ปั๊มคอนเดนเซอร์ทํางานอย่างไร
เมื่อปั๊มไอน้ําในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ จะมีอากาศในปริมาณที่แน่นอนอยู่เสมอ ซึ่งอาจมีอยู่ในไอหรือมาจากการรั่วไหลในโรงงาน (ข้อควรพิจารณาต่อไปนี้สําหรับอากาศและไอน้ําจะใช้กับไออื่น ๆ นอกเหนือจากไอน้ํา) ดังนั้น คอนเดนเซอร์ต้องมีปั๊มบัลลาสต์ก๊าซรองรับ (ดูรูปที่ 2.41) และดังนั้นจึงทํางานร่วมกันเสมอ เช่นเดียวกับปั๊ม Roots ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซมีหน้าที่ในการปั๊มเศษส่วนของอากาศ ซึ่งมักเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของส่วนผสมน้ํา-ไอระเหยที่เกี่ยวข้อง โดยไม่ต้องปั๊มไอระเหยน้ําจํานวนมากในเวลาเดียวกัน ดังนั้นจึงเข้าใจได้ว่าภายในการรวมกันของคอนเดนเซอร์และปั๊มบัลลาสต์ก๊าซในสภาวะคงที่ อัตราส่วนการไหลที่เกิดขึ้นในบริเวณสุญญากาศแบบหยาบจะไม่สามารถประเมินได้ง่ายโดยไม่ต้องพิจารณาเพิ่มเติม การประยุกต์ใช้สมการความต่อเนื่องแบบง่ายๆ นั้นไม่เพียงพอ เพราะไม่เกี่ยวข้องกับสนามการไหลที่ไม่มีแหล่งกําเนิดหรืออ่างล้างจานอีกต่อไป (คอนเดนเซอร์เป็นอ่างล้างจานบนพื้นฐานของกระบวนการควบแน่น) โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จุดนี้ ในกรณีที่ "ไม่ทํางาน" ของชุดคอนเดนเซอร์ - ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซในทางปฏิบัติ อาจไม่สมเหตุสมผลที่จะกล่าวหาความผิดพลาดของคอนเดนเซอร์
ภาพที่ 2.41 คอนเดนเซอร์ (I) มีปั๊มบัลลาสต์ก๊าซปลายทาง (II) สําหรับการปั๊มไอน้ําปริมาณมากในช่วงสุญญากาศหยาบ (III) - คันเร่งแบบปรับได้
- ทางเข้าของคอนเดนเซอร์
- การระบายน้ําออกจากคอนเดนเซอร์
- ดูข้อความ
การใช้งานปั๊มคอนเดนเซอร์
สําหรับปั๊มไอน้ําปริมาณมาก คอนเดนเซอร์เป็นปั๊มที่ประหยัดที่สุด โดยปกติแล้วคอนเดนเซอร์จะถูกทําให้เย็นลงด้วยน้ําที่มีอุณหภูมิที่อุณหภูมิคอนเดนเซอร์ต่ํากว่าจุดควบแน่นของไอน้ําอย่างเพียงพอ และรับประกันการควบแน่นหรือการปั๊มที่ประหยัด อย่างไรก็ตาม ยังสามารถใช้สื่อกลาง เช่น น้ําเกลือและสารทําความเย็น (NH3, Freon) สําหรับการทําความเย็นได้
การผสมผสานกับบัลลาสต์ก๊าซ
ในการกําหนดขนาดชุดคอนเดนเซอร์และปั๊มบัลลาสต์ก๊าซ ต้องพิจารณาประเด็นต่อไปนี้:
ก) สัดส่วนของก๊าซถาวร (อากาศ) ที่ปั๊มพร้อมกันกับไอน้ําไม่ควรมากเกินไป ที่แรงดันบางส่วนของอากาศที่มากกว่าประมาณ 5% ของแรงดันทั้งหมดที่ทางออกของคอนเดนเซอร์ อากาศจะสะสมอย่างมีนัยสําคัญที่ด้านหน้าพื้นผิวคอนเดนเซอร์ จากนั้นคอนเดนเซอร์จะไม่สามารถทํางานได้เต็มกําลัง (ดูบัญชีในหน้า การปั๊มก๊าซ (กระบวนการแบบเปียก) เกี่ยวกับการปั๊มก๊าซและไอระเหยพร้อมกัน)
b) ความดันไอน้ําที่ทางออกของคอนเดนเซอร์ กล่าวคือ ที่ด้านเข้าของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซ ไม่ควร (เมื่อปริมาณก๊าซถาวรที่อธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมในหน้า การปั๊มก๊าซ (กระบวนการแบบเปียก) ไม่ได้ถูกปั๊มพร้อมกัน) มากกว่าความทนทานต่อไอน้ําสําหรับปั๊มบัลลาสต์ก๊าซที่เกี่ยวข้อง หากคาดว่าจะมีแรงดันบางส่วนของไอน้ําที่สูงกว่าที่ทางออกของคอนเดนเซอร์ ซึ่งไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้เสมอไปในทางปฏิบัติ ควรใส่ลิ้นปีกผีเสื้อระหว่างทางออกของคอนเดนเซอร์และช่องทางเข้าของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซ ค่าการนําไฟฟ้าของลิ้นปีกผีเสื้อนี้ควรแปรผันและควบคุม (ดูหน้า: การคํานวณค่าการนําไฟฟ้า ) เพื่อให้แรงดันที่พอร์ตทางเข้าของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซไม่สามารถสูงกว่าค่าความคลาดเคลื่อนของไอน้ําได้เมื่อมีการจํากัดแรงดันเต็มที่ นอกจากนี้ การใช้สารทําความเย็นชนิดอื่นหรือการลดอุณหภูมิน้ําหล่อเย็นมักจะทําให้แรงดันไอน้ําลดลงต่ํากว่าค่าที่กําหนด
สําหรับการประเมินทางคณิตศาสตร์ของการรวมกันของคอนเดนเซอร์และปั๊มบัลลาสต์ก๊าซ สามารถสันนิษฐานได้ว่าไม่มีการสูญเสียแรงดันในคอนเดนเซอร์ แรงดันรวมที่ทางเข้าของคอนเดนเซอร์ p tot 1 เท่ากับแรงดันรวมที่ทางออกของคอนเดนเซอร์ p tot 2 ( 2.23)
(2.23)
P tot1 = p tot2
แรงดันรวมประกอบด้วยผลรวมของส่วนแรงดันบางส่วนของอากาศ pp และไอน้ํา pv: ( 2.23a)
(2.23a)
pp1 + pv1 = pp2 + pv2
ผลที่ตามมาจากการทํางานของคอนเดนเซอร์ แรงดันไอน้ํา pD2 ที่ทางออกของคอนเดนเซอร์จะต่ํากว่าที่ทางเข้าเสมอ เพื่อให้ (2.23) บรรลุเป้าหมาย แรงดันบางส่วนของอากาศ pp2 ที่ทางออกจะต้องสูงกว่าที่ทางเข้า pp1 (ดูรูปที่ 2.43) แม้ว่าจะไม่มีลิ้นปีกผีเสื้อก็ตาม
ภาพที่ 2.43 การแสดงแผนผังการกระจายแรงดันในคอนเดนเซอร์ เส้นเต็มสอดคล้องกับสภาวะในคอนเดนเซอร์ที่แรงดันตกเล็กน้อยเกิดขึ้น (ptot 2 < ptot 1)
เส้นประคือเส้นสําหรับคอนเดนเซอร์ที่เหมาะสมที่สุด (p tot 2 ≈ p tot 1 ) pD: แรงดันบางส่วนของไอน้ํา, pL: แรงดันบางส่วนของอากาศ
- ทางเข้าคอนเดนเซอร์
- ช่องทางออกของคอนเดนเซอร์
แรงดันบางส่วนของอากาศที่สูงขึ้น pp2 ที่ทางออกของคอนเดนเซอร์เกิดจากการสะสมของอากาศ ซึ่งตราบใดที่มีอยู่ที่ทางออกจะทําให้เกิดสมดุลการไหลแบบคงที่ จากการสะสมของอากาศนี้ ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซ (ที่อาจถูกจํากัด) ในสถานะสมดุลจะดูดออกเท่ากับกระแสจากทางเข้า (1) ผ่านคอนเดนเซอร์
การคํานวณขนาดของคอนเดนเซอร์และบัลลาสต์ก๊าซ
การคํานวณทั้งหมดอิงตาม (2.23a) ซึ่งอย่างไรก็ตาม ควรมีข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณไอระเหยและก๊าซถาวรที่ปั๊ม องค์ประกอบ และแรงดัน ขนาดของคอนเดนเซอร์และปั๊มบัลลาสต์ก๊าซสามารถคํานวณได้ โดยที่ปริมาณทั้งสองนี้ไม่ได้เป็นอิสระจากกัน รูปที่ 2.42 แสดงผลของการคํานวณดังกล่าวเป็นตัวอย่างของคอนเดนเซอร์ที่มีพื้นผิวควบแน่น 1 m2 และที่แรงดันขาเข้า pv1 เท่ากับ 40 mbar ความจุการควบแน่นเท่ากับ 33lbs (15kg) / h ของไอน้ําบริสุทธิ์หากสัดส่วนของก๊าซถาวรมีขนาดเล็กมาก มีการใช้น้ําหล่อเย็น 1 ม.3 ต่อชั่วโมง ที่แรงดันส่วนเกินของสาย 3 บาร์ และอุณหภูมิ 53.6°F (12°C) ความเร็วในการปั๊มที่จําเป็นของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซขึ้นอยู่กับสภาวะการทํางานที่มีอยู่ โดยเฉพาะขนาดของคอนเดนเซอร์ ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของคอนเดนเซอร์ ความดันบางส่วนของไอน้ํา pv2 จะสูงกว่าหรือน้อยกว่าความดันอิ่มตัว pS ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิของสารทําความเย็น (โดยการระบายความร้อนด้วยน้ําที่ 53.6°F (12°C), pS จะเท่ากับ 15 mbar (ดูตาราง XIII ในส่วน 9)) ดังนั้น แรงดันอากาศบางส่วน pp2 ที่อยู่ที่ทางออกของคอนเดนเซอร์จะแตกต่างกันไปด้วย ด้วยคอนเดนเซอร์ขนาดใหญ่ pv2 ≈ pS แรงดันบางส่วนของอากาศ pp,2 จึงมีขนาดใหญ่ และเนื่องจาก pp · V = คงที่ ปริมาตรของอากาศที่เกี่ยวข้องจึงมีน้อย ดังนั้นจึงจําเป็นต้องใช้เฉพาะปั๊มบัลลาสต์ก๊าซขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม หากคอนเดนเซอร์มีขนาดเล็ก กรณีตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น: pv2 > pS · pp2, มีขนาดเล็ก ในกรณีนี้จําเป็นต้องใช้ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซขนาดใหญ่ เนื่องจากปริมาณอากาศที่เกี่ยวข้องในระหว่างกระบวนการปั๊มที่ใช้คอนเดนเซอร์ไม่จําเป็นต้องคงที่ แต่จะสลับกันภายในขีดจํากัดที่กว้างขึ้นหรือน้อยลง การพิจารณาจึงยากขึ้น ดังนั้น จึงจําเป็นที่จะต้องสามารถควบคุมความเร็วในการปั๊มของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซที่มีประสิทธิภาพที่คอนเดนเซอร์ได้ภายในขีดจํากัดที่กําหนด
รูปที่ 2.42 ความจุการควบแน่นของคอนเดนเซอร์ (พื้นที่ผิวที่มีให้ควบแน่น 1 m2) เป็นฟังก์ชันของแรงดันขาเข้า pD1 ของไอน้ํา กราฟ a: อุณหภูมิน้ําหล่อเย็น 53.6°F (12°C) กราฟ b: อุณหภูมิ 77°F (25 °C) การสิ้นเปลืองในทั้งสองกรณี 1 m3/h ที่แรงดันเกิน 3 bar
ตาราง XIII ความดันอิ่มตัว ps และความหนาแน่นของไอ eD ของน้ําในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -148°F (-100°C) ถึง +284°F (+140°C1)
ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติสําหรับการใช้คอนเดนเซอร์
ในทางปฏิบัติ มาตรการต่อไปนี้เป็นปกติ:
ก) ส่วนลิ้นปีกผีเสื้อจะอยู่ระหว่างปั๊มบัลลาสต์ก๊าซและคอนเดนเซอร์ ซึ่งอาจเกิดการลัดวงจรระหว่างการปั๊มแบบหยาบ ต้องปรับความต้านทานการไหลของส่วนลิ้นปีกผีเสื้อเพื่อให้สามารถลดความเร็วที่มีประสิทธิภาพของปั๊มให้เหลือค่าที่ต้องการได้ ค่านี้สามารถคํานวณได้โดยใช้สมการที่ให้ไว้ในหน้า ก๊าซที่ปั๊ม (กระบวนการแบบเปียก)
ข) ถัดจากปั๊มขนาดใหญ่สําหรับการปั๊มแบบหยาบจะมีการติดตั้งปั๊มจับที่มีความเร็วต่ํา ซึ่งมีขนาดสอดคล้องกับปริมาณก๊าซที่มีอยู่น้อยที่สุด วัตถุประสงค์ของปั๊มจับนี้คือเพื่อรักษาแรงดันการทํางานที่เหมาะสมที่สุดในระหว่างกระบวนการ
c) ปริมาณอากาศที่จําเป็นจะถูกปล่อยเข้าสู่ท่อขาเข้าของปั๊มผ่านวาล์วรั่วไหลผันแปร ปริมาณอากาศเพิ่มเติมนี้ทําหน้าที่เป็นบัลลาสต์ก๊าซที่ขยายใหญ่ขึ้น ซึ่งเพิ่มความทนทานต่อไอน้ําของปั๊ม อย่างไรก็ตาม มาตรการนี้มักส่งผลให้ความจุของคอนเดนเซอร์ลดลง นอกจากนี้ ปริมาณอากาศที่ไหลเข้าเพิ่มเติมยังหมายถึงการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นและการใช้น้ํามันเพิ่มขึ้นอีกด้วย เนื่องจากประสิทธิภาพของคอนเดนเซอร์จะลดลงเมื่อแรงดันอากาศบางส่วนในคอนเดนเซอร์สูงเกินไป จึงไม่ควรมีช่องอากาศเข้าอยู่ด้านหน้า แต่โดยทั่วไปจะอยู่ด้านหลังคอนเดนเซอร์เท่านั้น
หากเวลาเริ่มต้นของกระบวนการสั้นกว่าเวลาทํางานทั้งหมด จะใช้วิธีการที่เรียบง่ายที่สุดในทางเทคนิค นั่นคือ การขยายและปั๊มจับ กระบวนการที่มีสภาวะแตกต่างกันอย่างมากจําเป็นต้องมีส่วนลิ้นปีกผีเสื้อที่ปรับได้ และหากจําเป็น ต้องมีการนําอากาศเข้าที่ปรับได้
ที่ด้านทางเข้าของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซจะมีแรงดันบางส่วนของไอน้ํา pv2 อยู่เสมอ ซึ่งมีค่าอย่างน้อยเท่ากับแรงดันไออิ่มตัวของน้ําที่อุณหภูมิสารหล่อเย็น กรณีในอุดมคตินี้สามารถทําได้ในทางปฏิบัติด้วยคอนเดนเซอร์ขนาดใหญ่มากเท่านั้น (ดูข้างต้น)
ปฏิบัติการ
จากมุมมองในการปฏิบัติและจากกฎพื้นฐานที่ระบุ ให้พิจารณาสองกรณีต่อไปนี้:
- การปั๊มก๊าซถาวรที่มีไอน้ําปริมาณเล็กน้อย ในที่นี้ ขนาดของชุดคอนเดนเซอร์ - ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซจะถูกตัดสินใจตามปริมาณก๊าซถาวรที่ปั๊มออกมา ฟังก์ชันของคอนเดนเซอร์เป็นเพียงการลดแรงดันไอน้ําที่ช่องทางเข้าของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซให้ต่ํากว่าค่าความคลาดเคลื่อนของไอน้ํา
- การปั๊มไอน้ําที่มีก๊าซถาวรปริมาณเล็กน้อย ในที่นี้ เพื่อให้คอนเดนเซอร์มีประสิทธิภาพสูง จึงต้องการแรงดันบางส่วนของก๊าซถาวรในคอนเดนเซอร์ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แม้ว่าความดันบางส่วนของไอน้ําในคอนเดนเซอร์ควรสูงกว่าความทนทานต่อไอน้ําของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซ แต่โดยทั่วไปแล้วปั๊มบัลลาสต์ก๊าซขนาดเล็กก็เพียงพอแล้วที่มีการควบคุมที่จําเป็นเพื่อปั๊มก๊าซถาวรที่มีอยู่ออกไป
หมายเหตุสําคัญ: ในระหว่างกระบวนการ หากความดันในคอนเดนเซอร์ลดลงต่ํากว่าความดันไออิ่มตัวของคอนเดนเซท (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิน้ําหล่อเย็น) ต้องปิดกั้นคอนเดนเซอร์หรืออย่างน้อยต้องแยกคอนเดนเซทที่เก็บไว้ออกมา หากไม่ดําเนินการดังกล่าว ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซจะปั๊มไอระเหยที่ควบแน่นก่อนหน้านี้ในคอนเดนเซอร์ออกอีกครั้ง
พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ
ดาวน์โหลด eBook "พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ" เพื่อค้นพบข้อมูลสําคัญและกระบวนการของปั๊มสุญญากาศ
การอ้างอิง
- สัญลักษณ์สุญญากาศ
- คําจํากัดความ
- ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
สัญลักษณ์สุญญากาศ
สัญลักษณ์สุญญากาศ
อภิธานศัพท์ของสัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไปในแผนผังเทคโนโลยีสุญญากาศเพื่อแสดงภาพประเภทปั๊มและชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบปั๊ม
คําจํากัดความ
คําจํากัดความ
ภาพรวมของหน่วยวัดที่ใช้ในเทคโนโลยีสุญญากาศและสัญลักษณ์ที่หมายถึงอะไร รวมถึงหน่วยวัดสมัยใหม่ที่เทียบเท่ากับหน่วยวัดในอดีต
ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
ข้อมูลอ้างอิง แหล่งข้อมูล และการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความรู้พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ
สัญลักษณ์สุญญากาศ
อภิธานศัพท์ของสัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไปในแผนผังเทคโนโลยีสุญญากาศเพื่อแสดงภาพประเภทปั๊มและชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบปั๊ม
คําจํากัดความ
ภาพรวมของหน่วยวัดที่ใช้ในเทคโนโลยีสุญญากาศและสัญลักษณ์ที่หมายถึงอะไร รวมถึงหน่วยวัดสมัยใหม่ที่เทียบเท่ากับหน่วยวัดในอดีต
ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
ข้อมูลอ้างอิง แหล่งข้อมูล และการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความรู้พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ
