Bagaimana cara kerja pompa kondensor?

Bagikan lewat

Saat memompa uap air di pabrik industri besar, jumlah udara tertentu selalu terlibat, yang terkandung dalam uap atau berasal dari kebocoran di pabrik (pertimbangan berikut untuk udara dan uap air jelas juga berlaku secara umum untuk uap selain uap air). Oleh karena itu, kondensor harus didukung oleh pompa ballast gas (lihat Gbr. 2,41) dan oleh karena itu selalu bekerja - seperti pompa Roots - dalam kombinasi. Pompa balast gas berfungsi untuk memompa fraksi udara, yang sering kali hanya merupakan bagian kecil dari campuran air-uap yang bersangkutan, tanpa memompa banyak uap air secara bersamaan. Oleh karena itu, dapat dipahami bahwa dalam kombinasi kondensor dan pompa balast gas dalam kondisi stasioner, rasio aliran, yang terjadi di wilayah vakum kasar, tidak mudah dinilai tanpa pertimbangan lebih lanjut. Penerapan sederhana dari persamaan kontinuitas tidak memadai karena orang tidak lagi peduli dengan sumber atau medan aliran bebas sink (kondensor adalah, berdasarkan proses kondensasi, sink). Hal ini ditekankan khususnya pada titik ini. Dalam kasus praktis "tidak berfungsi" kombinasi kondensor - pompa balast gas, mungkin tidak dapat dibenarkan untuk menyalahkan kondensor atas kegagalan.

Gambar 2,41 Kondensor (I) dengan pompa ballast gas hilir (II) untuk memompa uap air dalam jumlah besar dalam kisaran vakum kasar (III) - throttle yang dapat disesuaikan.

Saluran masuk kondensor
Pengosongan kondensor
Lihat teks

Aplikasi pompa kondensor

Untuk memompa uap air dalam jumlah besar, kondensor adalah pompa yang paling ekonomis. Kondensor biasanya didinginkan dengan air dengan suhu sedemikian rupa sehingga suhu kondensor cukup di bawah titik embun uap air dan kondensasi atau tindakan pemompaan yang ekonomis dijamin. Namun, untuk pendinginan, media seperti air garam dan refrigeran (NH₃, Freon) juga dapat digunakan.

Kombinasi dengan ballast gas

Saat menentukan ukuran kombinasi kondensor dan pompa balast gas, poin-poin berikut harus dipertimbangkan:
a) fraksi gas permanen (udara) yang dipompa secara bersamaan dengan uap air tidak boleh terlalu besar. Pada tekanan parsial udara yang lebih dari sekitar 5% dari total tekanan pada keluaran kondensor, akumulasi udara yang tajam dihasilkan di depan permukaan kondensor. Kondensor kemudian tidak dapat mencapai kapasitas penuhnya (Lihat juga akun di halaman Memompa gas (proses basah) pada pemompaan gas dan uap secara bersamaan).

b) tekanan uap air pada outlet kondensor - yaitu, di sisi inlet pompa balast gas - tidak boleh (ketika jumlah gas permanen, yang dijelaskan lebih rinci pada halaman Pemompaan gas (proses basah), tidak dipompa secara bersamaan) lebih besar dari toleransi uap air untuk pompa balast gas yang terlibat. Jika - karena tidak selalu dapat dihindari dalam praktiknya - tekanan parsial uap air yang lebih tinggi diharapkan pada outlet kondensor, nyaman untuk memasukkan throttle antara outlet kondensor dan port inlet pompa ballast gas. Konduktivitas throttle ini harus bervariasi dan diatur (lihat halaman: Menghitung konduktivitas ) sehingga, dengan penyusutan penuh, tekanan pada port inlet pompa balast gas tidak dapat menjadi lebih tinggi dari toleransi uap air. Selain itu, penggunaan refrigeran lain atau penurunan suhu air pendingin sering kali dapat menyebabkan tekanan uap air turun di bawah nilai yang diperlukan.

