斯派莎克进口疏水阀选型举例
例13.4.1疏水阀的选择
    某工厂需要安装一台汽水热交换器，热源的蒸汽压力为4 bar g将水从1。加热到800C，循环水的流量
为1 L/s，设计的功率为293kW。制程最小负荷约为满负荷的60%。该设计参数为最终运行参数，今后不会
增加任何负荷。有两家供应商被要求提供换热器，以下信息对疏水阀的选型非常重要:
  口 供应商“X"提供的换热器换热面积为2m2，传热系数“U”为2500W/(m2 " 0C)，在蒸汽压力为4 bar g,
    水流量为1 L/s时，能够提供的加热功率为350kW 0
  口 供应商“丫”提供的换热器换热面积相对较小，与293kW的实际功率更加匹配，传热系数“U”为
    2500W/(m2 " 0C)，在蒸汽压力为4 bar g、水流量为1 L/s时，能够提供的加热功率为293kW 0
  口 换热器后的冷凝水管道提升了5m进入冷凝水回收管，回收管沿途下降进入一开式冷凝水收集罐，疏水阀
    后的背压为。.5 bar g。注:在大气压力下，1m高的水柱会在其底部产生约10kPa或。.1 bar g的压力。
    因此，进口疏水阀后排放管道的提升都会相应产生一定的静压力，增加冷凝水管道内的压力。
    因此，必须确定系统的工作情况才能选择合适类型和口径的疏水阀，确保在任何工况下都能从换热器
    中有效的排除冷凝水。
为了正确的排除冷凝水，必须确定以下问题:
    (A)在正常运行时会发生失流状况吗?
    (B)负荷为多少时会发生失流?
    首先确定设计状态时的热负荷
    从热量热量平衡公式2.6.5中，我们得到设计的热负荷为:
Q=rm cP DT
公式2.6.5
                              Q=1.0 kg/s x 4.19 kJ/kg0C x (80一10)0C
                      换热功率(Q7=293 kW
供应商“X"
    换热器的功率为350 kW，换热面积为2m2
在设计负荷下，换热器内蒸汽空间的压力是多少?
    首先必须确定2m2换热面积下的对数平均温差LM丁D江丁LM)
    由公式13.2.1:
  Q
U 4TM
公式13.2.1
293000 W
2m2=
2500 W/m20C x 4TM
293000 W
八丁M=
八丁M=
2500 W/m20C x 2m2
58.60C
通过公式2.5.5，可以计算设计状态下换热器内的蒸汽温度:
公式2.5.5
    该温度下对应的饱和蒸汽压力为。.45 bar g，低于疏水阀的背压。.5 bar g，换热器始终处于失流状态。
    在这种情况下，如果仅安装了浮球式疏水阀，换热器内始终都会有积水现象，负荷变化时，冷凝水的
水位也会发生变化。由于二次侧出口温度趋向于不断波动，换热器的工作性能无法达到令人满意的效果，
而且由于腐蚀等原因还容易造成换热器永久性损坏。
    如果换热器始终在失流工况下运行，选择浮球式疏水阀是错误的，应该使用泵阀组合的方式排除冷凝
水。
供应商“丫”
    由于供应商的选择的换热器的换热面积能够正好满足设计条件，因此需要确定在最高负荷下能够满足
换热要求所需的最小换热面积。在此之前，首先需要确定换热器的对数平均温差LM丁D,蒸汽温度按4 bar
g下饱和温度计算。
    选择斯派莎克疏水阀时需要考虑换热器的最低负荷高于还是低于失流负荷。
    换热器最低负荷是满负荷(293kW)的60，因此:
    最低负荷=0.6 x 293 kW=176 kW
    失流负荷=138 kW
    由于换热器的最低负荷始终高于失流负荷，因此系统永远不会发生失流。此时可以选择浮球式疏水阀
用于排除冷凝水，因为疏水阀前后始终有正压差。
    当然，进口疏水阀在选型时必须同时能够满足满负荷和最低负荷下的冷凝水排放要求，因此需要计算两种
状态下换热器内的工作压力和对应的冷凝水量。
    首先，可能通过公式13.4.1确定最低负荷下二次侧的进口温度
    换热器换热量降为176 kW时，蒸汽的温度降为1200C，对应的压力为1.0 bar g。冷凝水管道内的压力
为0.5 bar g，因此通过斯派莎克疏水阀的压差为1.0 bar g一0.5 bar g = 0.5 bar0
    176kal的换热量时蒸汽的流量(m's(min>)是多少?
    最低负荷时的蒸汽流量取决于蒸汽的压力，1.0 bar g压力饱和蒸汽的蒸发恰为2201.1 kJ/kg0
蒸汽流量(kg/h)=
负荷kW x 3600
运行压力下的潜热hf9
公式2.8.1
kg/h
最小负荷下的蒸汽流量(mss)
    176 x 3600
        2201 .1
=288 kg/h
    由于已经确定换热器不会发生失流，因此选择进口浮球式疏水阀是合适的。现在需要选择合适口径的疏水
阀以满足:
    a)满负荷时，在3.4 bar g-0.5 bar g=2.9 bar的压差下排放498kg山的冷凝水。
    b)最低负荷时，在1.0 bar g-0.5 bar g=0.5 bar的压差下排放288kg/h的冷凝水。
    从浮球式疏水阀的排量图13.4.1中可以看出，DN25(1" )FT14-4.5浮球式疏水阀能够同时满足两种工况下
的排水要求，可使用于该换热器。当然，如果最低负荷低于失流负荷时，就必须选择选择泵阀组合。
    在13.8节预防失流的实用方法中详细的讨论了选择疏水装置的方法。
Questions
1 .If the heat exchanger from supplier 'X' had a heating area of 1 m2 instead of 2 m2,
    what would have been the LMTD for the same secondary full-load conditions?
口口口口
d
33.60C
29.30C
117.2 0C
1070C
2 .If the heat exchanger from supplier 'X' had a heating area of 1 m2 instead of 2 m2,
    what would have been the steam temperature at the full heat load of 293 kW?
口口口口
d
550C
1000C
117.2 0C
165.70C
口口口口
口口口口
3.   If the heat exchanger from supplier 'X' had a heating area of 1 m2 instead of 2 m2
    would the system still stall at the full heat load of 293 kW?
a}Yes, because the backpressure is higher than the steam pressure
b}No, because the full-load pressure is 6.1 bar g
c}No, because there is more heating area in the oversized heat exchanger
d}The steam pressure is less, consequently the steam will be drier
4.   What is the effect of higher backpressure on a ball float steam trap?
a}None whatever
b}It reduces the steam pressure in the heat exchanger
c}It reduces the ball float steam trap capacity
d}It increases the differential pressure across it
口口口口
5.   What can be done to stop any heat exchanger waterlogging?
a}Increase the pressure upstream of the steam control valve
b}Ensure the condensate discharges to atmospheric pressure
c}Calculate the stall point and fit the correct trapping device
d}Increase the size of the steam trap pipework
6.   Steam pressure in a heat exchanger at minimum load is 0.8 bar a.
    What is the differential pressure across the ball float steam trap if the backpressure
    is 0.1 bar g?
口口口口
d
a+0.7 bar
b-0.7 bar
c+0.9 bar
d-0.3 bar

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