Armadilha de vapor: Considerações durante a remoção do condensado

Para continuar com o exemplo de seleção de um purgador para remoção de condensadoSe a superfície de aquecimento não for adequada para a condição de design, chegou o momento de considerar o fornecedor "Y". Para que o fabricante possa dimensionar a superfície de aquecimento que melhor se adapta à condição de projecto, é necessário encontrar a superfície de aquecimento mínima capaz de satisfazer a carga máxima de funcionamento.

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

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

A partir da sua gama standard, o fornecedor "Y" pode fornecer um permutador de calor de placas que cumpre a especificação com uma superfície de aquecimento de 1.198 m2 . Este é um valor sobredimensionado (aproximadamente 5 %) e portanto a pressão de vapor será inferior a 4 bar r na condição de operação de carga máxima.

Na prática, é provável que permutadores de calor são especificados com uma sobrecapacidade de pelo menos 10 %. Por este motivo, a pressão do vapor de operação (não a pressão normal de trabalho especificada) deve ser sempre estabelecida antes de selecionar e dimensionar o dispositivo de ventilação de vapor.

Um fabricante respeitável deve estar preparado para fornecer estas informações ou, pelo menos, a superfície de aquecimento, o valor U e a saída de calor. A partir destes dados, é possível calcular o DMLT nominal, a partir do qual a pressão operacional pode ser determinada.

Calcular o DMLT para o permutador de calor com uma superfície de aquecimento de 1.198 m2:

A temperatura do vapor de funcionamento a plena carga pode agora ser calculada utilizando a seguinte equação:

Esta temperatura de saturação é equivalente a uma pressão de vapor de 3,4 bar r na condição de projecto. Como esta pressão é maior que a contrapressão constante de 0,5 bar r, o sistema não exibirá interrupção do fluxo em carga máxima.

 

Qual é o caudal de vapor (ms) a plena carga?

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

O que é o CDT? 

Agora é necessário descobrir a carga de calor na qual o sistema irá mostrar interrupção do fluxo. Para isso, é necessário calcular o TDC para este permutador de calor a partir das condições de projecto, a partir da seguinte equação:

A condição de interrupção do fluxo 

Com interrupção do fluxoa pressão no espaço de vapor será igual à contrapressão de 0,5 bar r. A temperatura de saturação do vapor a 0,5 bar r é de 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 de taxa de transferência de calor:

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

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

Em primeiro lugar, é necessário calcular a temperatura de entrada do secundário com carga mínima. Pode ser previsto através da seguinte equação:

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

Esta é a temperatura do vapor à carga mínima de 176 kW e equivale a uma pressão de vapor de 1,0 bar r. A pressão do condensado é de 0,5 bar r. Portanto, a pressão diferencial através do purgador de vapor do flutuador fechado com carga mínima é de 1,0 bar r - 0,5 bar r = 0,5 bar.

 

Qual é o caudal de vapor ( s(min)) com a carga mínima de calor de 176 kW? 

O caudal mínimo de vapor depende da pressão do espaço de vapor, que é de 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, um purgador de vapor de flutuação fechado seria adequado. Agora é necessário dimensionar um purgador de vapor de flutuação fechado para operar até a pressão diferencial máxima do sistema de 3,5 bar:

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

Pode ser visto na tabela de dimensionamento do purgador no gráfico abaixo que um DN25 (1") FT14-4.5 irá atender a ambas as condições e pode ser selecionado. No entanto, se a carga mínima de calor for inferior à carga de interrupção do fluxo, seria necessário seleccionar um colector de bomba.

 

Os métodos para a seleção de dispositivos de purga são detalhados a partir do artigo método gráfico de interrupção de fluxo em sistemas de vapor. Convidamo-lo a conhecer o tipos de purgadores para remoção de condensadobem como para subscrever o Boletim Informativo Steam for IndustryUm recurso que o ajudará a receber mais conteúdo sobre as novas tendências em vapor industrial.