أنواع أخرى من أجهزة إزالة التسخين

أجهزة إزالة التسخين من نوع فينتوري

يستخدم جهاز إزالة التسخين من نوع فينتوري تقييداً في خط أنابيب البخار المُسخَّن فوق التشبع لإنشاء منطقة سرعة عالية واضطراب حيث تُحقن مياه التبريد. يساعد ذلك على إقامة تلامس وثيق بين البخار ومياه التبريد، مما يحسّن كفاءة عملية إزالة التسخين. تتم عملية إزالة التسخين على مرحلتين منفصلتين:

1. المرحلة الأولى من إزالة التسخين تحدث في المُبَسِّط الداخلي. يُسرَّع جزء من البخار في الفوهة الداخلية وتُستخدم السرعة لatomization الماء الداخل. تُحقن مياه التبريد في المُبَسِّط عبر عدد من الفوهات الصغيرة، مما يساعد على atomization الماء بشكل إضافي.
2. في المرحلة الثانية من إزالة التسخين، يخرج ضباب أو سحابة مشبعة من المُبَسِّط الداخلي إلى المُبَسِّم الرئيسي حيث تُمزج مع بقية البخار. يُنشئ المُبَسِّط الرئيسي نفسه تقييداً لبقية البخار مما يزيد سرعته في هذه المنطقة. وبالتالي، هناك منطقة اضطراب حيث تحدث المرحلة الثانية من إزالة التسخين. تُقلل هذه الآلية من تلامس مياه التبريد مع الجدران الجانبية، مُجمِّعة بين أقصى فعالية لإزالة التسخين وأقل تآكل في الأنبوب.

نسبة تحويل تدفق البخار تختلف حسب الظروف الفعلية، لكن 4:1 نموذجية.

في التطبيقات التي يكون فيها محطة تخفيض ضغط مخصصة صاعداً من جهاز إزالة التسخين، يمكن تحسين تحويل البخار المتاح إلى أكثر من 5:1.

تحويل مياه التبريد عادةً مُرضٍ لمعظم تطبيقات المنشآت، مع إمكانية 20:1 حسب الظروف التشغيلية الفعلية. عند تحويل مياه التبريد يتجاوز 20:1، تزداد الحاجة أيضاً إلى مضخة تبريد معززة.

يمكن تركيب أجهزة إزالة التسخين من نوع فينتوري إما أفقياً أو عمودياً مع تدفق البخار صعوداً. عند التركيب العمودي، يحدث مزج أفضل مما يؤدي إلى تحسين نسبة تحويل تزيد عن 5:1. المشكلة الرئيسية مع ذلك هي ضمان وجود مساحة عمودية كافية لتركيب جهاز إزالة التسخين، حيث سيكون أطول من عدة أمتار.

تعديل لجهاز إزالة التسخين القياسي من نوع فينتوري هو جهاز إزالة التسخين المُبرِّد. يستخدم هذا essentially نفس طريقة حقن سائل التبريد في البخار المُسخَّن فوق التشبع، لكنه لا يستخدم قسم المزج على شكل فينتوري. تُستخدم أجهزة إزالة التسخين المُبرِّدة بدلاً من نوع فينتوري حيث تتوفر مساحة كافية لتركيب أنبوب امتصاص طويل، خاصة حيث تكون نسبة تحويل أعلى مطلوبة، لكن لا يمكن تبرير التكلفة الإضافية لنوع البخار المُبخَّر.

يُستخدم مصطلح مُبرِّد عموماً للإشارة إلى جهاز إزالة تسخين يُثبَّت بعد غلاية أو مُسخِّن فوق التشبع للتحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط. المزايا:

1. نسب تحويل بخار تصل إلى 5:1 وتحويل مياه تبريد يتجاوز 20:1.
2. مبدأ تشغيل بسيط (على الرغم من أنه أكثر تعقيداً من نوع الرش).
3. لا أجزاء متحركة.
4. تحكم دقيق في درجة حرارة البخار المُزال تسخينه؛ عادةً في حدود 3 درجات مئوية من درجة حرارة التشبع.
5. مناسب للتشغيل في ظروف بخار ثابتة أو متغيرة.
6. يوجد تآكل مُقلَّل في الأنابيب السفلية مقارنة بجهاز إزالة التسخين من نوع الرش، حيث يخرج ماء التبريد بوصفه ضباباً而不是 بوصفه رذاذاً. العيوب:
7. يحدث انخفاض ضغط (على الرغم من أنه عموماً صغير وفي حدود مقبولة).
8. طول الامتصاص لا يزال أطول من نوع البخار المُبخَّر؛ لذا مساحة أكبر مطلوبة للتركيب.
9. معدل تدفق مياه تبريد أدنى مطلوب. التطبيقات:
10. مناسب لمعظم تطبيقات المنشآت العامة، إلا حيث تكون نسب تحويل عالية لمعدل تدفق البخار مطلوبة.

