Расчет подтопления парового калорифера, Обсуждение расчета Опции

[motov]

Паровой калорифер. Перед калорифером стоит клапан регулирующий расход пара. Пар насыщенный. Перед клапаном давление избыточное 1,54 кгс/см2, после клапана давление избыточное 1,14 кгс/см2 (t=122 ̊C). Калорифер греет воздух от -24 до +18. Поставщики арматуры (клапана) утверждают, что фактически регулятор расхода пара будет не давление пара в калорифере регулировать, а степень подтопления калорифера. Логика рассуждений следующая. По мере снижения тепловой нагрузки (в межсезонье) площадь теплообмена окажется избыточной для нагрева до +18 и клапан продолжит закрываться до тех пор, пока давление перед конденсатоотводчиком (во всем паровом объеме калорифера) почти не сравняется с противодавлением за поплавковым конденсатоотводчиком 0,2 кгс/см2 (t=105 ̊C). Когда это произойдет начнется подтопление калорифера, площадь теплообмена “занятая” конденсатом растет (ее условно из расчета выбрасываем), теплопередача идет через площадь теплообмена занятого паром. Т.е. если при -24 пар еще заходил в калорифер с давлением 1,14 кгс/см2 (t=122 ̊C), то при более высокой температуре, например -20, уже достаточно 0,2 кгс/см2 (t=105 ̊C) и 7% площади подтоплено. А дальше больше.
По логике все так, но не верю, что такое катастрофичное подтопление может быть. Что-то мы не учитываем в этом расчете. Коэффициент теплопередачи принимаем постоянным (небольшая погрешность). Что еще не учитываем? Кто что скажет по существу? Неужели клапан меняет только степень подтопления не зависимо от давления пара? Вариант с перекачивающим конденсатоотводчиком не рассматривался, т.к. в такой ситуации калорифер вообще будет под разрежением (если нет прерывателя вакуума).

Прикрепленные файлы

 расчет.pdf ( 376,41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 6

 

[motov]

Паровой калорифер. Перед калорифером стоит клапан регулирующий расход пара. Пар насыщенный. Перед клапаном давление избыточное 1,54 кгс/см2, после клапана давление избыточное 1,14 кгс/см2 (t=122 ̊C). Калорифер греет воздух от -24 до +18. Поставщики арматуры (клапана) утверждают, что фактически регулятор расхода пара будет не давление пара в калорифере регулировать, а степень подтопления калорифера. Логика рассуждений следующая. По мере снижения тепловой нагрузки (в межсезонье) площадь теплообмена окажется избыточной для нагрева до +18 и клапан продолжит закрываться до тех пор, пока давление перед конденсатоотводчиком (во всем паровом объеме калорифера) почти не сравняется с противодавлением за поплавковым конденсатоотводчиком 0,2 кгс/см2 (t=105 ̊C). Когда это произойдет начнется подтопление калорифера, площадь теплообмена “занятая” конденсатом растет (ее условно из расчета выбрасываем), теплопередача идет через площадь теплообмена занятого паром. Т.е. если при -24 пар еще заходил в калорифер с давлением 1,14 кгс/см2 (t=122 ̊C), то при более высокой температуре, например -20, уже достаточно 0,2 кгс/см2 (t=105 ̊C) и 7% площади подтоплено. А дальше больше.
По логике все так, но не верю, что такое катастрофичное подтопление может быть. Что-то мы не учитываем в этом расчете. Коэффициент теплопередачи принимаем постоянным (небольшая погрешность). Что еще не учитываем? Кто что скажет по существу? Неужели клапан меняет только степень подтопления не зависимо от давления пара? Вариант с перекачивающим конденсатоотводчиком не рассматривался, т.к. в такой ситуации калорифер вообще будет под разрежением (если нет прерывателя вакуума).

Прикрепленные файлы

 расчет.pdf ( 376,41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 6

 

[gilepp]

Поставщики клапана правы. Переразмеренный теплообменник, работающий на НД, подтапливается. Перекачивающий КО может решить проблему, но необходимо выровнять давление между входом и выходом (линией вентиляции перекачивающего КО). Тогда конденсат уйдет даже по вакуумом.
Во вложении фотография блока из 4-х последовательно расположенных (по воздуху) калориферов. Противодавление 0,1. Давление 0,7. Один наполовину, остальные полностью. Не смотря на то, что конденсат весь идет по байпасу конденсатоотводчика, это разумеется не помогает.

Сообщение отредактировал gilepp - 11.2.2026, 10:45

Прикрепленные файлы

 2024_11_20_10_16_11.JPG ( 429,29 килобайт ) Кол-во скачиваний: 8

 

[motov]

По этой логике не важно какое давление пара, подтопление неминуемо. Как то не укладывается в голове. Ведь всегда говорилось, что подтопление самое страшное, что может быть. А тут получается, что подтопление всегда есть и уже при 0 град. калорифер заполнен конденсатом наполовину.

[motov]

Переподобрали калорифер с меньшим запасом теплообменной поверхности (2,14% вместо 15% как в предыдущем случае). Данные калорифера и мой расчет прилагаю. Что изменилось? Да по сути уже при -16 град подтопление 5% площади, а при 0 град. подтопление 45% площади. Получается, что никакой теплообменник не защищен от подтопления и последующего замораживания. Жду комментарии. Что не так в этом расчете? Что не учитываем?

Прикрепленные файлы

 2_тепловой_расчет.pdf ( 308,66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 4
 2_расчет.pdf ( 377,07 килобайт ) Кол-во скачиваний: 5

 

[motov]

Нашел вот эту страницу https://toolbox.tlv.com/global/RU/calculato...ml?advanced=off
Здесь можно рассчитать точку подтопления. Пока правда не разобрался как понимать "точка подтопления 86,24%" (это при запасе поверхности 15%)

[shvet]

Что не учитываем?

Не учитываете противодавление после конденсатоотводчика.
Попробуйте поменять клапан на входе на клапан с меньшим коэффициентом пропускной способности. Меньше Kv => меньше перепад давления по клапану => больше давление в трубках => больше перепад давления по конденсатоотводчику = больше расход через конденсатоотводчик.

для инфо
В промышленности один из способов регулировать тепловую мощность теплообменника это регулировать % затопления его трубок. Для этого ставят уровнемер в выносной колонке.

[gilepp]

На мой взгляд здесь ситуация не то, чтобы рискованная, а есть 100% вероятность, что калорифер будет подтапливаться при снижении нагрузки. Чем ниже давление пара на входе и чем выше противодавление, тем раньше наступит подтопление. На практике это означает что, когда клапан прикроется на столько, что давление за ним сравняется с противодавлением, конденсат перестанет уходить. Так как не будет перепада давления.

Есть несколько способов удалить точку подтопления. Использовать прерыватель вакуума, снизить запас пропускной способности регулирующего клапана (см. предыдущий пост), правильно выбрать тип КО, седло и пропускную способность (опыт показывает что к этому часто относятся поверхностно), предусмотреть опуск КО не менее, чем на 300 мм ниже оси выхода конденсата. И так далее. Просто выполнить все правила обвязки калориферов.

Перекачивающий КО решает проблему полностью. Даже, если в калорифер под вакуумом. Собственно для этого он и предназначен - гарантированное выведение конденсата из теплообменных аппаратов в закрытых системах. Некоторые поставщики ЗРА просто не в курсе про это. Так как, либо не имеют в линейке таких устройств, либо имели неудачный опыт применения (и на этом основании делают обобщение, что перекачивающие неприменимы...). Они часто вводят в заблуждение пользователей. Чего я только не слушал от них. Например что в качестве движущей среды нельзя применять перегретый пар, что насос раздавит линию движущим паром и так далее. Мифов про мех насосы и перекачивающие КО множество.

В промышленности один из способов регулировать тепловую мощность теплообменника это регулировать % затопления его трубок. Для этого ставят уровнемер в выносной колонке.

Да, это отличный способ, но здесь у автора калорифер, куда идет воздух из улицы. Его не допускается подтапливать.

[motov]

Попробуйте поменять клапан на входе на клапан с меньшим коэффициентом пропускной способности. Меньше Kv => меньше перепад давления по клапану => больше давление в трубках => больше перепад давления по конденсатоотводчику = больше расход через конденсатоотводчик.

По расчету требуется Kvs=25, фактически подобран клапан с Kvs=40. Уменьшить Kvs значит увеличить потери давления на клапане, значит на калорифер будет приходить пар еще более низкого давления.

[shvet]

Я ошибся. Kv нужно увеличить пропорционально квадратному корню из изменения перепада давления. Чтобы уменьшать перепад с 40 до 10 кПа нужно увеличить Kv до 80.

Kv2 = Kv1 * ( dP1 / dP2 ) ^0.5

Вопрос какой клапан сможет работать (а) на перепаде в 10 кПа без рывков и (б) в каком диапазоне расходов, потому что это 40 кПа это уже мало.

Сообщение отредактировал shvet - 16.2.2026, 11:30

[motov]

Я ошибся. Kv нужно увеличить пропорционально квадратному корню из изменения перепада давления. Чтобы уменьшать перепад с 40 до 10 кПа нужно увеличить Kv до 80.

Kv2 = Kv1 * ( dP1 / dP2 ) ^0.5

Вопрос какой клапан сможет работать (а) на перепаде в 10 кПа без рывков и (б) в каком диапазоне расходов, потому что это 40 кПа это уже мало.

Я понял о чем Вы. Дело в том, что когда я писал "Перед клапаном давление избыточное 1,54 кгс/см2, после клапана давление избыточное 1,14 кгс/см2" я имел ввиду не только потери на клапане а на всем узле регулирования включая сепаратор, арматуру, фильтр и т.д. Потери на самом клапане минимальны. По расчету требуется Kvs=25 (при давлении 1,54 до и 1,14 после). По факту подобран клапан с Kvs=40.
Потери серьезные появятся на клапане когда он почти полностью закроется при снижении нагрузки на калорифер. И тут какой Kvs не выбирай, давление пара не повысишь

Сообщение отредактировал motov - 17.2.2026, 12:05

[shvet]

Потери серьезные появятся на клапане когда он почти полностью закроется при снижении нагрузки на калорифер. И тут какой Kvs не выбирай, давление пара не повысишь

Аллилуйя, брат
И вот тут мы наконец подошли к сути проблемы. Как и на какой диапазон рассчитан калорифер. Не номинал, а диапазон? И в каком диапазоне фактически работает...

Сообщение отредактировал shvet - 17.2.2026, 16:22

[gilepp]

Калорифер на приточке с регулируемом подачей пара, обычно работает в широком диапазоне. И когда есть противодавление, подтопление практически гарантировано при снижении нагрузки и выравнивании давления пара в калорифере с противодавлением в конденсатной линии.
Существует несколько способов предотвращать подтопление при эксплуатации:
1. Конденсатоотводчик аварийного слива. Его седло рассчитано на перепад не выше, чем противодавление. Соответственно, когда давление пара в калорифере выше - он закрыт. Всякий раз, когда давление в калорифере снизится до величины противодавления, конденсат на главном КО остановится, а КО на сливе - наоборот откроется. Недостаток такой системы в том, что если это частая ситуация, то много теряется конденсата.
2. Непрерывное поддержание заданного перепада давления между давлением пара в калорифере и давлением в конденсатной линии. Это делается при помощи сжатого воздуха.
3. Перекачивающий КО. Тут без комментариев. Главное правильно обвязать его.
4. Обычный КО + мех насос на выходе. Смысл в том, чтобы развязать КО на выходе из калорифера от противодавления в конденсатопроводе. Давление в ресивере мех насоса будет атмосферное. Бывает так, что согласно характеристикам перекачивающего КО, он не может к примеру работать на располагаемом давлении пара (например оно слишком низкое). А мех насос может качать воздухом. И воздух, между тем, есть)

Что до клапана, то переразмеренный клапан только усилит подтопление, так как, работая на самом низу диапазона, будет часто закрываться и открываться. Давление будет плясать и раскачка обеспечена.

Сообщение отредактировал gilepp - 17.2.2026, 19:14

[motov]

Аллилуйя, брат
И вот тут мы наконец подошли к сути проблемы. Как и на какой диапазон рассчитан калорифер. Не номинал, а диапазон? И в каком диапазоне фактически работает...

Никаких аллилуй. Всё написано в посте №1 (в том числе и диапазон), далее только уточнение деталей и возможных вариантов выхода.

Калорифер на приточке с регулируемом подачей пара, обычно работает в широком диапазоне. И когда есть противодавление, подтопление практически гарантировано при снижении нагрузки и выравнивании давления пара в калорифере с противодавлением в конденсатной линии.
Существует несколько способов предотвращать подтопление при эксплуатации:
1. Конденсатоотводчик аварийного слива. Его седло рассчитано на перепад не выше, чем противодавление. Соответственно, когда давление пара в калорифере выше - он закрыт. Всякий раз, когда давление в калорифере снизится до величины противодавления, конденсат на главном КО остановится, а КО на сливе - наоборот откроется. Недостаток такой системы в том, что если это частая ситуация, то много теряется конденсата.
2. Непрерывное поддержание заданного перепада давления между давлением пара в калорифере и давлением в конденсатной линии. Это делается при помощи сжатого воздуха.
3. Перекачивающий КО. Тут без комментариев. Главное правильно обвязать его.
4. Обычный КО + мех насос на выходе. Смысл в том, чтобы развязать КО на выходе из калорифера от противодавления в конденсатопроводе. Давление в ресивере мех насоса будет атмосферное. Бывает так, что согласно характеристикам перекачивающего КО, он не может к примеру работать на располагаемом давлении пара (например оно слишком низкое). А мех насос может качать воздухом. И воздух, между тем, есть)
Что до клапана, то переразмеренный клапан только усилит подтопление, так как, работая на самом низу диапазона, будет часто закрываться и открываться. Давление будет плясать и раскачка обеспечена.

Эти 4 пункта и будем считать всеми возможными вариантами решения проблемы!
Посчитал фактические потери давления на клапане с Kv=40, получилось 0,015 МПа абс., т.е. давление за клапаном будет 1,39 кгс/см2 (изб.) (потерями на сепараторе, фильтре и вентиле пренебрег) и далее будет снижаться по мере снижения нагрузки до величины равной противодавлению. Что касаемо "будет плясать и раскачка обеспечена" не могу не согласиться. И это очевидно дополнительный пункт к одному из 4 указанных.