Uap digunakan dalam banyak proses industri. Namun, Anda biasanya menghasilkan uap di bagian pabrik yang berbeda dari proses tempat Anda menggunakannya. Itu berarti Anda perlu memindahkan uap untuk memanfaatkan energi panasnya.
Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi bagaimana Anda mendistribusikan uap, dan keunggulan memindahkan uap dibandingkan air panas suhu rendah (LTHW).
Mengapa Anda perlu memindahkan uap?
Untuk alasan keamanan dan pemeliharaan, uap dihasilkan pada jarak tertentu dari tempat yang dibutuhkan. Sementara uap diproduksi di ruang ketel (A), proses (B) yang menggunakan energi panas uap bisa berada ratusan meter jauhnya.
Jika Anda memiliki beberapa proses yang membutuhkan energi panas, uap harus menjangkaunya di mana pun mereka berada di lokasi. Pipa uap (C) akan mendistribusikan uap dari ruang ketel ke proses.
Misalnya, proses produsen makanan yang mengandalkan uap untuk energi panas mungkin termasuk sterilisasi, pasteurisasi, memasak, pengeringan, dan dehidrasi. Setiap proses mungkin terjadi di bagian pabrik yang berbeda.
Bagaimana Anda mendistribusikan uap?
Uap adalah gas, sehingga bergerak di bawah energinya sendiri melalui penurunan tekanan. Akibatnya, ketika Anda menghasilkan uap bertekanan tinggi di ruang ketel (A) dan kemudian menurunkan tekanan di proses (B), di mana perpindahan panas terjadi, uap akan secara alami mengalir melalui pipa dari ruang ketel ke proses. Tidak seperti LTHW, Anda tidak memompa uap.
Selain pipa uap, Anda juga memerlukan pipa terpisah (D) untuk mengembalikan kondensat cairan dari proses ke ruang ketel. Karena uap mentransfer energi panas bergunanya ke proses dengan mengkondensasi, kondensat cairan harus dihilangkan karena tidak dapat melepaskan lebih banyak energi panas.
Hubungan tekanan / volume uap
Selain memungkinkan distribusi uap, tekanan juga mempengaruhi volume spesifik uap, karena uap adalah gas yang dapat dikompresi.
Memberi tekanan pada uap dalam ketel mengurangi volumenya. Namun, ketika Anda mengurangi tekanan di proses, volume meningkat. Dengan memahami hubungan tekanan/volume, Anda dapat menghitung dampak perubahan tekanan terhadap volume uap.
Karena volume uap berkurang di bawah tekanan, ini secara signifikan mempengaruhi ukuran pipa yang diperlukan untuk membawa uap.
Bagaimana tekanan mempengaruhi ukuran pipa uap?
Memilih ukuran pipa uap yang tepat memungkinkan Anda mendistribusikan massa uap yang diperlukan seefisien mungkin. Dengan mengompresi uap untuk mengurangi volumenya, Anda memerlukan pipa berdiameter lebih kecil untuk memindahkan uap dari ruang ketel ke proses.
Misalnya, Anda akan memerlukan pipa berdiameter DN100 untuk mendistribusikan 1.000 kg/jam uap jenuh kering pada 2 bar g. Namun, meningkatkan tekanan ke 10 bar g mengompresi uap ke volume yang lebih rendah, sehingga Anda hanya memerlukan pipa DN50 untuk mendistribusikan 1.000 kg/jam uap.
Mengapa pipa berdiameter lebih kecil menguntungkan?
Memindahkan uap dalam pipa berdiameter lebih kecil memiliki beberapa keunggulan dibandingkan alternatif cairan seperti LTHW.
Penggunaan ruang lebih efisien
Menggunakan pipa berdiameter lebih kecil untuk uap dan kondensat memungkinkan Anda menggunakan ruang lebih efisien di lokasi Anda. Pipa memakan lebih sedikit ruang dan lebih mudah dipasang ke rongga ruang pabrik dan area lain tempat pipa dipasang.
Pipa lebih ringan
Karena pipa berdiameter lebih kecil lebih ringan, mereka memerlukan lebih sedikit bracket dan penopang untuk mengamankannya.
Biaya pemasangan lebih rendah
Memasang pipa uap berdiameter lebih kecil mengurangi biaya pemasangan dibandingkan pipa berdiameter lebih besar. Selain pipa itu sendiri dan infrastruktur pendukung, lebih sedikit insulasi yang diperlukan, dan biaya tenaga kerja untuk pemasangan berkurang.
Kehilangan panas lebih sedikit melalui radiasi
Karena uap melepaskan panas saat mengkondensasi pada kontak dengan permukaan suhu lebih rendah, panas hilang melalui pipa akibat radiasi. Meskipun insulasi mengurangi kerugian ini, ukuran pipa juga mempengaruhi kehilangan panas.
Pipa berdiameter lebih besar menyediakan area permukaan yang lebih besar untuk uap mengkondensasi dan melepaskan energi termalnya. Akibatnya, mengurangi diameter pipa membatasi area permukaan di mana panas dapat hilang.
Berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk memproduksi dan mendistribusikan uap?
Menghasilkan uap membutuhkan lebih banyak energi daripada menghasilkan LTHW, karena Anda menghasilkan uap pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi. Namun, mendistribusikan uap mengonsumsi jauh lebih sedikit energi daripada LTHW.
LTHW membutuhkan energi untuk menyalakan pompa yang mendistribusikannya di seluruh pabrik. Uap tidak memerlukan pompa, karena merupakan gas dan mengalir secara alami dengan penurunan tekanan.
Misalnya, kehilangan panas dari pipa untuk mendistribusikan 2 MW energi menggunakan LTHW pada 70-90 C adalah 9,6 kW. Kehilangan panas untuk mendistribusikan energi yang setara dengan uap adalah 14,6 kW. Namun, memompa LTHW akan menggunakan 6,5 kW listrik, sementara uap memiliki kebutuhan energi yang jauh lebih rendah sebesar 0,7 kW untuk menyalakan pompa membawa air ke ruang ketel.
Di seluruh pembangkitan dan distribusi, total konsumsi energi untuk uap dan LTHW serupa.
Keunggulan mendistribusikan uap
Menggerakkan uap di sekitar pabrik memiliki beberapa manfaat dibandingkan sumber energi termal alternatif. Sebagai gas yang dapat dikompresi, uap memakan volume lebih sedikit dan didistribusikan melalui pipa berdiameter lebih kecil, yang lebih hemat ruang dan energi. Tidak seperti LTHW, uap tidak dipompa sehingga mengonsumsi lebih sedikit energi selama distribusi. Uap hanya memerlukan penurunan tekanan untuk bergerak melalui pipa uap.
