belépés / regisztráció
2019. december 5. csütörtök
Aktuális lapszám

Kondenzelvezetők sajátosságai

A gőzellátás kérdéseivel foglalkozó cikksorozat jelen részében a kondenzelvezetők típusaival, azok sajátosságaival kívánok foglalkozni. A kérdést indokolja, hogy az ipari folyamatok sokrétűsége, az ott alkalmazott hőcserélők sok fajtája számos kondenzelvezető típus fejlesztéséhez vezetett. Ezek előnyeit és hátrányait ismerni kell ahhoz, hogy az adott feladatra alkalmas, ahhoz optimálisan illeszkedő szerelvényt alkalmazzuk.

 

A kondenzelvezetők feladata

Ahhoz, hogy a gőzüzemű hőcserélő teljesítménye maximális legyen, a keletkezett kondenzátumot a lehető leggyorsabban el kell belőle távolítani. Ez egyúttal azt is biztosítja, hogy a hőcserélő hőleadása a felülete mentén egyenletes marad, és kisebb a korrózió és a vízütés veszélye is. A kondenzelvezető egyik feladata ezért az, hogy az oda érkező kondenzátumot lehetőleg késleltetés nélkül áteressze.

Feladata azonban az is, hogy a friss gőzt ne engedje át, mert ez a rendszerben jelentős veszteségeket, költségeket eredményezne.

Ha levegő érkezik a kondenzelvezetőhöz, akkor lehetőleg az is el tudjon távozni.

További elvárás, hogy a gőzoldali nyomás ne tudjon a kondenzátum oldalra átterjedni, mert ha a kondenzátum vezetékben a nyomás megemelkedik, akkor egyes fogyasztóknál a kondenzátum elvezetés problémássá válhat.

Összefoglalva tehát, a kondenzelvezetőnek a kondenzátumot át kell engednie, de a gőzt vissza kell tartania. Ezen belül is fontos kérdés azonban, hogy a kondenzelvezető hogyan működik. A kondenzátumot a keletkezés állapotában azonnal átengedi, vagy annak bizonyos mértékben le kell hűlnie, folyamatos vagy szakaszos a kondenzátum áramlása, a frissgőzt teljes mértékben vissza tudja tartani, vagy annak egy része átáramlik? A sok kérdés miatt nincs általános megoldás, mindig az adott feladathoz kell alkalmas szerelvényt választani.

A kondenzelvezetők fajtái

A kondenzelvezetőket a működési elvük alapján az alábbi csoportokba lehet sorolni:

  1. Úszós kondenzelvezetők: úszógolyós, úszóharangos kivitellel lehet leggyakrabban találkozni, régebben létezett még nyitott úszóedényű változat is
  2. Termikus kondenzelvezetők: gőztenziós, bimetál, termosztatikus
  3. Termodinamikus kondenzelvezető
  4. Gőztorló. Az egyes kondenzelvezető típusok a gőz és kondenzátum különböző fizikai tulajdonságait használják fel a feladat ellátására

Úszós kondenzelvezetők

Az úszógolyós kondenzelvezetők a gőz és kondenzátum sűrűségének különbségét használják ki. A legelterjedtebben az úszógolyós változatot használják (1. ábra).

A szerelvény egy kisebb gyűjtőedény, amelyben egy úszógolyó (1) található, ez egy karos áttételen (2) keresztül nyitja, vagy zárja a szelepet (3). A levegő és gőz sűrűsége nem tér el annyira, hogy azokat a kondenzelvezető meg tudná különböztetni, ezért önmagában a légtelenítésre nem alkalmas. Ezt a feladatot ellátandó gyakran egy automatikus légtelenítőt (4) is beépítenek, ami többnyire úgy működik, mint a gőztenziós termikus kondenzelvezető, amiről a későbbiekben lesz szó.

