Bełkotka parowa jest tanim kawałkiem rury aż do momentu, gdy zaczyna uderzać w podpory, a do tego czasu zbiornik, w którym się znajduje, zwykle zasila linię produkcyjną.
Weź zbiornik o pojemności 20 metrów sześciennych, który musi ogrzać się z 15 stopni C do 80 stopni C w 45 minut. Obowiązek wynosi około 2000 kW. Przy ciśnieniu 6 bar g, przy kondensacie opuszczającym zbiornik o temperaturze zbliżonej do temperatury zbiornika, jeden kilogram pary po oddaniu ciepła jawnego daje około 2400 kJ, zatem bełkotka musi przepuszczać około 3,0 t/h. Ta pojedyncza liczba określa średnicę otworu, liczbę otworów i prędkość, jaką musi wytrzymać rura.
Rozmiar jest zbyt mały, a partia nigdy nie osiąga temperatury. Jeśli dobierzesz zbyt duży rozmiar, w ciągu kilku sezonów rura zacznie gwizdać, wibrować i pękać pomiędzy rzędami otworów.
Co robi sparger parowy
Bełkotka parowa to grzejnik kontaktowy: nawiercona rura umieszczona w naczyniu wypełnionym cieczą, przez którą wtryskiwana jest para wodna, która skrapla się w samej cieczy.
Definicja: Bełkotka parowa, zwana także rurą bełkotliwą, to perforowana rura wtryskująca parę, która wypływa poniżej powierzchni cieczy zbiornika lub naczynia. Ciepło przemieszcza się poprzez bezpośrednią kondensację na styku pęcherzyków, a nie przez metalową ścianę.
Jak działa wymiana ciepła
Para opuszcza każdy otwór w postaci strumienia o dużej prędkości, rozpada się na pęcherzyki i zapada, gdy utajone ciepło przechodzi do otaczającej cieczy. Żadna ścianka nie oddziela pary od produktu, dzięki czemu sprawność w miejscu wtrysku jest bliska 100 procent. Ograniczenia leżą gdzie indziej: kondensat rozcieńcza wsad, ciecz nie może przekroczyć temperatury nasycenia pary pod ciśnieniem zasilania, a energia mieszania musi pochodzić z samych dysz.
Gdzie używane są bełkotki
- Mycie, płukanie i czyszczenie zbiorników w zakładach produkujących żywność i napoje
- Kąpiele do mycia i fosforanowania części przy wykańczaniu metali
- Odgazowywacze wody zasilającej kotły i zbiorniki kondensatu
- Zbiorniki do uzdatniania i neutralizacji wody
3,0 t/godz Para dla zbiornika 20 m3 w 45 minut przy ciśnieniu 6 bar g
4-8 mm Typowa średnica otworu barbotującego
300 mm Minimalne zanurzenie poniżej linii wody
Większość bełkotek pracuje na parze o ciśnieniu od 2 do 8 bar g i przepływa od 500 kg/h do 15 t/h, więc okno projektowe jest szerokie, ale tryby awarii są spójne.
Rozmiary bełkotki: obciążenie parą, otwór i powierzchnia otworu
Rozmiar bełkotki sprowadza się do trzech liczb i wszystko inne, łącznie z hałasem i wibracjami, wynika z nich: masowy przepływ pary, średnica rury bełkotliwej i całkowita powierzchnia otworu.
Przepływ pary pochodzi z bilansu energetycznego. Pomnóż masę cieczy plus równoważnik wody w ściance zbiornika przez ciepło właściwe i wzrost temperatury, podziel przez czas ogrzewania, aby otrzymać kW, a następnie podziel przez ciepło wydzielone przez każdy kilogram pary: ciepło utajone pod ciśnieniem zasilania plus ciepło jawne oddawane przez kondensat w drodze do temperatury cieczy.
Przepływ pary (kg/h) = 3600 x obciążenie (kW) / (ciepło jawne utajone)
Przy ciśnieniu 6 bar g ten mianownik wynosi w przybliżeniu 2400 kJ/kg. Przy ciśnieniu 3 bar g spada do około 2250 kJ/kg, a bełkotka potrzebuje około 7 procent więcej pary do tego samego zadania. Dodaj 5 do 10 procent na straty ciepła z powierzchni zbiornika.
| Parametr | Typowa wartość | Dlaczego to ma znaczenie |
| Prędkość pary w rurze | 20-25 m/s | Wyższa powoduje hałas i erozję, niższa oznacza przewymiarowaną rurę |
| Prędkość wyjścia z otworu | 25-30 m/s | Utrzymuje stabilność dysz i ogranicza wibracje |
| Średnica otworu | 4-8 mm | Małe otwory zatykają się skalą, duże otwory nagrzewają się nierównomiernie |
| Zanurzenie | Minimum 300 mm | Płytsze dziury rozpryskują się i wysychają |
| Prześwit nad podłogą zbiornika | 100-200 mm | Zapobiega zbieraniu się i osadzaniu osadu |
| ścielenie łóżka | 3:1 do 5:1 | Poniżej tego rozkład wzdłuż rury staje się nierówny |
Schemat otworów i zasady układu
Układ otworów decyduje o tym, czy zbiornik nagrzewa się równomiernie, czy też od jednego końca do drugiego osiąga gradient temperatury od 10 do 15 stopni C.
- Ustawić otwór od maksymalnego przepływu pary na 20 do 25 m/s, następnie sprawdzić, czy ta sama rura nie spada poniżej 10 m/s przy minimalnej regulacji.
- Oblicz całkowitą powierzchnię otworu na podstawie limitu prędkości wyjściowej, a następnie dodaj od 50 do 100 procent więcej otworów, aby umożliwić częściowe zablokowanie.
- Rozmieść otwory w dwóch naprzemiennych rzędach pod kątem 45 stopni poniżej poziomu lub w jednym rzędzie skierowanym w dół. Nigdy nie kieruj ich do góry.
- Otwory rozmieszczone są w odległości od 8 do 12 średnic na całej długości odcinka, tak aby dysze omiatały zbiornik, a nie jeden róg.
- Nachyl rurę z powrotem w kierunku wlotu i opróżnij dolny koniec, aby kondensat nie mógł przepływać w postaci kropel po otwarciu zaworu.
Bełkotka nie jest urządzeniem mieszającym. Tam, gdzie nie ma innego rodzaju mieszania, dysze muszą omiatać całą objętość, co zwykle oznacza dłuższy przebieg z większą liczbą mniejszych otworów, a nie krótką rurę z kilkoma dużymi.
Tryby awarii i porównanie spargingu
Na większość przestojów bełkotki odpowiadają trzy awarie: uderzenia wodne przy rozruchu, pękanie zmęczeniowe cieplnie pomiędzy rzędami otworów oraz uszkodzenia podpór i połączeń odgałęzionych w wyniku wibracji.
- Stukanie, gdy zawór pary się otwiera, wskazuje na obecność kondensatu w przewodzie. Zamontuj kieszeń spustową na dolnym końcu i powoli otwórz zawór.
- Pęknięcia promieniujące pomiędzy otworami po 12–24 miesiącach oznaczają, że górna część rury przechodzi z mokrej do suchej. Zwiększ zanurzenie lub dokręć taśmę kontroli poziomu.
- Zużyte podpory i popękane spoiny odgałęzień powstają na skutek wibracji. Zmniejsz prędkość wyjścia z otworu poniżej 30 m/s i dodaj prowadnicę w pobliżu punktu środkowego.
- Gorąca strefa w pobliżu wlotu, a dalej zimna ciecz oznacza za mało otworów o zbyt dużej średnicy. Najpierw ponownie oblicz całkowitą powierzchnię otworu.
Bełkotanie parą
- Najniższy koszt inwestycyjny: nawiercona rura, zawór regulacyjny i spust
- Brak powierzchni wymiany ciepła, która mogłaby zostać zanieczyszczona
- Kondensat rozcieńcza wsad i należy go uwzględnić w recepturze
- ścielenie łóżka depends entirely on hole design
Ogrzewanie pośrednie
- Para i produkt pozostają oddzielone, więc nie ma rozcieńczenia
- Możliwa jest regulacja w zakresie 1 do 2 stopni C od wartości zadanej
- Powierzchnia wymiany ciepła zabrudziła się i wymaga czyszczenia
- Wyższy koszt kapitału i większa powierzchnia
Bełkotanie to najtańszy sposób podgrzewania cieczy i najmniej kontrolowany. Kiedy proces wymaga ostatnich dwóch stopni, sam bełkot ich nie zapewni.
Materiały, kody i kontrole zaopatrzenia
W przypadku wody i większości cieczy procesowych praktyczną, domyślną rurą bełkotkową jest stal nierdzewna 316L o minimalnej grubości ścianki zgodnej z harmonogramem 40. Stal węglowa jest dopuszczalna tylko w zamkniętych, uzdatnionych systemach, w których kontrolowany jest skład chemiczny wody.
| Serwis | Polecany materiał | Praktyczne notatki |
| Zbiorniki na wodę uzdatnioną i kondensat | Stal węglowa SA-106 Gr B | Najniższy koszt, dopuszczalny naddatek na korozję 1,5 mm |
| Woda procesowa, lekko kwaśna lub zasadowa | Stal nierdzewna 316L | Standardowy wybór do zastosowań związanych z żywnością i farmaceutyką |
| Solanka, woda morska, woda zawierająca chlorki | Dupleks 2205 lub 6Mo | Gatunki austenityczne są narażone na pękanie korozyjne naprężeniowe w temperaturze powyżej 60°C |
| Wysokotemperaturowe kolektory parowe | Stal stopowa, taka jak P11 lub P22 | Dopasuj specyfikację linii macierzystej i procedury spawania |
- Potwierdź, który przepis rurociągu obowiązuje dla linii: ASME B31.1 dla rurociągów zasilających, B31.3 dla rurociągów procesowych.
- Poproś o rysunek układu otworów ze średnicą, rozstawem, liczbą rzędów i tolerancją położenia.
- Wymagają próby hydrostatycznej przy 1,5-krotnym ciśnieniu projektowym i kontroli penetracyjnej barwnika rzędów otworów na krytycznych liniach.
- Poproś o certyfikaty materiałowe zgodne z EN 10204 3.1 i mapę spoin z zapisami kwalifikacji spawacza.
- Kupuj od producenta, który to potrafi potwierdzaj dopływ ciepła i konwertuj modele układu 3D przed rozpoczęciem spawania, ponieważ od tego zaczyna się większość prac w terenie.
Rura płucząca jest częścią ciśnieniową. Należy go kupić z taką samą dokumentacją jak każdy inny element ciśnieniowy w instalacji parowej, nawet jeśli wygląda jak odcinek przewierconej rury.
System odzyskiwania ciepła za bełkotką
W większości zakładów para wtryskiwana przez bełkotkę nie jest wytwarzana w tym celu. Jest on odzyskiwany ze gazów spalinowych lub ciepła odpadowego z procesu technologicznego i właśnie to sprawia, że jest to opłacalne.
Specyfikacja bełkotki zwykle jest dostarczana z już ustalonym źródłem pary: wytwornicą pary z odzyskiem ciepła na wylocie turbiny gazowej, kotłem na ciepło odpadowe za piecem lub piecem lub magistralą parową instalacji. Odzyskanie kolejnych 10 procent ciepła ze spalin zmienia zwrot kosztów instalacji bełkotki z lat na miesiące i często podnosi ciśnienie dostępne w bełkotce, co poszerza zakres temperatur, jakie może osiągnąć zbiornik.
Przemysłowy kocioł na ciepło odpadowe do odzyskiwania gazów spalinowych HRSG Dostosowuje się do spalin stalowych, chemicznych, cementowych i hutniczych, odzyskując ciepło odpadowe dzięki elastycznej wydajności pary i konstrukcjom odpornym na korozję. Zobacz produkt → Łańcuch odzyskiwania ma takie samo znaczenie jak sam bełkot. Rury żebrowane są podstawowym elementem przekazującym ciepło zarówno w ekonomizerach, jak i wytwornicach pary z odzyskiem ciepła, a wybór pomiędzy konstrukcją typu H, spiralną lub rurką cieplną decyduje o tym, ile zanieczyszczeń toleruje urządzenie i jak łatwo można je oczyścić. W przypadku zapylonych gazów spalinowych rura żebrowana typu H utrzymuje proste ścieżki gazu i jest łatwiejsza do wydmuchania sadzy, podczas gdy rura ze spiralnymi żebrami zajmuje większą powierzchnię w tej samej objętości i jest odpowiednia dla czystszego gazu.
Rura ze spiralnymi żebrami do odzyskiwania ciepła w kotle i odpadach Wysokowydajny element wymiennika ciepła z konfigurowalną geometrią żeberek, dostosowany do czystszych gazów spalinowych, gdzie wymagana jest kompaktowa powierzchnia wymiany ciepła. Zobacz produkt → Za wiązką rur ekonomizer wykonuje pracę w niskiej temperaturze, odbierając ze spalin ostatnie użyteczne ciepło, zanim dotrą one do komina. W urządzeniach procesowych spaliny, korozja zimnego końca i kwaśny punkt rosy muszą być zrównoważone w stosunku do dodatkowego odzyskanego ciepła.
Ekonomizer gazów spalinowych z urządzeń procesów chemicznych i petrochemicznych Odzyskuje niskotemperaturowe ciepło odpadowe z rafinerii i gazów wylotowych z procesu metanolu dzięki uszczelnionej, odpornej na korozję konstrukcji i monitorowaniu zmiennego działania. Zobacz produkt → Niezależnie od konfiguracji, powierzchnia wymiany ciepła jest miejscem, w którym najpierw pojawiają się zanieczyszczenia, erozja i wibracje, tzw planowanie inspekcji rur żebrowanych należy do tej samej rozmowy, co konserwacja bełkotki.
Bełkotka jest tak tania, jak para, która się za nią kryje. Odzyskaj tę parę wcześniej, a całe obliczenia się zmienią.
Często zadawane pytania
Jak obliczyć przepływ pary dla bełkotki?
Pomnóż masę cieczy plus równoważnik wody w zbiorniku przez ciepło właściwe i wzrost temperatury, podziel przez czas ogrzewania, aby otrzymać kW, a następnie podziel przez ciepło uwolnione na kilogram pary. Przy ciśnieniu 6 bar g i kondensacie opuszczającym zbiornik o temperaturze około 2400 kJ/kg, zatem obciążenie 2000 kW wymaga około 3,0 t/h. Dodaj 5 do 10 procent na straty ciepła podczas rozgrzewania.
Dlaczego rura płucząca puka, gdy otwiera się zawór pary?
Skroplina. Nieużywana rura płucząca napełnia się wodą, a para wpływająca przy pełnym przepływie popycha ślimak wzdłuż linii. Nachyl rurę z powrotem do kieszeni spustowej, usuń kondensat przed otwarciem zaworu i powoli zwiększ przepływ. Na większych liniach obejście rozgrzewające kosztuje znacznie mniej niż szkody, jakie może spowodować jedno uderzenie wodne.
Jak głęboko należy zanurzyć bełkotkę?
Co najmniej 300 mm poniżej najniższego poziomu cieczy roboczej, z 100 do 200 mm prześwitu nad dnem zbiornika. Płytsze zanurzenie powoduje rozpryskiwanie i hałas, a także powoduje, że górna część rury wysycha i cyklicznie się obraca, co jest częstą przyczyną pęknięć zmęczeniowych pomiędzy rzędami otworów.
Bełkotką rządzą trzy liczby: przepływ pary, powierzchnia otworu i głębokość zanurzenia. Popraw wszystkie trzy, a reszta to dokumentacja.
Spargery nie muszą być skomplikowane, ale trzeba je obliczyć. Objętość zbiornika określa obciążenie, obciążenie określa przepływ pary, przepływ pary określa otwór i powierzchnię otworu, a zanurzenie decyduje, czy rura przetrwa przewidywany okres użytkowania, czy też pęknie w drugim sezonie.
Bełkotka to część ciśnieniowa posiadająca funkcję procesową. Dobierz go na podstawie bilansu energetycznego, rozplanuj otwory dla pełnego zakresu regulacji i kup z takimi samymi dokumentami jak reszta systemu parowego.
