Giriş - Neden Kondenstoplar?

Bir kondenstopun görevi, canlı buharın kaçışına izin vermeden bir buhar sisteminden kondensi, havayı ve diğer yoğuşturulamaz gazları tahliye etmektir. Kondenstopların gerekliliği, çalışma gereklilikleri, temel çalışma modları ve ilgili standartların tümü bu eğitimde ele alınmaktadır.

Buhar kullanımının tarihi boyunca Spirax Sarco, buhar tesisinin verimliliğini artırmada ön saflarda yer almıştır. 1935’ten bu yana Spirax Sarco ürün yelpazesi önemli ölçüde genişlemiş ve bugün buhar kullanan birçok türdeki dünya çapında tesislerde belirlenmektedir. Günümüzde, nihai ürün elde etmek için buhara dayanmayan çok az üretim süreci bulunmaktadır.

Kondenstop, herhangi bir buhar sisteminin temel bir parçasıdır. İyi buhar ve kondens yönetimi arasındaki önemli bağlantı olan kondenstop, buharı maksimum ısı kullanımı için proses içinde tutar, ancak uygun zamanda kondensi ve yoğuşturulamaz gazları serbest bırakır. Kondenstopları tek başına incelemek cazip gelse de, buhar sistemi üzerindeki etkileri sıklıkla göz ardı edilmektedir. Aşağıdaki sorular önem kazanır:

Bir kondenstop için belirli bir uygulamaya uygun olmayan bir kondenstop seçildiğinde hiçbir olumsuz etki fark edilmediği sıklıkla doğrudur. Bazen, kondenstoplar belirgin sorunlar bile olmadan tamamen kapatılır, örneğin bir buhar ana hattında, bir drenaj noktasından kondensin tam olarak tahliye edilmemesi sıklıkla kalanın basitçe bir sonraki noktaya taşındığı anlamına gelir. Bu, bir sonraki drenaj noktası tıkanmışsa veya kapatılmışsa bir sorun olabilir!

Dikkatli mühendis, kontrol vanalarının aşınma ve yıpranması, sızıntı ve tesis çıkışının azalmasının, kondenstop sistemine uygun dikkat gösterilerek düzeltilebileceğini fark edebilir. Herhangi bir mekanizmanın aşınması doğaldır ve kondenstoplar da bir istisna değildir. Kondenstoplar açık konumda arızalandığında, beklenenden daha az miktarda olsa da, belirli bir miktar buhar kondens sistemine geçebilir. Neyse ki, bu tür arızaların tespit edilmesi ve düzeltilmesi için buhar kullanıcısına artık hızlı yöntemler sunulmaktadır.

‘Bir kondenstopun görevi, canlı buharın kaçışına izin vermeden kondensi tahliye etmektir’

Hiçbir buhar sistemi ‘kondenstop’ (veya trap) adlı bu kritik bileşen olmadan tamamlanmış sayılmaz. Bu, kondens döngüsündeki en önemli bağlantıdır çünkü buhar kullanımını kondens dönüşüne bağlar.

Bir kondenstop, sistemin havasını ve diğer yoğuşturulamaz gazlarını dışarı atarak kondensi adeta ‘temizler’ ve buharın görevini verimli ve ekonomik olarak yerine getirmek için mümkün olduğunca kuru bir durumda/varış noktasına ulaşmasını sağlar. Bir kondenstopun başa çıkması gereken kondens miktarı önemli ölçüde değişebilir. Buhar sıcaklığında (yani buhar alanında oluşur oluşmaz) kondens tahliye etmesi gerekebilir veya bazı ‘duyulur ısı’sını vererek buhar sıcaklığının altında tahliye etmesi istenebilir. Kondenstopların çalışabileceği basınçlar, vakumdan yüz barın üzerine kadar herhangi bir yerde olabilir. Bu değişken koşullara uyum sağlamak için, her biri kendi avantaj ve dezavantajlarına sahip birçok farklı tür vardır. Deneyim, kondenstopların özellikleri uygulamanın özellikleriyle eşleştirildiğinde en verimli çalıştığını göstermektedir. Belirli bir işlevi belirli koşullar altında yerine getirmek için doğru kondenstopun seçilmesi zorunludur. İlk bakışta bu koşulların ne olduğu açık görünmeyebilir. Çalışma basıncı, ısı yükü veya kondens basıncındaki değişiklikleri içerebilirler. Kondenstoplar sıcaklık aşırılıklarına veya hatta su darbesine maruz kalabilir. Korozyona veya kire karşı dayanıklı olmaları gerekebilir. Koşullar ne olursa olsun, doğru kondenstop seçimi sistem verimliliği için önemlidir. Tek bir kondenstop türünün her uygulama için doğru seçim olamayacağı anlaşılacaktır.

