Diğer Aşırı Isınma Giderici Türleri

Venturi tipi aşırı ısınma gidericiler

Venturi tipi aşırı ısınma giderici, soğutma suyunun enjekte edildiği yüksek hız ve türbülans bölgesi yaratmak için aşırı ısınmış buhar hattında bir kısıtlama kullanır. Bu, buhar ve soğutma suyu arasında yakın temas kurulmasına yardımcı olarak aşırı ısınma giderme sürecinin verimliliğini artırır. Aşırı ısınma giderme süreci iki ayrı aşamada gerçekleştirilir:

1. Aşırı ısınma gidermenin ilk aşaması dahili difüzörde gerçekleşir. Buharın bir kısmı dahili nozülde hızlandırılır ve hız, gelen suyu atomize etmek için kullanılır. Soğutma suyu, suyu daha da atomize etmeye yardımcı olan bir dizi küçük jet aracılığıyla difüzöre enjekte edilir.
2. Aşırı ısınma gidermenin ikinci aşamasında, doymuş bir sis veya pus dahili difüzörden ana difüzöre çıkarak buharın geri kalanıyla karışır. Ana difüzörün kendisi, buharın geri kalanı için bir kısıtlama yaratarak bu bölgedeki hızını artırır. Bu nedenle, aşırı ısınma gidermenin ikinci aşamasının gerçekleştiği bir türbülans bölgesi vardır. Bu mekanizma, soğutma suyunun yan duvarlarla temasını en aza indirir ve maksimum aşırı ısınma giderme etkinliğini minimum boru aşınmasıyla birleştirir.

Buhar akışı turndown oranı gerçek koşullara bağlı olarak değişir, ancak 4:1 tipiktir.

Aşırı ısınma gidericinin önünde özel bir basınç düşürme istasyonunun bulunduğu uygulamalarda, mevcut buhar turndown’ı 5:1’in üzerine iyileştirilebilir.

Soğutma suyu turndown’ı, gerçek çalışma koşullarına bağlı olarak 20:1’e kadar mümkün olabilen çoğu tesis uygulaması için genellikle yeterlidir. 20:1’i aşan soğutma suyu turndown’larında, soğutma suyu takviye pompasına olan ihtiyaç da artar.

Venturi tipi aşırı ısınma gidericiler, buhar akışı yukarı doğru olacak şekilde dikey veya yatay olarak monte edilebilir. Dikey olarak monte edildiğinde, daha iyi karışım gerçekleşir ve bu 5:1’in üzerinde iyileştirilmiş bir turndown oranı ile sonuçlanabilir. Bununla birlikteki ana sorun, birkaç metreden uzun olacağından, aşırı ısınma gidericiyi kurmak için yeterli dikey alanın olmasını sağlamaktır.

Standart venturi tipi aşırı ısınma gidericiye bir modifikasyon, attemperatör aşırı ısınma gidericidir. Bu esasen soğutucuyu aşırı ısınmış buhara enjekte etmenin aynı yöntemini kullanır, ancak venturi şekilli karıştırma bölümünü kullanmaz. Attemperatör aşırı ısınma gidericiler, uzun bir absorbsiyon borusu kurmak için yeterli alanın mevcut olduğu durumlarda venturi tipi yerine kullanılır; özellikle biraz daha yüksek turndown’ın gerekli olduğu, ancak buhar atomizasyonlu türün ek maliyetinin haklı gösterilemediği yerlerde.

Attemperatör terimi genellikle bir kazan veya aşırı ısıtıcıdan sonra sıcaklık ve basınç üzerinde doğru kontrol sağlamak için kurulan bir aşırı ısınma gidericiyi ifade etmek için de kullanılır. Avantajlar:

1. 5:1’e kadar buhar turndown oranları ve 20:1’in üzerinde soğutma suyu turndown’ları.
2. Basit çalışma prensibi (püskürtme tipinden daha karmaşık olmasına rağmen).
3. Hareketli parça yok.
4. Giderilmiş buhar sıcaklığının doğru kontrolü; tipik olarak doyma sıcaklığının 3°C yakınında.
5. Sabit veya değişken buhar koşullarında çalışmaya uygundur.
6. Püskürtme tipi aşırı ısınma gidericiye kıyasla alt boru tesisatında aşınma azalır, çünkü soğutma suyu püskürtme yerine sis olarak çıkar. Dezavantajlar:
7. Basınç düşüşü oluşur (bu genellikle küçüktür ve kabul edilebilir sınırlar dahilindedir).
8. Absorbsiyon uzunluğu hala buhar atomizasyonlu türden daha uzundur; bu nedenle kurulum için daha fazla alan gereklidir.
9. Minimum soğutma suyu debisi gereklidir. Uygulamalar:
10. Yüksek buhar debisi turndown’ı gerektirenler hariç, çoğu genel tesis uygulaması için uygundur.

Buhar Atomizasyonlu Aşırı Isınma Gidericiler

Buhar atomizasyonlu aşırı ısınma gidericiler, gelen soğutma suyunu atomize etmek için yüksek basınçlı yardımcı bir buhar kaynağı kullanır. Aşırı ısınma giderme süreci iki aşamada gerçekleşir: Birinci aşama difüzörde gerçekleşir; burada soğutma suyu, yüksek hızlı atomizasyon buharı tarafından atomize edilir. Yardımcı buhar basıncının, aşırı ısınma giderici giriş basıncının en az 1,5 katı, tipik olarak minimum 4 bar a basıncında olması gerekir. Atomizasyon buharının debisi normalde ana hat debisinin %2’si ila %5’i arasındadır. Atomizasyon buharının kullanılması, soğutma suyunun difüzöre daha düşük basınçlarda sokulabilmesini sağlar. Genel olarak, tek gereklilik, basıncın aşırı ısınmış buhar basıncından yüksek olmasıdır. İkinci aşamada, difüzörden ıslak bir sis veya pus çıkar ve boru tesisatındaki ana hat buharıyla karışır. Buharlaşma, aşırı ısınma gidericinin hemen altındaki boru tesisatında gerçekleşir; burada kalan su damlacıkları buharda askıda kalır ve kademeli olarak buharlaşır.

Soğutma suyunu buharla atomize etmek, ince atomize edilmiş su parçacıkları üretir ve bu da verimli ısı transferi ve buharlaşma sağlar.

Bu düzen, yüksek buhar turndown oranlarına izin verir; 50:1’e kadar oranlar mümkündür. Ancak 20:1’den büyük turndown’larda, düşük boru hattı hızları, su damlacıklarının azalan momentumundan kaynaklanan suyun ‘çökmesine’ yol açabilir. Bu durumda, bir drenaj ve geri dönüşüm düzeni gereklidir (bkz. Şekil 15.3.3). Böyle bir geri dönüşüm düzeni takılamazsa, turndown oranı düşecektir. Buhar atomizasyonlu bir aşırı ısınma gidericinin tipik kurulumu Şekil 15.3.3’te gösterilmektedir. Avantajlar:

1. İyi turndown - 50:1’e kadar buhar turndown’ı mümkündür, ancak çalışma ve kontrol 20:1 civarındaki turndown’da en verimlidir.
2. Çok kompakt - diğer türlere göre kısa absorbsiyon uzunluğu.
3. Basınç düşüşü ihmal edilebilir düzeydedir.
4. Kullanılan soğutma suyu soğuk olabilir, çünkü atomizasyon buharı onu ön ısıtır.
5. Doyma sıcaklığına düşük yaklaşım - tipik olarak doyma sıcaklığının 6°C yakınında. Dezavantajlar:
6. Yardımcı yüksek basınçlı buhar gereklidir.
7. Gerekli ek ekipman miktarı ve ek boru tesisatı nispeten pahalıdır. Uygulamalar:
8. Buhar debilerinin geniş ölçüde değişeceği uygulamalar için uygundur; örneğin, birleşik basınç düşürme ve aşırı ısınma giderme istasyonlarında.

Değişken Orifisli Aşırı Isınma Giderici

Değişken orifisli aşırı ısınma giderici, akışa yerleştirilen serbest yüzen bir tıkaç ile ana hatta soğutma suyunun akışını kontrol eder. Değişken orifisli aşırı ısınma giderici, bir kafes içinde yukarı ve aşağı hareket eden bir tıkaçtan oluşur. Bu hareket, kafesin tepesine yerleştirilmiş bir hareket durdurucu ile sınırlandırılmıştır. Kafes içindeki konumu, ana hattaki aşırı ısınmış buharın akışına bağlıdır. Akışsız koşullarda tıkaç, bir oturak halkasının üzerinde durur ve etrafında bir halka soğutma suyu bulunur. Aşırı ısınmış buhar aşırı ısınma gidericiden akmaya başladığında, tıkaç buhar basıncı tarafından oturaktan uzaklaştırılır. Akış arttıkça tıkaç, oturaktan daha fazla uzaklaşarak tıkaç ile oturak arasında değişken bir orifis oluşturur. Tıkaç ile oturak arasındaki hız artışı, halka boyunca bir basınç düşüşü yaratarak suyu aşırı ısınmış buhar akışına çeker. Suyu boru hattına çeken düşük basınç, aynı zamanda suyu ince bir sise atomize etmeye yardımcı olır. Hız ve yön değişimindeki türbülans, soğutucunun ve buharın karışmasına yardımcı olur. Tıkaçın hemen önünde oluşturulan girdaplar, soğutucunun buharla tamamen karışmasını sağlar. Soğutucunun ve aşırı ısınmış buharın aşırı ısınma giderici gövdesi içinde verimli karışımı, absorbsiyon uzunluğunun nispeten kısa olduğu anlamına gelir ve sıcaklık algılama elemanı, aşırı ısınma giderici gövdesinden 4 veya 5 metre içinde takılabilir. Soğutma suyunun halkaya girme hızı, alt sıcaklığa bağlı olarak düzenlenen bir kontrol vanası ile değiştirilir. Tıkaç tipik olarak, tıkaç ile kafes arasındaki sürtünmeyi artıran ve etkili bir şekilde tıkaçın hareketini söndüren yay yüklü bir piston ile donatılmıştır. Vana boyunca sabit bir basınç düşüşü verildiğinde, bu etkili bir şekilde aşırı ısınmış buhar akışıyla karışırken soğutma suyu miktarının değiştirilmesini sağlar. Piston ayrıca hafif yük koşullarında stabilite sağlar. Soğutucunun aşırı ısınma gidericiye püskürtülmemesi ve neredeyse tüm aşırı ısınma gidermenin cihazın gövdesinde gerçekleşmesi, ilişkili boru tesisatının veya aşırı ısınma gidericinin kendisinin aşınmasının az olduğu anlamına gelir. Bu nedenle termal kılıflar gereksizdir. Değişken orifisli bir aşırı ısınma gidericinin tipik kurulumu Şekil 15.3.6’da gösterilmektedir. Avantajlar:

1. Turndown yalnızca soğutma suyu kontrol vanası ile sınırlıdır ve 100:1’e kadar buhar turndown oranları kolayca elde edilebilir.
2. Doyma sıcaklığına düşük yaklaşım - tipik olarak doyma sıcaklığının 2,5°C yakınında.
3. Kısa absorbsiyon uzunluğu.
4. Soğutma suyu basıncının, aşırı ısınmış buhar basıncından yalnızca 0,4 bar üstün olması yeterlidir.
5. Aşırı ısınmış buhar hızları çok düşük olabilir. Dezavantajlar:
6. Aşırı ısınma giderici üzerinde önemli basınç düşüşü.
7. Nispeten daha yüksek maliyet.
8. Aşırı ısınma gidericinin dikey olarak monte edilmesi gerekir. Çıkıştan hemen sonra bir dirsek varsa, uzun yarıçaplı olmalıdır. Uygulamalar:
9. Buhar debisinin geniş ölçüde değişeceği ve nispeten yüksek basınç düşüşünün kritik olmadığı uygulamalar için uygundur.
10. Buhar hızının çok düşük olma ihtimalinin olduğu yerler.

Kombine Basınç Kontrol Vanası ve Aşırı Isınma Giderici

Bazı durumlarda, basınç kontrol vanasını ve aşırı ısınma gidericiyi tek bir ünitede entegre etmek uygundur. Basınç düşürme yönü, standart bir basınç düşürme vanasına benzer. Bir dizi farklı basınç düşürme vanası tasarımı kullanılabilir olsa da, açı veya küresel konfigürasyonlar en yaygın olarak kullanılır. Ayrıca, vana tipik olarak gerekli aktüatör kuvvetini azaltmak için dengeli türdedir (dengeli bir tıkaç veya dengeli körük düzeni ile). Doğru basınç kontrolü, aşırı ısınma giderici uygulamalarında genellikle önemli olduğundan, vananın pnömatik çalıştırılması neredeyse evrensel olduğundan, konumlandırıcıların kullanımı da öyledir. Ayrıca, oldukça önemli basınç düşüşlerinin söz konusu olabileceğinden, üretici genellikle basınç kontrol vanası için bir gürültü azaltma trimi sunar (bkz. Şekil 15.3.8). Aşırı ısınma giderme yönü de uygulamaya bağlı olarak değişecektir, ancak çok nokta radyal enjeksiyonlu türün kullanılması yaygındır. Soğutucunun ve buharın karışması, basınç düşürme vanasından sonra aşırı ısınmış buharın yüksek hızı sayesinde iyileştirilir. Radyal enjeksiyonlu aşırı ısınma gidericiler, basınç düşürme vanası ile kolayca birleştirilerek tek bir ünite oluşturabilme avantajına sahiptir. Bazı kombine basınç kontrolü ve aşırı ısınma giderme istasyonlarında, aşırı ısınma giderme istasyonunun hemen ardından bir dizi çeper plakası takılır. Bu plakalar ek basınç düşüşüne neden olur ve buhar ile soğutucunun karışmasını iyileştirir. Kombine basınç kontrolü vanası ve aşırı ısınma giderme istasyonları genellikle türbin baypaslarında kullanılır; burada vana akışı doğrudan kondensöre veya ‘soğuk yeniden ısıtmaya’ boşaltır.

Aşırı Isınma Giderici Türlerinin Karşılaştırması

Tablo 15.3.1, farklı aşırı ısınma giderici türlerinin tipik performans ve kurulum özelliklerini karşılaştırmaktadır. Bu özelliklerin farklı üreticiler arasında değişebileceğine ve hatta sistemin belirli çalışma koşullarına bağlı olabileceğine dikkat edilmelidir.