أجهزة إزالة التسخين بالبخار المُبخَّر

تستخدم أجهزة إزالة التسخين بالبخار المُبخَّر إمداد بخار مساعد عالي الضغط لatomization مياه التبريد الداخلة. تحدث عملية إزالة التسخين على مرحلتين: المرحلة الأولى تحدث في المُبَسِّم، حيث تُبَخَّر مياه التبريد بواسطة البخار المُبخَّر عالي السرعة. يجب أن يكون ضغط البخار المساعد على الأقل 1.5 مرة ضغط دخول جهاز إزالة التسخين، عادةً بحد أدنى 4 بار مطلق. معدل تدفق البخار المُبخَّر عادة بين 2% و 5% من تدفق الخط الرئيسي. استخدام البخار المُبخَّر يعني أنه يمكن إدخال مياه التبريد في المُبَسِّم عند ضغوط أقل. عموماً، المتطلب الوحيد هو أن يكون الضغط أكبر من ضغط البخار المُسخَّن فوق التشبع. في المرحلة الثانية، يخرج ضباب رطب أو سحابة من المُبَسِّم حيث تُمزج مع البخار الرئيسي في خط الأنابيب. يحدث التبخر في الأنابيب مباشرة بعد جهاز إزالة التسخين، حيث تبقى قطرات الماء المتبقية معلقة في البخار وتتبخر تدريجياً.

استخدام البخار لatomization مياه التبريد يُنتج جسيمات ماء مُبَخَّرة بعناية، مما يضمن نقل حرارة وتبخر فعالين.

يتيح هذا الترتيب نسب تحويل بخار عالية؛ يمكن تحقيق نسب تصل إلى 50:1. ومع ذلك، يجب ملاحظة أن نسب تحويل تتجاوز 20:1 قد تؤدي إلى سرعات خطوط أنابيب منخفضة تسبب ‘تسوية’ الماء، نقصان زخم قطرات الماء. في هذه الحالة، يُطلب ترتيب تصريف وإعادة تدوير (انظر الشكل 15.3.3). إذا لم يمكن تركيب ترتيب إعادة تدوير كهذا، فستنخفض نسبة التحويل. يُوضِّح الشكل 15.3.3 التركيب النموذجي لجهاز إزالة التسخين بالبخار المُبخَّر. المزايا:

1. تحويل جيد - تحويل بخار يصل إلى 50:1 ممكن، لكن التشغيل والتحكم أكثر كفاءة عند تحويل حوالي 20:1.
2. مدمج جداً - مع طول امتصاص قصير نسبياً مقارنة بالأنواع الأخرى.
3. انخفاض ضغط ضئيل.
4. مياه التبريد المستخدمة يمكن أن تكون باردة، حيث سُسخِّنها البخار المُبخَّر مسبقاً.
5. اقتراب منخفض من درجة حرارة التشبع - عادةً في حدود 6 درجات مئوية من درجة حرارة التشبع. العيوب:
6. بخار مساعد عالي الضغط مطلوب.
7. كمية المعدات الإضافية المطلوبة والأنابيب الإضافية نسبية مكلفة. التطبيقات:
8. مناسب للتطبيقات التي ستتذبذب فيها معدلات تدفق البخار بشكل واسع، مثلاً في محطات تخفيض الضغط وإزالة التسخين المدمجة.

جهاز إزالة التسخين ذي الفتحة المتغيرة

يتحكم جهاز إزالة التسخين ذي الفتحة المتغيرة في تدفق مياه التبريد إلى الخط الرئيسي بواسطة سدادة طافية حرة موضوعة في التدفق. يتكون جهاز إزالة التسخين ذي الفتحة المتغيرة من سدادة تتحرك صعوداً وهبوطاً في قفص. تُحدَّد هذه الحركة بواسطة حد سير مُدمج في أعلى القفص. يعتمد موضعها داخل القفص على تدفق البخار المُسخَّن فوق التشبع في الخط الرئيسي. في ظروف عدم التدفق، تستقر السدادة على حلقة مقعد، مُحاطة بحلقة من مياه التبريد. عندما يبدأ البخار المُسخَّن فوق التشبع بالتدفق عبر جهاز إزالة التسخين، تُجبَر السدادة على مغادرة المقعد بضغط البخار. مع زيادة التدفق، تُرفع السدادة بعيداً عن المقعد أكثر، مما يُنشئ فتحة متغيرة بين السدادة والمقعد. يُخلق ارتفاع السرعة بين السدادة والمقعد فرق ضغط عبر الحلقة، مما يسحب الماء إلى تدفق البخار المُسخَّن فوق التشبع. يساعد الضغط المنخفض الذي يسحب الماء إلى خط الأنابيب أيضاً على atomization الماء إلى ضباب دقيق. الاضطراب المرتبط بتغير السرعة واتجاه البخار يساعد في مزج سائل التبريد مع البخار. الدوامات المُنشأة مباشرة صاعداً من السدادة تضمن مزج سائل التبريد تماماً مع البخار. المزج الفعّال لسائل التبريد والبخار المُسخَّن فوق التشبع داخل جسم جهاز إزالة التسخين يعني أن طول الامتصاص قصير نسبياً، ويمكن تركيب عنصر استشعار درجة الحرارة في غضون 4 أو 5 أمتار من جسم جهاز إزالة التسخين. يُغيَّر المعدل الذي تدخل به مياه التبريد إلى الحلقة بواسطة صمام تحكم يُنظَّم بوصفه دالة لدرجة حرارة المصب. تُثبَّت السدادة عادةً بمكبس مُثقل بالزنبرك، مما يزيد الاحتكاك بين السدادة والقصف، ويُخمد فعلياً حركة السدادة. بفرض فرق ضغط ثابت عبر الصمام، يتيح ذلك فعلياً تغيير كمية مياه التبريد عند المزج مع تدفق البخار المُسخَّن فوق التشبع. يوفّر المكبس أيضاً الاستقرار في ظروف الحمل الخفيفة. حقيقة أن سائل التبريد لا يُرش في جهاز إزالة التسخين، وأن virtually كل إزالة التسخين تحدث في جسم الجهاز، تعني أن هناك تآكلاً قليلاً في الأنابيب المرتبطة أو جهاز إزالة التسخين نفسه. لذلك، الأكمشة الحرارية غير ضرورية. يُوضِّح الشكل 15.3.6 التركيب النموذجي لجهاز إزالة التسخين ذي الفتحة المتغيرة. المزايا:

1. التحويل محدود فقط بصمام تحكم مياه التبريد، ويمكن بسهولة تحقيق نسب تحويل بخار تصل إلى 100:1.
2. اقتراب منخفض من درجة حرارة التشبع - عادةً في حدود 2.5 درجة مئوية من درجة حرارة التشبع.
3. طول امتصاص قصير.
4. ضغط مياه التبريد لا يحتاج إلا أن يكون 0.4 بار أعلى من ضغط البخار المُسخَّن فوق التشبع.
5. سرعات البخار المُسخَّن فوق التشبع قد تكون منخفضة جداً. العيوب:
6. انخفاض ضغط كبير عبر جهاز إزالة التسخين.
7. تكلفة أعلى نسبياً.
8. يجب تركيب جهاز إزالة التسخين عمودياً. إذا كان ثني located مباشرة بعد المخرج، يجب أن يكون بنصف قطر طويل. التطبيقات:
9. مناسب للتطبيقات التي سيتذبذب فيها تدفق البخار بشكل واسع وانخفاض ضغط نسبي عالٍ ليس حرجاً.
10. حيث من المحتمل أن تكون سرعة البخار منخفضة جداً.

صمام تحكم الضغط وجهاز إزالة التسخين المدمجان

في بعض الحالات، من المناسب دمج صمام تحكم الضغط وجهاز إزالة التسخين في وحدة واحدة. جانب تخفيض الضغط مشابه لصمام تخفيض الضغط القياسي. على الرغم من أن عدة تصاميم مختلفة لصمامات تخفيض الضغط يمكن استخدامها، إلا أن التكوينات الزاوية أو الكرة هي الأكثر استخداماً. بالإضافة إلى ذلك، يكون الصمام عادةً من النوع المتوازن (مع سدادة موازنة أو ترتيب بيلووز متوازن) لتقليل قوة المُدار المطلوبة. بما أن التحكم الدقيق في الضغط عادةً مهم في تطبيقات أجهزة إزالة التسخين، يكون التحكم الهوائي للصمام شبه عالمي، وكذلك استخدام محددات المواقع. بالإضافة إلى ذلك، بسبب أن فروق ضغط كبيرة قد تكون متضمنة، غالباً ما يُقدم المُصنِّم تقليص ضوضاء لصمام تحكم الضغط (انظر الشكل 15.3.8). جانب إزالة التسخين سيختلف أيضاً حسب التطبيق، لكن من الشائع استخدام نوع الحقن الشعاعي من نقاط متعددة. يُحسَّن مزج سائل التبريد مع البخار due to السرعة العالية للبخار المُسخَّن فوق التشبع بعد صمام تخفيض الضغط. أجهزة إزالة التسخين من نوع الحقن الشعاعي لها ميزة أنه يمكن دمجها بسهولة مع صمام تخفيض الضغط لإنتاج وحدة واحدة. في بعض محطات التحكم في الضغط وإزالة التسخين المدمجة، هناك عدد من ألواح الحواجز المُثبَّتة مباشرة بعد محطة إزالة التسخين. تُنشئ هذه الألواح فرق ضغط إضافي وتحسّن مزج البخار وسائل التبريد. تُستخدم محطات صمام تحكم الضغط وإزالة التسخين المدمجة عادةً في مسارات تحويل التوربينات، حيث يُفرغ الصمام التدفق مباشرة إلى المُكثِّف أو إلى ‘إعادة التسخين البارد’.

مقارنة أنواع أجهزة إزالة التسخين

يقارن الجدول 15.3.1 بين خصائص الأداء والتركيب النموذجية لأنواع أجهزة إزالة التسخين المختلفة. يجب ملاحظة أن هذه الخصائص قد تختلف بين مصنعين مختلفين، وقد تعتمد على ظروف التشغيل المحددة للنظام.