É importante entender o comportamento do vapor em uma aplicação de transferência de calor e entender como ele se comporta. fluxo de vapor saturado através de uma válvula de controlecomo parte do tema central do dimensionamento de válvulas de controle para sistemas de vapor.
Primeiro, o vapor é fornecido a uma pressão específica no lado a montante da válvula de controlo e, através dela, passa para um permutador de calor, operando também a uma pressão específica.
O vapor passa através da válvula de controle e entra no espaço de vapor do equipamento, onde entra em contato com as superfícies de transferência de calor. O vapor condensa nas superfícies de transferência de calor, criando condensado. O volume do condensado é muito menor do que o do vapor. Isto significa que quando o vapor condensa, a pressão no espaço de vapor é reduzida.
A pressão reduzida no espaço de vapor significa que existe uma diferença de pressão através da válvula de controle e o vapor fluirá da zona de alta pressão, que está a montante da válvula de controle, para a zona de baixa pressão, ou seja, o espaço de vapor no equipamento, que é proporcional à diferença de pressão e, idealmente, equilibrando a taxa a que o vapor condensa.
O caudal de vapor que entra no equipamento é regulado por esta diferença de pressão e pelo tamanho do orifício da válvula. Se, num dado momento, o caudal de vapor através da válvula for inferior à taxa de condensação, se a válvula for demasiado pequena, a pressão de vapor e a taxa de transferência de calor no permutador de calor cairão abaixo do necessário, o permutador de calor não será capaz de satisfazer a carga de calor.
Assim, se um sistema de controle modulantemedida que a temperatura do processo se aproxima do set point do controlador, este fechará a válvula por uma quantidade relacionada, reduzindo assim o fluxo de vapor para manter a pressão mais baixa necessária para suportar uma carga térmica mais baixa. A ação de abrir e fechar a válvula é frequentemente referida como aumento ou diminuição do curso da válvula.
Então, quando a válvula é fechada, o fluxo de massa é reduzido. A pressão do vapor cai no espaço de vapor e, portanto, também a temperatura do vapor. Isto significa que há uma menor diferença de temperatura entre o vapor e o processo, portanto a taxa de transferência de calor é reduzida, de acordo com a seguinte equação:
O coeficiente global de transferência de calor (U) não muda muito durante o processo e a área (A) é fixa, portanto, se a diferença média de temperatura (MTD) for reduzida, a transferência de calor do vapor para o fluido secundário também é reduzida.
Este é o primeiro de uma série de artigos relacionados com o dimensionamento de válvulas de controle para sistemas de vapor, por isso, por enquanto, convidamos você a ler o conteúdo relacionado em válvulas de controlo:
- Como selecionar as válvulas de controle para sistemas de vapor
- Instalação de válvulas de controlo em sistemas de vapor
- Comissionamento de válvulas de controle em sistemas de vapor
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