Előnyei:

  • a kondenzátumot visszatorlasztás nélkül, akár telítési hőmérsékleten átereszti,
  • tömören zár,
  • nagy mennyiséget enged át még kis nyomáskülönbség mellett is,
  • a kondenzátum-elvezetés nem függ a terheléstől, nyomásingadozásoktól
  • gőzoldalon szabályozott hőcserélők esetén optimális működésű,
  • légtelenítővel ellátva jó légtelenítési tulajdonságokkal is rendelkezik.

Hátrányai:

  • mindig tartalmaz vizet, ezért fagyveszélyes helyen vigyázni kell, szigetelni kell, vagy megoldani a víztelenítésüket,
  • a mozgató mechanizmus a szennyeződésekre érzékeny, ezért szennyfogót kell elé beépíteni,
  • vízütésre érzékeny,
  • beépítési helyzete kötött, készítenek azonban vízszintes és függőleges vezetékbe építhető kivitelt is,
  • a nagy edényméret és a speciális anyagok miatt költséges és nagy nyomásoknál kevésbé alkalmazható.

Ritkábban alkalmazzák az úszóharangos kivitelt (2. ábra).

A szerelvény működéséhez azt vízzel fel kell tölteni. A kondenzelvezetőben egy alul nyitott harang (1) található, ha ez kondenzátummal van tele, akkor lesüllyed, és nyitja a felül található szelepet (2), ezután a kondenzátum felfelé el tud távozni.

Ha gőz érkezik, akkor az a harangban összegyűlve megemeli azt és ezzel a szelepet zárja. Ha egy idő után a gőz lehűl és kondenzálódik, akkor a harang ismét lesüllyed és nyitja a szelepet.

Ha levegő érkezik, akkor az a gőzhöz hasonlóan ugyancsak megemeli a harangot és zár a szelep. Mivel a levegő nem kondenzálódik, ezért más megoldás kell. A harang tetején kisméretű furat (3) található, amelyen keresztül a levegő lassan el tud távozni az edény felső részébe. Ha a harang ismét lesüllyed, akkor a szelepen keresztül ez a levegő is kiáramlik.

A furaton át természetesen a gőz is át tud áramolni, ezért az úszóharangos kondenzelvezető energetikai szempontból az egyik legrosszabb tulajdonságú szerelvény.

Előnyei:

  • a kondenzátumot visszatorlasztás nélkül átereszti,
  • tömören zár,
  • nagy mennyiséget enged át akár kis nyomáskülönbség mellett,
  • robusztus kialakítású, vízütésre nem érzékeny,
  • túlhevített gőz esetén is alkalmazható (vigyázni kell, nehogy elforrjon a víz belőle, mert akkor kinyit),
  • a felül elhelyezett szelepnek köszönhetően kevésbé érzékeny a szennyeződésekre.

Hátrányai:

  • mindig tartalmaz vizet, ezért fagyveszélyes helyen vigyázni kell, szigetelni kell,
  • légtelenítésre csak korlátozottan alkalmazható,
  • a harangon levő furat miatt nagy a veszélye a frissgőz veszteségnek,
  • beépítési helyzete kötött,
  • a nagy edényméret és a speciális anyagok miatt költséges, és nagy nyomásoknál kevésbé alkalmazható.

Termikus kondenzelvezetők

A termikus kondenzelvezetők a gőz telítési hőmérsékletét és/vagy telítési nyomását érzékelve működnek (3. ábra).

A gőztenziós termikus kondenzelvezető egy lencse alakú betétet (1) tartalmaz, amely kitágulva egy szelepet (2) zár. A betétben a víznél alacsonyabb forráspontú folyadék és gőze található, ezért a betéten belül mindig az adott hőmérséklethez tartozó telítési nyomás uralkodik. A betét úgy van beállítva, hogy a szerelvény akkor nyit, ha a kívül levő hőmérséklet az ott uralkodó nyomáshoz tartozó telítési hőmérsékletnél 5÷30 K-el kisebb.

Ha a kondenzelvezető jelleggörbéjét megnézzük (4. ábra), akkor abban az esetben, amikor telített gőz van a betét körül, az ábrán látható Δp nyomáskülönbséggel nagyobb a belső nyomás, mint a külső, ezért a betét megduzzad, és lezárja a kondenzelvezetőt, ezzel megakadályozza, hogy a gőz átáramoljon.

Akkor fog kinyitni, ha a kondenzátum a telítési nyomás alá hűlt, mert ilyenkor a külső nyomás nagyobb a belsőnél, a lencse összelapul és nyitja a szelepet.

Amennyiben levegő is van jelen a gőzben, akkor annak hőmérséklete alacsony, ezért a szerelvény nyit. Ezért ezt a szerelvényt előszeretettel használják termikus légtelenítőként.

Előnyei:

  • biztos üzem, amely során alkalmazkodik a változó hőmérséklethez és nyomáshoz,
  • a gyárilag beállított hőmérsékletkülönbséggel a telítési hőmérséklet alatt nyit,
  • robusztus és kompakt,
  • nem érzékeny vízütésre és fagyra,
  • kiváló légtelenítési tulajdonságokkal rendelkezik,
  • kis méretei és tömege ellenére nagy teljesítménytartományban használható,
  • tetszőleges beépítési helyzet.

Hátrányai:

  • erősen túlhevített gőz esetén károsodhat,
  • nem ajánlott az alkalmazása gőzoldalon szabályozott hőcserélőknél, vagy a hőcserélőtől eléggé távol kell beépíteni, hogy a kondenzátum lehűlése biztosítható legyen.

A bimetál kondenzelvezetők (5. ábra) ugyancsak a termikus kondenzelvezetőkhöz tartoznak. A szerelvényben levő bimetál rugó (1) a hőmérséklet függvényében görbül és nyitja a szelepet (2).

Mivel a bimetál rugók görbülete csak a hőmérséklettől függ, ezért nem követik pontosan a telítési görbét. Egyes gyártók több bimetál elem felhasználásával elérik, hogy a szerelvény jelleggörbéje jól illeszkedjen a telítési görbére.

Előnyei:

  • biztonságos kondenzátum elvezetés, ha a kondenzátum hőmérséklete a telítési hőmérsékletnél alacsonyabb, a szükséges hőmérséklet különbség gyártmányfüggő,
  • robusztus, nem érzékeny vízütésre és fagyra,
  • jó légtelenítési tulajdonságokkal rendelkezik.

Hátrányai:

  • visszatorlasztja a kondenzátumot, alkalmazása nem ajánlott gőzoldalon szabályozott hőcserélőknél, gőzszárítóknál,
  • nagy teljesítmény- és nyomásingadozásnál nem ajánlott a használata.

A termosztatikus kondenzelvezető (6. ábra) csak a rajta átáramló közeg hőmérsékletét érzékeli, a nyomás nem befolyásolja a működését. A szerelvényben levő tágulótest (1) a hőmérséklet emelkedésével tágul, a szelepkúpot (2) a szelepülékre (3) nyomja. A nyitási/zárási hőmérsékletet egy rugó előfeszítésével lehet beállítani (4).

Mivel csak a hőmérsékletet érzékeli, ezért ritkán használják kondenzelvezetőként, inkább légtelenítésre ajánlott, illetve a rendszer leállásakor automata ürítőként használható.

Előnye:

  • nagyon jól használható a rendszer teljes leürítésére.

Hátrányai:

  • kondenzelvezetőként kevésbé használható,
  • érzékeny vízütésre, nyomáslökésekre és túlhevítésre.

Termodinamikus kondenzelvezető

Ebben a kondenzelvezetőben egy kicsi csiszolt lapka található (7. ábra), amely egy dupla tömítési felületű szelepet zár. A belső tömítőgyűrű átmérője jóval kisebb, mint a külső gyűrűé, tehát a két rész felülete eltérő.