Untuk evaluasi matematis kombinasi kondensor dan pompa balast gas, dapat diasumsikan bahwa tidak ada kehilangan tekanan yang terjadi di dalam kondensor, bahwa total tekanan pada saluran masuk kondensor p _{tot 1} sama dengan total tekanan pada saluran keluar kondensor, p _{tot 2} ( 2,23)

(2,23)

P _total1= p _total2

Tekanan total terdiri dari jumlah bagian tekanan parsial dari udara pp dan uap air pv: ( 2.23a)

(2.23a)

pp1 + pv1 = pp2 + pv2

Sebagai konsekuensi dari tindakan kondensor, tekanan uap air p_D2 pada keluaran kondensor selalu lebih rendah daripada pada masukan; agar (2,23) terpenuhi, tekanan parsial udara p_p2 pada keluaran harus lebih tinggi daripada pada masukan p_p1, (lihat Gbr. 2,43), meskipun tidak ada throttle.

Gambar 2,43 Representasi skematis distribusi tekanan dalam kondensor. Garis penuh sesuai dengan kondisi di dalam kondensor di mana penurunan tekanan kecil terjadi (ptot 2 < ptot 1).

Garis putus-putus adalah garis untuk kondensor ideal (p _{tot 2} ≈ p _{tot 1} ). p_D: Tekanan parsial uap air, p_L: Tekanan parsial udara.

Saluran masuk kondensor
Saluran keluar kondensor

Tekanan parsial udara p_p2 yang lebih tinggi pada keluaran kondensor dihasilkan oleh akumulasi udara, yang, selama ada di keluaran, menghasilkan keseimbangan aliran statis. Dari akumulasi udara ini, pompa ballast gas (akhirnya tercekik) dalam keseimbangan menghilangkan sebanyak aliran dari saluran masuk (1) melalui kondensor.

Menghitung ukuran kondensor dan balast gas

Semua perhitungan didasarkan pada (2.23a), namun untuk itu, informasi tentang jumlah uap yang dipadatkan dan gas permanen, komposisi, dan tekanan harus tersedia. Ukuran kondensor dan pompa balast gas dapat dihitung, di mana kedua kuantitas ini tidak saling independen. Gambar 2,42 mewakili hasil perhitungan tersebut sebagai contoh kondensor dengan permukaan kondensasi 1 m², dan pada tekanan masuk p _v1,40 mbar, kapasitas kondensasi yang berjumlah 33lbs (15kg) / jam uap air murni jika fraksi gas permanen sangat kecil. 1 m³ air pendingin digunakan per jam, pada kelebihan tekanan saluran 3 bar dan suhu 53,6°F (12°C). Kecepatan pemompaan pompa balast gas yang diperlukan tergantung pada kondisi pengoperasian yang ada, terutama ukuran kondensor. Tergantung pada efisiensi kondensor, tekanan parsial uap air p_v2 lebih atau kurang di atas tekanan saturasi pS yang sesuai dengan suhu refrigeran. (Dengan pendinginan dengan air pada suhu 53,6°F (12°C), p_S, akan menjadi 15 mbar (lihat Tabel XIII di Bagian 9). Sesuai dengan itu, tekanan udara parsial pp2 yang berlaku pada keluaran kondensor juga bervariasi. Dengan kondensor besar, p_v2 ≈ p_S, tekanan parsial udara pp,₂ jadi besar, dan karena pp · V = konstan, volume udara yang terlibat kecil. Oleh karena itu, hanya pompa ballast gas yang relatif kecil yang diperlukan. Namun, jika kondensor kecil, kasus sebaliknya muncul: p_v2 > p_S · p_p2, kecil. Di sini diperlukan pompa ballast gas yang relatif besar. Karena jumlah udara yang terlibat selama proses pemompaan yang menggunakan kondensor tidak selalu konstan tetapi bergantian dalam batas yang lebih atau kurang lebar, pertimbangan yang harus dilakukan lebih sulit. Oleh karena itu, kecepatan pemompaan pompa balast gas yang efektif pada kondensor harus dapat diatur dalam batas tertentu.

Gambar 2,42 Kapasitas kondensasi kondensor (luas permukaan yang tersedia untuk kondensasi 1 m2) sebagai fungsi tekanan masuk pD1 uap air. Kurva a: Suhu air pendingin 53,6°F (12°C). Kurva b: Suhu 77°F (25°C). Konsumsi dalam kedua kasus 1 m3/jam pada tekanan berlebih 3 bar.

Tabel XIII Tekanan saturasi ps dan densitas uap eD air dalam kisaran suhu dari -148°F (-100°C) hingga +284°F (+140°C1)

Pertimbangan praktis untuk menggunakan kondensor

Dalam praktiknya, langkah-langkah berikut ini umum:

a) Segmen throttle ditempatkan di antara pompa ballast gas dan kondensor, yang dapat mengalami hubung singkat selama pemompaan kasar. Resistansi aliran bagian throttle harus dapat disesuaikan sehingga kecepatan efektif pompa dapat dikurangi ke nilai yang diperlukan. Nilai ini dapat dihitung menggunakan persamaan yang diberikan pada halaman pemompaan gas (proses basah).

b) Di samping pompa besar untuk pemompaan kasar, pompa penahan dengan kecepatan rendah dipasang, yang berukuran sesuai dengan jumlah gas minimum yang berlaku. Tujuan dari pompa penahan ini hanyalah untuk mempertahankan tekanan pengoperasian optimal selama proses.

c) Jumlah udara yang diperlukan dimasukkan ke dalam saluran masuk pompa melalui katup kebocoran variabel. Jumlah udara tambahan ini bertindak seperti ballast gas yang diperbesar, sehingga meningkatkan toleransi uap air pada pompa. Namun, pengukuran ini biasanya mengakibatkan berkurangnya kapasitas kondensor. Selain itu, jumlah udara tambahan yang dimasukkan berarti konsumsi daya tambahan dan peningkatan konsumsi oli. Karena efisiensi kondensor menurun dengan tekanan parsial udara yang terlalu besar di dalam kondensor, saluran masuk udara tidak boleh berada di depan, tetapi umumnya hanya di belakang kondensor.

Jika waktu mulai proses lebih pendek dari total waktu berjalan, secara teknis metode paling sederhana - kasar dan pompa penahan - digunakan. Proses dengan kondisi yang sangat bervariasi memerlukan bagian throttle yang dapat disesuaikan dan, jika perlu, inlet udara yang dapat disesuaikan.
Di sisi inlet pompa balast gas selalu ada tekanan parsial uap air p _v2, yang setidaknya sama besarnya dengan tekanan uap jenuh air pada suhu cairan pendingin. Kasus ideal ini hanya dapat diwujudkan dalam praktik dengan kondensor yang sangat besar (lihat di atas).

Cara kerja

Dengan mempertimbangkan praktik dan dari aturan dasar yang dinyatakan, pertimbangkan dua kasus berikut:

Memompa gas permanen dengan sejumlah kecil uap air. Di sini, ukuran kombinasi kondensor - pompa balast gas ditentukan berdasarkan jumlah gas permanen yang dipompa keluar. Fungsi kondensor hanya untuk mengurangi tekanan uap air pada port masuk pompa balast gas ke nilai di bawah toleransi uap air.
Memompa uap air dengan sejumlah kecil gas permanen. Di sini, untuk membuat kondensor sangat efektif, tekanan parsial gas permanen di dalam kondensor dicari sekecil mungkin. Meskipun tekanan parsial uap air dalam kondensor harus lebih besar dari toleransi uap air pada pompa balast gas, pompa balast gas yang relatif kecil biasanya cukup dengan throttling yang diperlukan untuk memompa gas permanen yang ada.

Catatan penting: Selama proses, jika tekanan dalam kondensor turun di bawah tekanan uap jenuh kondensat (tergantung pada suhu air pendingin), kondensor harus diblokir atau setidaknya kondensat yang terkumpul diisolasi. Jika tidak dilakukan, pompa ballast gas akan memompa uap yang sebelumnya terkondensasi di kondensor

Blog & Wiki Pump Types Vacuum Generation Vacuum Fundamentals