Armadilha de vapor: Considerações sobre descarte de condensado

Para continuar com o exemplo de seleção de uma armadilha de vapor para remoção de condensado, chegou a hora de considerar o fornecedor "Y". Para que o fabricante dimensione a superfície de aquecimento que melhor se adequa às condições de projeto, é necessário encontrar a superfície mínima de aquecimento capaz de satisfazer a carga operacional máxima.

Primeiro, é necessário determinar o LMTD nominal para o trocador de calor com uma pressão do espaço de vapor de 4 bar r (TS = 152 ° C), a partir da equação:

Usando a seguinte equação, agora é possível determinar a superfície mínima de aquecimento para a potência nominal de 293 kW:

De sua faixa padrão, o fornecedor "Y" pode fornecer uma trocador de calor a placas que atenda às especificações com uma superfície de aquecimento do 1,198 m2. É um valor superdimensionado (aproximadamente 5%) e, portanto, a pressão de vapor será menor que 4 bar r na condição de operação de carga máxima.

Na prática, é provável que trocadores de calor são especificados com uma capacidade excedente de pelo menos 10%. Por esse motivo, a pressão de vapor operacional (não a pressão normal de trabalho indicada) deve sempre ser estabelecida antes da seleção e dimensionamento do dispositivo de purga de vapor.

Um fabricante de renome deve estar disposto a fornecer essas informações ou, pelo menos, a superfície de aquecimento, o valor "U" e a produção de calor. A partir desses dados, é possível calcular o LMTD nominal, com o qual a pressão operacional pode ser verificada.

Calcule o LMTD para o trocador de calor com uma superfície de aquecimento de 1,198 m2:

A temperatura operacional a vapor total pode agora ser calculada usando a seguinte equação:

Essa temperatura de saturação é equivalente a uma pressão de vapor de 3,4 bar r na condição de projeto. Como essa pressão é maior que a pressão de retorno constante da 0,5 bar r, o sistema não mostrará interrupção do fluxo em carga máxima.

Qual é o fluxo de vapor (ms) em carga máxima?

O fluxo mássico de vapor dependerá da pressão do espaço de vapor, que é a barra 3,4 a plena carga, com uma entalpia de evaporação de 2.122 kJ/kg, da seguinte equação:

O que é o TDC? 

Agora é necessário descobrir a carga de calor na qual o sistema mostrará interrupção do fluxo. Para isso, é necessário calcular o TDC para esse trocador de calor a partir das condições de projeto, a partir da seguinte equação:

A condição de interrupção do fluxo 

Com interrupção de fluxo, a pressão no espaço de vapor será igual à contrapressão da 0,5 bar r. A temperatura de saturação de vapor na 0,5 bar r é 111,6 ° C. A partir da seguinte equação, é possível calcular a temperatura de entrada:

Qual é a carga de calor no momento da interrupção do fluxo? 

A partir da seguinte equação da taxa de transferência de calor:

Como a carga mínima é maior que a carga de interrupção de fluxo, o sistema não sofrerá interrupção de fluxo. Portanto, é possível instalar um purgador de vapor de bóia fechada, pois sempre haverá uma pressão diferencial positiva através dele. 

No entanto, o purgador de vapor de bóia fechada deve ser dimensionado para atender a carga máxima e a carga mínima, portanto é necessário calcular os fluxos de vapor e as pressões correspondentes do espaço de vapor em ambas as condições. 

Primeiro, é necessário calcular a temperatura de entrada secundária na carga mínima. Pode ser previsto pela seguinte equação:

A condição de carga mínima, a partir da seguinte equação:

É a temperatura do vapor com carga mínima de 176 kW, e equivale a uma pressão de vapor de 1,0 bar g. A pressão do condensado é de 0,5 bar g. Portanto, a pressão diferencial através do purgador de bóia fechada com carga mínima é 1,0 bar g - 0,5 bar g = 0,5 bar.

Qual é o fluxo de vapor (s (min)) na carga de calor mínima de 176 kW? 

A vazão mínima do vapor dependerá da pressão no espaço de vapor, que é 1,0 bar r com uma entalpia de evaporação de 2201,1 kJ / kg, a partir da seguinte equação:

Como foi estabelecido que este sistema não sofrerá interrupção de fluxo, seria adequado um purgador de vapor de bóia fechada. Agora é necessário dimensionar um purgador de vapor de bóia fechada para operar até a pressão diferencial máxima do sistema de barras 3,5:

1. A carga máxima de 498 kg / h com uma pressão diferencial de 3,4 bar g - 0,5 bar g = 2,9 bar g. 
2. A carga mínima de 288 kg / h com uma pressão diferencial de 1,0 bar g - 0,5 bar g = 0,5 bar g. 

Pode ser visto na tabela de dimensionamento dos purgadores de vapor da bóia no gráfico a seguir, que um DN14 FT4.5-25 (1 ”) atende às duas condições e pode ser selecionado. No entanto, se a carga mínima de calor fosse menor que a carga de interrupção do fluxo, seria necessário selecionar um purgador.

Os métodos para a seleção de dispositivos de purga são detalhados no artigo método gráfico de interrupção de fluxo em sistemas de vapor. Convidamos você a conhecer o tipos de armadilhas de vapor para eliminar o condensado, bem como para se inscrever em Boletim Steam para a Indústria, um recurso que lhe servirá para receber mais conteúdo sobre as novas tendências do vapor industrial.