A 8. ábrán látható metszeteken követhető a szerelvény működése. Az E belépő nyíláson beáramló kondenzátum a V szeleptányért a K kupaknak nyomja, a kondenzátum az R gyűrű alakú áramlási csatornán keresztül a kondenzátum vezetékbe áramlik.

Ha gőz áramlik a szerelvénybe, akkor annak áramlási sebessége jóval nagyobb a kondenzátuménál, a nagy dinamikus nyomás miatt a statikus nyomás lecsökken, ezért a szeleptányér felett (ahol nincs áramlás) nagyobb nyomás lesz, mint alatta, tehát a nyomáskülönbség a szeleptányért az ülékre szorítja. A szeleptányér zárja a belső kisebb gyűrűt, ezzel megakadályozza, hogy a gőz az R gyűrűcsatornába és onnan a kondenzátum vezetékbe áramoljon. A szeleptányér azonban egyúttal a külső gyűrűt is tömíti, így a beáramlott gőz a D vezérlőkamra, K kupak és V szeleptányér közé szorul. A gőznyomás ebben a térben ugyan kisebb, mint a hőcserélőben uralkodó nyomás, de mivel az alsó B beáramló nyílás felülete jóval kisebb, mint felső tömített felület, ezért a kondenzelvezető zárva marad. Ez a kondenzelvezető működési „trükkje”.

Ha kondenzátum érkezik, akkor az a belépő nyílás közelében gyűlik össze. A vezérlőkamra hűlése miatt a gőz nyomása és a záróerő csökken. Ha eléggé lecsökkent, akkor a beáramló közeg nyomása a szeleptányért megemeli, a kondenzátum beáramolhat. Ez egészen addig történik, amíg ismét gőz érkezik és a folyamat elölről kezdődik.

A termodinamikus kondenzelvezető tehát lökésszerűen működik. Ez részben előnyös, mert a nagy lökésszerű sebességek mind a szennyeződéseket, mind a kondenzátumot lefújják a szeleptányérról. Részben hátrányos, mert a lökésszerű nyomásváltozások a szabályozó berendezéseknél zavaró lengéseket eredményezhetnek.

A szerelvény gyors működése miatt előszeretettel alkalmazzák gőzvezetékek víztelenítésére.

A termodinamikus kondenzelvezető kevésbé alkalmazható légtelenítésre, mert nagy légmennyiség esetén a szerelvény ugyancsak lezár bizonyos időre.

Előnyei:

  • jól alkalmazkodik a hullámzó nyomáshoz és a változó kondenzátum mennyiséghez,
  • a kondenzátumot azonnal, aláhűtés nélkül átengedi,
  • kicsi, kis súlyú, nagyon robusztus, valamennyi alkatrésze korrózióálló acélból készül,
  • tetszőleges állásban beépíthető, érzéketlen vízütésre, fagyra, mert szerelhető úgy, hogy maradéktalanul leürüljön,
  • kedvező árfekvésű,
  • nagy gőznyomásoknál is használható.

Hátrányai:

  • kis nyomásoknál bizonytalan a működése, 1 bar feletti gőznyomásnál ajánlott,
  • nagy kondenzátum oldali ellennyomásnál kinyithat,
  • a fentiek miatt hőmérséklet szabályozott hőcserélőknél kevésbé alkalmazható.

Gőztorló

A gőztorlók tulajdonképpen hagyományos értelemben vett szelepek, fojtóelemek. Nem tudják tehát az elején megfogalmazott feladatot maradéktalanul teljesíteni, gőzt is átengednek, de az átengedett gőz mennyisége lényegesen kevesebb, mint a kondenzátumé. Ennek okát röviden az alábbiakkal lehet magyarázni. Ha ezt a szerelvényt az alaki ellenállási tényezőjével jellemezzük, akkor a nyomásesése az ismert összefüggéssel írható fel.

