Vandudladere

Vandudladerens opgave er at udlede kondensat, luft og andre gasser fra et dampsystem, samtidig med at de sørger for, at damp ikke slipper ud af dampsystemet.

Spirax Sarco har været frontløbere gennem al den tid, hvor damp er blevet anvendt, og har været med til at forbedre dampsystemers effektivitet. Siden 1935 er vores produktudvalg blevet bredere og bredere, og er nu en del af mange dampsystemer over hele verden og indenfor alle brancher. I dag er der kun få produktionsprocesser, som ikke er afhængige af damp for at kunne fremstille et slutprodukt.

En vandudlader er en vigtig del i alle dampsystemer. Den er et vigtigt link mellem god dampkvalitet og styring af kondensat, og holder damp indenfor processen for at opnå en optimal udnyttelse af varmen, samtidig med, at den frigiver kondensat og gasser på det rigtige tidspunkt.

Selvom det kan være fristende at se på vandudladere som enkeltstående komponenter, er det deres effekt på hele dampsystemet, som ofte overses. De følgende 3 spørgsmål er vigtige:

1.       Når anlægget hurtigt den rette temperatur eller er det langsomt til at reagere, og er driftseffektiviteten lavere end forventet?

2.       Kører anlægget problemfrit eller opstår der vandslag, korrosion og lækager, samt høje vedligeholdelsesomkostninger pga. defekte vandudladere?

3.       Har dampsystemets design en negativ effekt på vandudladernes levetid og effektivitet?

Det holder ofte stik, at hvis en forkert type vandudlader vælges til en bestemt applikation, vil der vise sig uhensigtsmæssigheder. Nogle gange sker der endda det, at vandudladerne lukker helt ned uden nogen umiddelbar årsag. For eksempel på en damp-hovedledning hvor ufuldstændig dræning af kondensat fra et drænpunkt ofte betyder, at den overskydende kondens bare transporteres til det næste dræningspunkt. Dette kunne meget vel være et problem, hvis det næste dræningspunkt er blokeret eller er blevet lukket.

Den opmærksomme tekniker vil opdage, at slitage på reguleringsventiler, lækager og reduceret anlægs-output, kan afhjælpes ved at holde godt øje med vandudladerne. Der vil være slitage på alt mekanisk udstyr, og vandudladere er ingen undtagelse. Når vandudladere ikke åbner, vil en vis mængde damp kunne passere til kondensatsystemet. Heldigvis findes der nu metoder til hurtigt at kunne opdage og udbedre sådanne fejl i et dampsystem.

Hvorfor bruge vandudladere?

Vandudladerens opgave er at udlede kondensat, samtidig med at de sørger for, at damp ikke slipper ud af dampsystemet.

Et dampsystem er ikke komplet uden e vandudlader. Den er det vigtigste led i et kondensatsystem, fordi den forbinder dampforbrug med retur-kondensat.

En vandudlader udrenser bogstavelig talt kondensat (og andre gasser) fra systemet, og gør det muligt for dampen at nå frem til sit brugspunkt i en så tør form som mulig, for at udføre sin opgave effektivt og økonomisk.

Den mængde kondensat en vandudlader skal kunne håndtere, varierer meget. Vandudladeren skal måske kunne udlede kondensat ved dampens temperatur (fx lige så snart det dannes i systemet) eller det skal udlede under damptemperatur, og afvende noget af dens varme i processen.

Det tryk en vandudlader kan arbejde ved kan være fra vakuum til godt over 100 bar, nogle gange endnu højere. For at kunne passe til disse varierende forhold, findes der mange forskellige typer vandudladere, som hver har deres egen fordele og ulemper. Erfaring viser, at vandudladere er mest effektive, når deres egenskaber matcher applikationen. Det er altafgørende, at den korrekte vandudlader vælges til at udføre en given funktion under givne forhold. Ved første øjekast er det måske ikke indlysende hvad disse forhold er. De involverer måske variationer i driftstryk, varmebelastning eller kondensattryk. Vandudladerne er måske udsat for ekstreme temperatur eller vandslag. De skal måske være modstandsdygtige overfor korrosion eller snavs. Uanset hvilke forhold de skal arbejde under, er det vigtigt at vælge den rigtige vandudlader for at opnå den højeste driftseffektivitet.

Overvejelser i forbindelse med valg af vandudlader

Luftventilation

Ved opstart, dvs. i begyndelse af processen, er varmetanken fyldt med luft, som, medmindre det udlades, vil forringe varmeoverførslen og forlænge opvarmningstiden. Opstartstider forlænges og anlægseffektiviteten forringes. Det bedste er at udlade luft så hurtigt som muligt, før den når at blande sig med den indkommende damp. Hvis luft og damp blandes sammen, kan de kun adskilles ved at kondensere dampen for at få den til at forlade luften, som derefter skal udluftes til et sikkert sted. Der kan være behov for separate luftventilatorer i større eller svært tilgængelige damprum, men i de fleste tilfælde udledes luft i systemet gennem vandudladere. Her har termostatiske vandudladere en klar fordel i forhold til andre typer vandudladere, da de er helt åbne ved opstart. Svømmevandudladere med indbyggede termostatventil (luftudlader) er specielt nyttige, mens andre termodynamiske vandudladere også kan håndtere moderate mængder luft.

Kondensatudladning

Efter at have udluftet luften, skal vandudladeren derefter passere kondensatet, men ikke dampen. Damplækage på dette tidspunkt er ineffektiv og uøkonomisk. Vandudladeren skal tillade kondensat at passere, mens dampen fanges i processen. Hvis god varmeoverførsel er kritisk for processen, skal kondensat udledes straks og ved damptemperatur.

Anlægsdrift

Når de grundlæggende krav til fjernelse af luft og kondensat er blevet overvejet, kan opmærksomheden rettes mod anlægsdrift. Den valgte type vandudlader vil påvirke dette. For eksempel holder termostatiske vandudladere kondensat, indtil det afkøles til under mætningstemperatur. Hvis kondensatet forbliver i damprummet, reducerer det varmeoverføringsområdet og varmelegemets ydeevne. Udledningen af kondensat ved den lavest mulige temperatur kan virke meget attraktiv, men generelt kræver de fleste anvendelser, at kondensat fjernes fra processen ved damptemperatur. Her er der brug for en vandudlader med andre driftsegenskaber end den termostatiske type, og det betyder normalt enten en mekanisk eller en termodynamisk vandudlader.

Før du vælger en bestemt vandudlader, er det nødvendigt at overveje processens behov, og dermed afgøre, hvilken type vandudlader der kræves. Den måde, hvorpå processen er forbundet med damp- og kondensatsystemet, kan derefter bestemme, hvilken type vandudlader der vil kunne udføre jobbet bedst. Når valget er truffet, er det nødvendigt at dimensionere vandudladeren.

Dette gøres ved at se på dampsystemet og følgende procesparametre:

- Maximal damp- og kondensat tryk

- Damp- og kondensat tryk ved drift

- Temperaturer og flowrater

- Er processen temperaturkontrolleret?

Pålidelighed

Erfaring viser, at det rigtige valg af vandudladere er lig med pålidelighed, det vil sige optimal drift med minimal overvågning.

Et upålideligt system hænger ofte sammen med følgende:

- Korrosion, grundet kondensatforhold. Dette kan imødegås ved hjælp af bestemte konstruktionsmaterialer og god fødevandskonditionering.

- Vandslag, ofte på grund af et løft efter vandudladeren, som er blevet overset i designfasen og ofte årsagen til unødvendige skader på ellers pålidelige vandudladere.

- Snavs, der akkumuleres fra et system, hvor vandbehandlingsforbindelse overføres fra kedlen, eller hvor røraffald forstyrrer vandudladerens drift.

En vandudladers primære formål er, at fjerne kondensat og luft og dette kræver en klar forståelse af, hvordan vandudladere fungerer.

Flashdamp

Overføring af varmt kondensat fra et højtrykssystem til et lavtrykssystem kan medføre flashdamp. Dette kan forvirre operatøren med hensyn til vandudladerens tilstand.

Se fx på entalpi af frisk dannet kondensat ved damptryk og temperatur (brug damptabeller). Kondensat vil ved et tryk på 7 bar g indeholde 721 kJ / kg ved en temperatur på 170,5 °C. Hvis dette kondensat udledes til atmosfæren, kan det kun eksistere som vand ved 100 °C, der indeholder 419 kJ / kg entalpi-mættet vand. Det overskydende entalpi-indhold på 721 - 419, dvs. 302 kJ / kg, koger en del af vandet fra og producerer en mængde damp ved atmosfærisk tryk.

Det producerede lavtryksdamp oftest kaldet flashdamp. Mængden af flashdamp der frigives beregnes således:

Hvis vandudladeren udleder 500 kg / t kondensat ved 7 bar g til atmosfæren, vil mængden af genereret flashdamp være 500 x 0,134 = 67 kg / t, svarende til cirka 38 kW energitab!

Dette repræsenterer en ganske væsentlig mængde nyttig energi, som alt for ofte går tabt fra dampens varmebalance og kondensvandsløjfe, men giver mulighed for at øge driftseffektiviteten ret simpelt, hvis dampen kan indfanges og bruges.

Typer af vandudladere

Alle vandudladere kan kategoriseres i 3 grupper, som alle er klassificeret efter den internationale standard ISO 6704: 1982.

Termostatisk (betjenes af ændringer i væsketemperatur)

Mættet damps temperatur bestemmes af dets tryk. I processen afgiver damp sin entalpi af fordampning (varme) og producerer kondensat ved damptemperatur. Som et resultat af yderligere varmetab falder kondensatets temperatur. En termostatisk vandudlader udleder kondensat, når denne lavere temperatur registreres. Når damp hen til vandudladeren, stiger temperaturen, og vandudladeren lukker.

Mekanisk (betjenes af ændringer i væsketæthed)

Denne type vandudladere fungerer ved at registrere forskellen i densitet mellem damp og kondensat. Disse vandudladere kaldes oftest svømmevandudladere. I svømmevandudladere stiger kuglen når der dannes kondensat og åbner en ventil, der udlader kondensat.

Termodynamisk (drives af ændringer i væskedynamik)

Termodynamiske vandudladere er delvis afhængige af dannelsen af flashdamp fra kondensat. Termodynamiske vandudladere kan anvendes til overhedet damp og høje tryk. De er hårdføre overfor vandslag og vibrationer, og er specielt gode ved dræn af hovedledning både indendørs og udendørs.