applicazione del separatore.