تلفن تماس : 05135411722      09157607106      09151150958  telegram6

تامین بخار اشباع از بخار سوپر هیت

تهیه بخار اشباع از بخار سوپر هیت یا همان دی سوپر هیت نمودن بخار فرآیندی است که در آن بخار سوپر هیت به حالت اشباعش بر می گردد یا دمای بخار سوپر هیت کاهش پیدا می کند.در بیش تر کاربرد ها بخار سوپر هیت را با کاهش دما به شرایط اشباع می رسانند.

معمولا جهت کاهش دمای بخار سوپر هیت در طراحی ، کاهش دما تا 3 درجه سانتی گراد بالاتر ازبخار اشباع در نظر گرفته می شود زیرا کنترل دما منطبق با دمای اشباع امکان ناپذیر است. این دما اغلب قبل از مصرف صرف تلفات می گرددو بخار اشباع کاملا خشک به مصرف کننده خواهد رسید.

دو روش به منظور دی سوپر هیت نمودن وجود دارد:

1. دی سوپر هیتر تماس غیر مستقیم

در این حالت بخار سوپر هیت به طور غیر مستقیم توسط سیال سرد می شودو یک مایع یا گاز (مانند هوای محیط یا آب سرد ) به عنوان سیال سرد کننده بکار برده می شود.
مثالی از این نوع دی سوپر هیتر ها مبدل های shell & tube  هستند. از یک سو بخار سوپر هیت و در سوی دیگر سیال سرد کننده وارد می شود. بخار سوپر هیت از مبدل حرارتی عبور می کند و با بدست آوردن سرما گرمای خود را از دست می دهد. دمای بخار دی سوپر هیت را می توان با فشار بخار سوپر هیت یا جران آب سرد عبوری کنترل کرد. کنترل جریان بخار سوپر هیت برایاین مقصود به معمول سود مند نیست و بیشتر سیستم ها با تنظیم جریان سیال سرد کننده کار می کند.

2. دی سوپر هیت تماس مستقیم

در این حالت بخار سوپر هیت در اثر تماس مستقیم با آب سرد می شود. یک نمونه از ایستگاه دی سوپر هیت تماس مستقیم در شکل زیر نشان داده شده است.

وقتی که دی سوپر هیت کار می کند میزانی از آب به بخار سوپر هیت اضافه شده و با یکدیگر در داخل دی سوپر هیتر ترکیب می شوند ؛ آب سرد ورودی حرارت بخار سوپر هت را می گیرد و خود به بخار تبدیل می شود در نتیجه دمای بخار کاهش پیدا می کند. کنترل میزان آب معمولا با دمای جریان بعد از دی سوپر هیتر تنظیم می شود.
دمای در نظر گرفته شده برای بخار دی سوپر هیت 3 درجه سانتی گراد بالاتر از دمای اشباع است بنابراین در تنظیمات فشار بخار سوپر هیت باید ثابت نگه داشته شود.

دی سوپرهیتر مستقیم

محاسبات دی سوپر هیتر

میزان آبی که برای سرمایش بخار تا رسیدن به دمای مطلوب اضافه می شودباید کافی باشد چرا که آب کم نمی تواند بخار را به اندازه کافی سرد نماید همچنین آب زیادی نمی تواند تولید بخاری مطلوب کند زیرا برای خشک کردن آن نیاز به سپریتور می باشد.

آنتالپی خروجی فرآیند= آنتالپی ورودی فرآیند
m_cw h_cw+m_s h_s=m_s h_d+m_cw h_d
m_s (h_s-h_d )=m_cw (h_d-h_cw)
m_cw=(m_s (h_s-h_d))/((h_d-h_cw))


معادله 1:                                                  m_cw=(m_s (h_s-h_d))/((h_d-h_cw))
به طوری که در این معادله:
=m_cwجرم جران آب خنک کننده (kg/h)
m_s= جرم جریان بخار سوپر هیت (kg/h)
=h_sآنتالپی بخار سوپر هیت (kj/kg)
h_d= آنتالپی بخار دی سوپر هیت (kj/kg)
h_cw=آنتالپی آب خنک کننده ورودی (kj/kg)

انواع دی سوپر هیتر

ساده ترین نوع دی سوپر هیتر قسمتی از یک لوله است که می تواند گرما را به محیط انتشار دهد. هرچند که علاوه بر خطر صدمه انسانی به علت گرمای بالای بخار خروجی و هزینه بالای اتلاف انرژی در این نوع دی سوپر هیتر ها با توجه به تغییرات وضعیت محیطی و دمای بخار ، نمی توان نرخ جریان بخار را تنظیم نمود.
چندین طرح برای دی سوپر هیتر موجو است و توصیه می شود که پارامتر های زیر را برای تعیین سایز و انتخاب شرایط مناسب یک کاربرد در نظر گرفته شوند:

    نرخ turndown= turn down دامنه ای از جریان است که دی سوپر هیتر عمل می کند و در معادله 2 نشان داده شده است.

معادله 2:            (Maximum flow)/(minimum flow)=turndown
این پارانتر مهم است چرا که هر تغییری در فشار ورودی، دما یا جریان ، باعث تغییر در جریان مایع خنک کننده خواهد شدبه طور کلی یک دی سوپر هیتر مشخص دارای دو مقدار turndown  است:

    نرخ turndown  بخار: بیانگر دامنه جریان بخار که عامل موثر بر دی سوپر هیت است.
    نرخ turndown  آب خنک کننده: بیانگر دامنه جریان آب خنک کننده که می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
نرخ turndown بخار مستقیما با دمای بخار سوپر هیت، آب خنک کننده و در نتیجه بخار سوپرهیت ارتباط دارد.معادله 1 تعادل جرم/گرما برای این کاربرد است.لازم به ذکر است که دی سوپر هیتر یک قسمت از ایستگاه دی سوپر هیت است که شامل یک سیستم کنترل برای عملکرد صحیح می باشد. سایر پارامتر ها عبارت اند از:

    فشار ها و دما های عملکرد

    جریان آب و بخار
    میزان سوپر هیت و میزان بخار دی سوپر هیت لازم برای فرآیند
    فشار آب مورد نیاز(یک پمپ تقویت کننده ممکن است لازم شود)
    دقت لازم در دمای نهایی
    در مورد لاین دی سوپرهیتر ها، فاصله جابه جایی بخار قبل از این که بخار کاملا به دی سوپر هیت تبدیل شود خیلی مهم است و اشاره به طول مسیر جذب دارد.
در ادامه انواع دی سوپر هیتر های موجود، محدودیت ها و کاربرد هایشان مورد بررسی قرار می گیرد.

دی سوپرهیتر های دسته لوله ای (تماس غیر مستقیم)

این نوع دی سوپر هیتر شامل یک مبدل shell & tube  با بخار سوپر هیت از یک طرف و سیال خنک کننده از سوی دیگر است.

دی سوپرهیتر های دسته لوله ای

پوسته (shell)  مبدل، شامل آب خنک کننده ای است که هر دو سوی ورودی خروجی و همچنین بالا و پایین آن را در نظر می گیرد.هد(head) شناوری اجازه میدهد فشار در دو قسمت پوسته مساوی گردد.سیال خنک کننده آب در دما و فشار اشباع است
بخار سوپر هیت در داخل لوله ها جریان دارد و گرما را به آب منتقل می کند و مقداری تبخیر به خاطر این تبدیل انرژی صورت می گیرد.تمامی تبخیر های آب خنک کننده از میان هد شناوری می گذرد و در خروجی پوسته جمع می گردد.سپس تا انتهای باز پوسته عبور کرده و با بخار دی سوپر هیت ترکیب می شود.

 مزایا:
    Turndown فقط به کنترلرهای نصب شده بر روی آن محدود می شود.
    این طرح قابلیت تولید بخار دی سوپرهیت تا 5 درجه سانتی گراد بالای دمای اشباع را دارد.
    بالاترین فشار و دمای عملکرد در حدود فشار6 bar ودمای 450C است.
    از سرعت عملکرد مناسبی برخوردار است.

    معایب:
    ابعاد بزرگ دستگاه، که به علت تعداد وسایلموجود در آن که دارای ابعاد بزرگ هستند.
    یک نگرانی مهم در این نوع دی سوپر هیتر تاثیر پذیری از فرآیند عملکرد مبدل می باشد چرا که وجود هوا در سیستم و تشکیل تشکیل فیلم هوا بر روی سطح مبدل می توانددر نهایت برای انتقال حرارت مبدل یک مانع محسوب شود.

    کاربرد ها:
جایی که تغییر بار تولید بخار دی سوپر هیت زیاد باشد بکار می رود.

دی سوپر هیتر نوع حمام آبی (دی سوپر هیتر تماس مستقیم)

این شکل ساده ای از دی سوپرهیتر تماس مستقیم است.بخار سوپر هیت به حمامی از آب تزریق می شود و گرما علت تبدیل بخار اشباع در نتیجه تبخیر از سطح آب حمام است.با نصب یک کنترلرفشار در مخزن ثابت می ماند از این رو فشار و دمای بخار اشباع در خروجی مخزن نیز ثابت می ماند.

دی سوپر هیتر نوع حمام آبی
بخار سوپر هیت انرژی بیشتری در واحد جرم نسبت به بخار اشباع دارد و آب بیشتری از داخل دی سوپر هیتر تبخیر خواهد شد که در نتیجه سطح آب کاهش پیدا می کند و بنابر این برای حفظ سطح آب اقداماتی باید صورت پذیرد که این معمولا نیازمند یک طرح مشابه پمپ آب تغذیه بویلر می باشد. همچنین آب باید در خلاف جهت فشار آب مخزن پمپ شود.یک شیر یکطرفه در خروجی بخار سوپر هیت نصب می گردد تا اجازه ورود آب را به سیستم ورودی بخار ندهد.

    مزایا:
    سادگی
    بخار در دمای اشباع تولید می شود.
    بخار با ظزیب خشکی 98% تولید می شود.
    Turndown  به کنترلری که به روی آن نصب شده محدود می شود.

    معایب:
    ابعاد بزرگ دستگاه
    نا نماسب برای دماهای بالا

    کاربرد:
برای سیستم هایی که قابلیت تحمل بخار سوپر هیت را ندارد.

دی سوپر هیت با اسپری آب

این نوع دی سوپر هیتر یکی از پر کاربرد ترین روش های تولید بخار دی سوپر هیت است. با اسپری آب دی سوپرهیتر، بخار سوپر هیتر از ناحه یک لوله که در آن چند نازل برای اسپری آب نصب شده عبور می کند.
با تزریق آب خنک به سوپر هیت از کیفیت بخار سوپر هیت کاسته می شود.آب خنک به بخار سوپر هیت به چندین راه مختلف ممکن است تزریق شود که در این جا چند راه اسپری آب معرفی می شود:


    دی سوپر هیتیر های تزریق آب تک محوری:

یک روس ساده تزریق آب خنک کننده با یک نازل است که روی دیواره لوله نصب می گردد.

دی سوپر هیتیر های تزریق آب تک محوری
ذرات آب خنک کننده به جریان بخار سوپر هیت عبوری اسپری می شوند.مقدار آب خنک کننده تزریقی با تغییر شیر کنترلی که در مرکز نازل نصب شده است کنترل می شود.

دی سوپر هیتیر های تزریق آب چند محوری:

این یک طرح پیشرفته د سوپر هیتر های تک محوری است.
 دی سوپر هیتیر های تزریق آب چند محوری

آب خنک کننده از اریفیس اطراف لوله اسپری می شود.

دی سوپر هیتر های اسپری تزریق محوری:

این نوع ساده ای از دی سوپر هیتر اسپری تزریقی در لان است. اما مکانی که تزریق صورت می گیرد داخل لوله می باشد. آب خنک کننده به جریان بخار از طریق یک یا چند نازل تزریق می شود.

دی سوپر هیتر های اسپری تزریق محوری