Kondenstop seçimi için gereklilikler

Hava tahliyesi ‘Başlangıçta’, yani prosesin başlangıcında, ısıtıcı alanı havayla doludur ve bu hava boşaltılmadığı sürece ısı transferini azaltır ve ısınma süresini uzatır. Başlangıç süreleri artar ve tesis verimliliği düşer. Havayı, gelen buharla karışma şansı bulmadan mümkün olduğunca hızlı tahliye etmek tercih edilir. Hava ve buhar birlikte karıştırılırsa, ancak buharı yoğuşturarak ayrılabilir, ardından hava güvenli bir yere tahliye edilmelidir. Daha büyük veya daha zor buhar alanlarında ayrı hava tahliye vanaları gerekebilir, ancak çoğu durumda sistemdeki hava kondenstoplardan tahliye edilir. Termostatik kondenstoplar, başlangıçta tamamen açık oldukları için bazı kondenstop türlerine göre açık bir avantaja sahiptir. Dahili termostatik hava tahliye vanalı yüzer kondenstoplar özellikle kullanışlıdır, aynı zamanda birçok termodinamik kondenstop da orta miktarda havayı idare edebilir. Ancak, sabit açıklıklı kondens çıkışlarındaki küçük delik ve ters kova kondenstoplardaki tahliye deliği havayı yavaşça tahliye eder. Bu, üretim sürelerini, ısınma sürelerini ve korozyonu artırabilir. Kondens tahliyesi Havayı tahliye ettikten sonra, kondenstop kondensi geçirmeli ancak buharı geçirmemelidir. Bu noktada buhar sızıntısı verimsiz ve ekonomik değildir. Kondenstop, kondens geçerken buharı süzerek tutmalıdır. Proses için iyi ısı transferi kritikse, kondens buhar sıcaklığında ve derhal tahliye edilmelidir. Su ile doluluk, yanlış kondenstop seçiminin bir sonucu olarak verimsiz buhar tesisinin ana nedenlerinden biridir. Tesis performansı Hava ve kondens tahliyesinin temel gereksinimleri ele alındıktan sonra, ‘tesis performansına’ dikkat çekilebilir. Basitçe ifade etmek gerekirse, özellikle su ile doldurmak için tasarlanmadıkça, bir ısı eşanjörünün en iyi performansı göstermesi için buhar alanı temiz kuru buharla doldurulmalıdır. Kondenstop türü bunu etkileyecektir. Örneğin, termostatik kondenstoplar, doyma sıcaklığının altına soğuyana kadar kondensi tutar. Bu kondens buhar alanında kalırsa, ısı transfer alanını ve ısıtıcı performansını azaltır. Kondensi mümkün olan en düşük sıcaklıkta tahliye etmek çok çekici görünse de, genel olarak çoğu uygulama kondensin buhar sıcaklığında buhar alanından çıkarılmasını gerektirir. Bu, termostatik tipten farklı çalışma özelliklerine sahip bir kondenstop gerektirir ve bu genellikle mekanik veya termodinamik tip kondenstop anlamına gelir. Belirli bir kondenstop seçmeden önce, prosesin gereksinimlerini göz önünde bulundurmak gerekir. Bu genellikle gerekli kondenstop türünü belirleyecektir. Prosesin buhar ve kondens sistemine nasıl bağlandığı, ardından koşullar altında en iyi işi yapmak için tercih edilen kondenstop türünü belirleyebilir. Seçildikten sonra, kondenstopu boyutlandırmak gerekir. Bu, sistem koşulları ve şu gibi proses parametreleri tarafından belirlenecektir:

• Maksimum buhar ve kondens basınçları.
• Çalışma buhar ve kondens basınçları.
• Sıcaklıklar ve akış hızları.
• Prosesin sıcaklık kontrollü olup olmadığı. Bu parametreler bu Bloktaki sonraki Modüllerde daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır. Güvenilirlik Deneyim, ‘iyi kondenstop uygulamasının’ güvenilirlik, yani minimum dikkatle optimum performans ile eş anlamlı olduğunu göstermiştir. Güvensizlik nedenleri genellikle aşağıdakilerle ilişkilidir:
• Kondensin durumundan kaynaklanan korozyon. Bu, belirli yapı malzemeleri ve iyi besleme suyu koşullandırması ile önlenebilir.
• Genellikle kondenstop sonrasındaki bir kaldırma hattından kaynaklanan su darbesi, tasarım aşamasında sıklıkla göz ardı edilir ve başka türlü güvenilir kondenstoplara gereksiz hasar veren nedenlerden biridir.
• Kazan su arıtma bileşiklerinin taşındığı veya boru kalıntılarının kondenstop çalışmasına müdahale etmesine izin verilen sistemlerden biriken kir. Bir kondenstopun birincil görevi kondens ve havanın uygun şekilde uzaklaştırılmasıdır ve bu, kondenstopların nasıl çalıştığının net bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Flaş buhar Yüksek basınçlı bir sistemden düşük basınçlı bir sisteme sıcak kondens geçirmenin bir etkisi, doğal olarak oluşan flaş buhar fenomenidir. Bu, kondenstopun durumuyla ilgili gözlemciyi yanıltabilir. Buhar basıncı ve sıcaklığındaki yeni oluşmuş kondensin entalpisi düşünülür (buhar tablolarından elde edilebilir). Örneğin, 7 bar g basınçta kondens 170,5°C sıcaklıkta 721 kJ/kg entalpi içerir. Bu kondens atmosfere tahliye edilirse, ancak 100°C’de su olarak var olabilir ve 419 kJ/kg doymuş su entalpisi içerir. 721 - 419 = 302 kJ/kg’lık fazla entalpi içeriği, suyun bir kısmını buharlaştırarak atmosferik basınçta bir miktar buhar üretecektir. Üretilen düşük basınçlı buhara genellikle ‘flaş buhar’ denir. Üretilen flaş buhar miktarı aşağıdaki gibi hesaplanabilir: Kondenstop 7 bar g’de atmosfere 500 kg/h kondens tahliye ediyorsa, üretilen flaş buhar miktarı 500 x 0,134 = 67 kg/h olacaktır ve bu yaklaşık 38 kW’lık enerji kaybına eşdeğerdir! Bu, buhar ve kondens döngüsünün ısı dengesinden sıklıkla kaybolan ve yakalanıp kullanılabilirse sistem verimliliğini artırma konusunda basit bir fırsat sunan oldukça önemli miktarda kullanışlı enerji temsil eder.

Kondenstoplar nasıl çalışır

Tüm varyasyonların sınıflandırılabileceği üç temel kondenstop türü vardır ve üçü de Uluslararası Standart ISO 6704:1982 tarafından sınıflandırılmıştır. Kondenstop türleri:

• Termostatik (sıvı sıcaklığındaki değişikliklerle çalışır) Doygun buharın sıcaklığı basıncı tarafından belirlenir. Buhar alanında, buhar buharlaşma entalpisini (ısı) vererek buhar sıcaklığında kondens oluşturur. Herhangi bir ek ısı kaybının bir sonucu olarak, kondensin sıcaklığı düşecektir. Bir termostatik kondenstop, bu daha düşük sıcaklık algılandığında kondensi tahliye edecektir. Buhar kondenstopa ulaştığında sıcaklık artar ve kondenstop kapanır.
• Mekanik (sıvı yoğunluğundaki değişikliklerle çalışır) Bu kondenstop serisi, buhar ile kondens arasındaki yoğunluk farkını algılayarak çalışır. Bu kondenstoplar ‘şamandıralı kondenstoplar’ ve ‘ters kova kondenstopları’ içerir. ‘Şamandıralı kondaanstop’ta, şamandıra kondensin varlığında yükselir ve daha yoğun kondensi geçiren bir valfi açar. ‘Ters kova kondaanstop’ta, ters kova buhar kondenstopa ulaştığında yüzer hale gelir ve valfi kapatmak için yükselir. Her ikisi de çalışma yöntemi bakımından esasen ‘mekanik’tir.
• Termodinamik (sıvı dinamiklerindeki değişikliklerle çalışır) Termodinamik kondenstoplar kısmen kondensden flaş buhar oluşumuna dayanır. Bu gruba ‘termodinamik’, ‘disk’, ‘darbe’ ve ‘labirent’ kondenstoplar dahildir. Ayrıca bu tipe gevşek bir şekilde ‘sabit açıklıklı kondenstoplar’ da dahil edilir, bunlar otomatik cihazlar olarak net bir şekilde tanımlanamaz çünkü bunlar basitçe bir dizi koşul altında hesaplanan miktarda kondensi geçirmek için ayarlanmış sabit çaplı bir deliktir. Hepsi, dinamik basınç altında serbest bırakılan sıcak kondensin, buhar ve su karışımı oluşturmak üzere flaş buhara dönüşeceği gerçeğine dayanır. Aşağıdaki Modüller bu kondenstoplara referans içermektedir.

ISO 6552:1980

Otomatik kondenstoplar için teknik terimler sözlüğü. **ISO 6553:2016

EN ISO 6553:2017**

Otomatik kondenstopların işaretlenmesi. ISO 6554:1980

Flanşlı otomatik kondenstoplar için yüz yüze boyutlar. EN 558:2017

Flanşlı boru sistemlerinde kullanım için endüstriyel vanalar. PN ve Class tanımlı metal vanaların yüz yüze ve merkezden merkeze boyutları.

(ISO 6554:1980 hala güncel olmasına rağmen, Avrupa’da genel Endüstriyel Vana standardı EN 558:2017’ye dahil edilmiştir ve ISO 6554:1980’den çok daha geniş bir kapsama sahip olup yüz yüze “serileri” EN 26554:1991’den farklı şekilde tanımlamaktadır). **ISO 6704:1982

EN 26704:1991**

Otomatik kondenstopların sınıflandırılması. ISO 5117 :2023

Otomatik kondenstoplar için üretim ve performans karakteristik testleri.

(ISO 6948:1981, ISO 7841:1988 ve ISO 7842:1988’in yerini alarak, Otomatik kondenstoplar için buhar kaybının belirlenmesi yöntemlerini ve Otomatik kondenstopların boşaltma kapasitesinin belirlenmesi yöntemlerini, ana metnin ekleri olarak birleştirir: Otomatik kondenstoplar için üretim ve performans karakteristik testleri).