(Képlet)

A sebesség felírható a tömegáram, sűrűség és keresztmetszet segítségével.

(Képlet)

Ezt behelyettesítjük az egyenletbe és abból a tömegáramot kifejezzük.

(Képlet)

Az eredményből az olvasható ki, hogy adott nyomáskülönbség, szerelvény keresztmetszet és alaki ellenállási tényező mellett az átfolyó tömegáram a közeg sűrűségének négyzetgyökével arányos. Ha kisnyomású gőzt veszünk példaként, akkor a 0,2 bar túlnyomású gőz esetén a gőz sűrűsége 0,7 kg/m3, a kondenzátumé 955 kg/m3. Kondenzátumból ezért

(Képlet) = 36,9-szeres áramlik át a gőzhöz képest, vagy más szavakkal, a gőz tömegáram 2,7%-a a kondenzátuménak.

Első hallásra ez nagyon kicsi mennyiség, de a mai energiaáram mellett ez is olyan veszteségeket, költségeket eredményez, amelyeket ma már nem lehet megengedni. Újként ezeket a szerelvényeket nem építik be, de régi rendszerekben még lehet velük találkozni. Ezeknél sokszor tovább növeli a veszteségeket az a tény, hogy az évek során a szerelvény belső részeit esetleg el is távolították.

Előnyei:

  • nincs mozgó alkatrésze, ezért üzembiztos
  • kicsi, olcsó,
  • tetszőleges állásban beépíthető, érzéketlen fagyra,
  • nagy teljesítményeknél és nagy nyomásoknál is alkalmazható, ha állandó üzemviszonyok vannak,
  • jó légtelenítő képességgel rendelkezik.

Hátránya:

  • nagy frissgőz veszteség, vagy kondenzátum visszatorlasztás, ha változó nyomásviszonyok mellett kell használni és nem jól állították be az ellenállását.

Ismételten hangsúlyozni kell, hogy a mai energiaköltségek mellett nem elfogadhatóak a felmerülő veszteségek, ezért nem alkalmazzák már.

Összefoglalás

A cikkben a gyakorlatban leggyakrabban használt kondenzelvezetők tulajdonságait foglaltam össze. A sokféleséget és változatos működési módot az indokolja, hogy nincs két egyforma rendszer, az elvárások és működési feltételek hasonlóan széles tartományban változnak, ezért mindig a feladat ismeretében kell az optimális megoldást megkeresni.

 

Irodalom:
Grundlagen der Dampf- und Kondensattechnologie, 1970-2014. SPIRAX SARCO GmbH, Konstanz Praxishandbuch für Dampf und Kondensat, 2009. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG, Schloß Holte- Stukenbrock Kondenzvízgazdálkodás, KIPSZER Kondenz Kft. Günter Teske: Kondensatableitung, Verlag Moderne Industrie AG & Co., Landsberg/Lech, 1987. GESTRA AG. támogatásával

***

1. ábra. Úszógolyós kondenzelvezető metszete
2. ábra. Úszóharangos kondenzelvezető
3. ábra. Gőztenziós termikus kondenzelvezető metszete
4. ábra. Gőztenziós termikus kondenzelvezető jelleggörbéje
5. ábra. Bimetál kondenzelvezető
6. ábra.
7. ábra.
8. ábra.

BAUMANN MIHáLY
adjunktus
PTE PMMK Épületgépészeti Tanszék

A szerzõ egyéb cikkei:

  Épületek vízhálózatának méretezése
  „Már a fűtés sem a régi” – szemléletváltás a fűtéstechnikában I.
  Bivalens rendszerek energiaarányának meghatározása
  Gőzüzemű hőcserélők szabályozása
  Tápszivattyúk kondenzátum szállítása
  Gondolatok a szakmai kiállítások kapcsán

A szerzõ összes korábbi cikke >>

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam