Matemáticas

Volume específico Δ

Volume específico vs. pressão
Podemos ver abaixo, à medida que a pressão do vapor aumenta de 1 atm para 4 atm, a densidade das moléculas do vapor está aumentando. Como o volume específico está inversamente relacionado à densidade, o volume específico diminuirá com o aumento da pressão. Podemos ver o volume reduzido no último frasco.


Este diagrama mostra claramente que a maior mudança no volume específico ocorre em pressões mais baixas, enquanto que na extremidade superior da escala de pressão, há muito menos mudança no volume específico.


O extrato das tabelas de vapor abaixo, mostra o volume específico e outros dados relacionados ao vapor saturado.


A 7 kg / cm2g, a temperatura de saturação da água é de 170 °C. Mais energia térmica 'hf' é necessária para elevar sua temperatura até o ponto de saturação em 7 bar g do que seria necessário se a água estivesse à pressão atmosférica. A tabela fornece um valor de 171,96 kcal para elevar 1 kg de água de 0 °C a sua temperatura de saturação de 170 °C.

A energia térmica (entalpia de evaporação 'hfg') necessária à água a 7 bar g para transformá-la em vapor é, na verdade, menor do que a energia térmica necessária à pressão atmosférica. Isso ocorre porque a entalpia específica de evaporação diminui à medida que a pressão do vapor aumenta.

No entanto, como o volume específico também diminui com o aumento da pressão, a quantidade de energia térmica transferida no mesmo volume na verdade aumenta com a pressão do vapor.

Calculando os requisitos de vapor - m cp ΔT.


Um processo precisa de calor em

  • a temperatura correta e
  • a taxa correta de transferência de calor

O calor está sendo gerado na caldeira na forma de vapor. Esse calor está sendo distribuído por linhas de vapor para o processo. A pressão do vapor determina a temperatura na qual o calor é fornecido, pois a temperatura do vapor saturado é diretamente proporcional à pressão. Precisamos de um ΔT mínimo de 15-30 ° C para ter uma transferência de calor eficiente (taxa de transferência de calor).

Considere um processo de troca de calor. O lado primário é o espaço de vapor e o lado secundário é o processo. O vapor está se condensando no lado primário na água. Ele está mudando de fase para líquido e liberando seu calor latente para o processo. Este é o calor primário (Q).

Q primário = mx hfg<

Onde,
Q primário = Quantidade de energia térmica liberada (em kcal)
m = Massa de vapor liberando o calor (em kgs)
hfg = entalpia específica de evaporação de vapor (em kcal / kg)

No lado secundário, este calor está sendo usado por duas coisas:

  • 'aquecendo' o calor - para aumentar a temperatura do produto até o grau desejado
  • calor de 'manutenção' - para manter a temperatura do produto conforme o calor é perdido por radiação, etc

 

Q secundário = mx cp x ΔT



Onde,
Q secundário = Quantidade de energia térmica absorvida (em kcal)
m = Massa da substância absorvendo o calor (em kgs)
cp = Capacidade térmica específica da substância (em kcal / kg °C)
ΔT = Aumento de temperatura da substância (em °C)

Esta equação também é modificada e usada para estabelecer a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma substância, para uma gama de diferentes processos de transferência de calor.
As equações acima são muito importantes. Como a energia térmica está sendo transferida do lado primário para o secundário, em uma condição ideal,

Q primário = Q secundário


E esta é a equação para calcular o balanço térmico teórico de todo o sistema.

Tabela: Valores de calor específico (Cp) para alguns materiais




Exemplo 1 . Calcule a vazão do vapor para uma autoclave que está aquecendo 10.000 garrafas de 1 litro cada a uma temperatura de 120 °C em 30 minutos. O fornecimento de vapor é de 3 kg / cm2g.

Solução. O que estamos pedindo é - qual é a massa de vapor que é fornecida à autoclave para aquecer essas 10 garrafas. Este é 'm' no lado primário. Primeiro vamos calcular o calor absorvido pelas garrafas (processo), ou seja, Q secundário.

A fórmula

Q secundário = mx cp x ΔT


Onde,
Q secundário = Quantidade de calor absorvido pelas garrafas (em kcal)
m = Massa de água nas garrafas que está absorvendo o calor (em kgs)
                        = 10.000 garrafas X 1lt = 10.000 lt = 10.000 kg
cp = Capacidade de calor específico de água (em kJ / kg °C) = 1 kcal / kg °C
ΔT = Aumento da temperatura da água (°C) assumindo que o ambiente é 30 °C
                        = 120 °C - 30 °C = 90 °C
Dá,
Q secundário = 10.000 kg x 1 kcal / kg °C x 90 °C = 9.00.000 kcal

Assim, 9.00.000 kcal é a energia térmica absorvida por esta autoclave no lado secundário (processo) em 30 minutos. O vapor a 3 kg / cm2g tem 510 kcal / kg de calor latente hfg (das mesas de vapor).

Como Sec Q = Pri Q,
9.00.000 kcal = mx 510 Kcal / kg
m = 9.00.000 / 510 = 1.765 kgs

1765 kgs é o vapor necessário em 30 minutos. Portanto, a vazão do vapor é 1765 X 60/30 = 3.530 kgs / h para esta autoclave.

Suponha que o vapor seja fornecido a um trocador de calor a 3 kg / cm2g - hg 630 kcal / kg. O condensado está saindo dos purgadores a 3 kg / cm2g hfg 130 kcal / kg. Idealmente, o produto deve absorver 511 kcal / kg. Mas, isso não acontece. O calor é absorvido pelas barreiras de transferência de calor e também é perdido por radiação. Portanto, o calor real absorvido é inferior a 511 kcal / kg.


Fig: Balanço de calor em condições ideais sem perda de calor por radiação, ou devido à absorção por barreiras de transferência de calor


Vamos entender o que são essas barreiras de transferência de calor, na seção abaixo.

Calculando a transferência de calor - UA ΔT

A equação geral de transferência de calor

Q = U x A x ΔT


Onde:
Q = calor transferido por unidade de tempo (kcal / h)
U = coeficiente geral de transferência de calor (kcal / h / m² °C)
A = área de transferência de calor (m²)
ΔT = diferença de temperatura entre o fluido primário e secundário (°C )

Q será uma taxa média de transferência de calor se ΔT for uma diferença de temperatura média LMTD. A maior taxa de transferência de calor está na entrada de vapor, pois a diferença de temperatura é mais alta aqui, e a saída tem a menor diferença de temperatura, portanto, a menor taxa de transferência de calor.

O coeficiente de transferência de calor (U)
O coeficiente de transferência de calor basicamente leva em consideração todas as barreiras para uma transferência de calor efetiva. Podem ser depósitos de calcário, condensado, filme de ar, etc. Pode ser ferrugem na parede de aço, ou reações químicas entre o processo e / ou vapor com a parede. Podem ser taxas de fluxo de fluidos, a natureza física dos fluidos ou a orientação da própria superfície de transferência de calor. Todos os itens acima desempenham um papel vital na transferência de calor para o meio e são resumidos no coeficiente de transferência de calor, U.


Fig. Barreiras que reduzem a taxa de transferência de calor: Metal do tubo ou panela encamisada; ar, condensado e incrustação no lado do vapor; produto estagnado e queimado no lado do produto


O ar pode ser entre 1 500 e 3 000 vezes mais resistente ao fluxo de calor do que o aço.
O filme condensado pode ser entre 100 e 150 vezes mais resistente à transferência de calor do que uma superfície de aquecimento de aço.

Tubulação


1. Velocidades recomendadas


2. Dimensionamento do tubo de vapor
Considerações sobre o dimensionamento da linha.
O dimensionamento da linha é baseado na queda de pressão por 100 m ou na velocidade em m / s. Os parâmetros do projeto podem variar de fábrica para fábrica, mas, como regra, a queda de pressão permitida é de 0,115 kg / cm2g por 100 m para corridas e menos. Para tubos com mais de 100 m de comprimento, 0,03 kg / cm2g por 100 é aceitável. A velocidade é normalmente mantida em 30 m / s para vapor saturado.

Na maioria dos processos, as cargas de aquecimento serão muito maiores do que as cargas em execução. O consumo de vapor calculado deve ter um fator de pelo menos 25% a mais para fins de dimensionamento da linha.

Temos a fórmula padrão,


Onde,
D = Tamanho da linha em mm
m = Vazão de massa de vapor em kg / h
V = Volume específico em m 3 / kg
π = uma constante 3,14
c = velocidade m / s

Exemplo - Dimensionamento da linha de vapor saturado
Descubra o tamanho da linha para vazão mássica de vapor 3000 kg / h, a uma pressão de trabalho de 10,5 kg / cm 2 g.
Temos a fórmula,


Nossa pressão de trabalho é de 10,5 kg / cm 2 g
Nas tabelas de vapor saturado, descemos para 10,5 kg / cm 2 g, e para obter a
Temperatura de saturação: 185,59 ºC
Volume específico: 0,17 m 3 / kg
Determinação do tamanho da linha no três velocidades diferentes
Vapor úmido ou instantâneo: 15 - 25 m / s
Vapor saturado: 25 - 40 m / s
Vapor superaquecido: 40 + m / s

Condição 1
quando a velocidade está na faixa de 25 m / s, portanto, tamanho real da linha será

D = 1000 x √ (4 x 3000 x 0,17) / (3600 x 3,14 x 25)
= 84,96 mm digamos 85 mm

Condição 2
Quando a velocidade é 40 m / s, portanto, o tamanho real da linha deve ser

D = 1000 x √ (4 x 3000 x 0,17) / (3600 x 3,14 x 40)
= 67,17 mm

A partir das condições acima, a seleção correta é tubo 80 NB.

Verificação cruzada para 80 NB (tubo ID de 77,93 mm), a velocidade através dele é:

c = (1000) 2 x 4 xmx V
       3600 x 3,14 x D 2

= (1000) 2 x 4 x 3000 x 0,17
       3600 x 3,14 x ( 77,93) 2

= 30 m / s

Que está na faixa permitida para vapor saturado.
Para vapor saturado, a velocidade permissível é de 25 a 40 m / s.

3. Dimensionamento da linha de condensado


Primeiro, vamos entender o loop de condensado do desenho. De onde vem, como é recolhido e para onde vai?


Procedendo logicamente, partimos da caldeira. Ele está fornecendo vapor ao processo. Os processos A e B obtêm vapor a alta pressão e os processos C e D recebem vapor após um PRS a uma pressão mais baixa.

O vapor transfere sua energia térmica para o processo e se condensa. O condensado flui do dreno do processo para um purgador. O espaço de vapor da planta (como o interior do vaso pressurizado encamisado) e o interior do purgador estão na mesma pressão. Portanto, a purga deve estar mais baixa do que o processo para que o condensado flua por gravidade para o purgador.

Você não quer perder pressão, portanto, essa linha do dreno ao sifão deve ser dimensionada corretamente. Cada processo na planta pode ser projetado para diferentes pressões e taxas de fluxo de condensado, portanto, a conexão de drenagem não terá necessariamente o tamanho correto.

Compreendendo a carga inicial
Quando uma planta está fria e o vapor é ligado, todos os processos estão à temperatura ambiente. Portanto, o material a ser aquecido precisa de muito vapor na inicialização para chegar à sua temperatura de trabalho ou carga de funcionamento. Mais vapor se traduz em mais condensado e as linhas para o purgador devem ser dimensionadas adequadamente para serem capazes de lidar, pois a taxa de condensação do vapor é muito alta. Esta é a carga inicial.

Além disso, as linhas tinham ar antes da inicialização. A chegada do vapor leva este ar também para o purgador, carregando novamente o purgador.

Portanto, o dimensionamento do tubo e subsequente dimensionamento do purgador é feito com base na carga de vapor multiplicada por um fator (2 ou 3) vezes a carga em execução mais com base no equipamento e na experiência do processo. Em algumas fábricas, o equipamento não é usado em conjunto, mas em fases, dependendo da necessidade do processo e isso precisa ser levado em consideração no dimensionamento das linhas de retorno.

Também levamos em consideração uma resistência ao atrito de 1,4 m bar / metro.

Esta tabela já leva em consideração as cargas de inicialização.

Por que é importante dimensionar os tubos corretamente?
Os custos dos tubos aumentam enormemente (desproporcionalmente) conforme o tamanho aumenta. Portanto, queremos usar tubos que possam acomodar a capacidade confortavelmente e não sejam superdimensionados por razões econômicas.
Agora avançamos em nosso ciclo de condensado - da saída do coletor às linhas de descarga (linhas azuis).

O que nossa linha está levando agora? Além de condensado e ar e outros gases (na inicialização), essas linhas de descarga agora também contêm vapor instantâneo. Isso ocorre porque as linhas de descarga estão em (pressão ambiente / inferior) do que o corpo do purgador pressurizado.

Portanto, em uma condição ideal, devemos descarregar primeiro para um separador de flash (para recuperar a energia do vapor de flash).

Na ausência de um separador de flash, devemos, em qualquer caso, recuperar o condensado, de forma que as linhas de descarga do sifão devem ir para o receptor de um CRPS ou diretamente para o tanque / desaerador de alimentação da caldeira.

Neste final da purga, novamente temos que considerar as condições de inicialização e de carregamento. Quando a planta é inicializada, o condensado está relativamente frio (já que o vapor descarrega muito mais calor em um processo frio) e haverá pouco ou nenhum vapor instantâneo (o flash ocorre próximo à temperatura de ebulição).

Porém, a taxa de condensação é muito alta, assim como o conteúdo de ar nos tubos. Portanto, os tubos devem ter pelo menos o mesmo tamanho que a entrada do purgador.

À medida que a planta chega a uma carga normal de operação, o fluxo de condensado diminui para as condições de carga média de operação. Mas, sua temperatura é muito mais alta do que na inicialização. O vapor instantâneo é criado quando o condensado quente flui do coletor em alta pressão para as linhas de descarga em baixas pressões.

Exemplo 4.1.
Qual será a porcentagem de vapor instantâneo do condensado a 3 kg / cm2g quando liberado para a atmosfera? A partir do gráfico acima, subimos da linha de 3 kg / cm2g para a linha vermelha de 0 kg / cm2g. Isso corresponde a uma porcentagem de vapor instantâneo de cerca de 8,5%.

Exemplo 4.2.
Qual será a porcentagem de vapor instantâneo do condensado a 7 kg / cm2g quando liberado para linhas de descarga com pressão de 0,5 kg / cm2g? Novamente, a partir do gráfico acima, subimos na linha de 7 kg / cm2g até tocarmos na linha azul de 0,5 kg / cm2g. Aqui, a porcentagem de flash é de 12,5%.

Uma porcentagem de vapor instantâneo de 8,5% no exemplo 1 e 12,5% no exemplo 2 parece muito trivial. Por que estamos fazendo este exercício para encontrar a porcentagem de vapor do flash?

Isso ocorre porque o volume do vapor instantâneo pode ser até 400 vezes o volume do condensado. Especialmente, se a diferença de pressão entre o corpo do purgador e a linha de retorno do condensado for alta e o condensado estiver quente. Portanto, é claro - dimensione suas linhas de condensado no volume do flash (vapor) e não no volume de condensado.
Tomemos um exemplo novamente.

Exemplo 4.3.
O recipiente encamisado tem uma carga condensada de 1000 kg / h. A pressão no purgador é de 4 kg / cm2g. A linha de descarga está à pressão atmosférica. Calcule o volume do flash gerado.

Olhando para o gráfico, vemos que 10% do condensado irá desaparecer. Portanto, 1 kg de condensado descarregado pelo purgador se transforma em 0,9 kg de água e 0,1 kg de vapor na linha de descarga.

Para calcular o volume de vapor, olhamos as tabelas de vapor e vemos que o volume específico de vapor saturado a 0 kg / cm2g é 1,66 m³ / kg.

Volume de água = 900 litros = 0,9 metros cúbicos / h
de volume de vapor de água = 100 kg / h X 1,66 metros cúbicos / kg
                                                 = 166 metros cúbicos / h

Volume Total = 166,9 metros cúbicos / h

% do volume de água = 0,9 / 166,9 x 100 = 0,54%

% volume de vapor = 166 /166,9 X 100 = 99,46%

Como podemos ver, o vapor do flash está ocupando todo o volume do tubo. (Na verdade, o efeito de liberar essa enorme quantidade de vapor em um espaço pequeno como a linha de descarga aumentará a pressão - mais do que a atmosférica. O aumento da pressão reduzirá o diferencial de pressão entre o corpo do purgador e a linha, o que reduzirá o vapor instantâneo gerado).

O condensado é coletado na parte inferior do tubo. Ele cresce em espessura e se move a uma velocidade menor do que o vapor instantâneo. O fluxo de massa total através da linha é calculado somando essas duas taxas diferentes de fluxo.

Portanto, concluímos que o dimensionamento das linhas de descarga de condensado deve ser feito com base na vazão mássica do vapor instantâneo.

Em nosso exemplo,

taxa de fluxo de massa do vapor instantâneo = 0,1 x 1000kg / h = 100kg / h.

Usando o gráfico de capacidade do tubo na página 4.15, vemos que o tamanho do tubo para 100 kg / h na pressão da linha de descarga de 0 bar g é de 65 mm.

(O condensado fluindo na parte inferior do tubo pode causar golpe de aríete, portanto a velocidade do vapor instantâneo deve ser inferior a 15 m / s).

Outros fatores a serem levados em consideração ao dimensionar as linhas de retorno do tubo:
Separadores e desaeradores de flash no sistema se traduz em uma pressão mais alta nas linhas de descarga de condensado. O aumento de pressão na linha é devido ao vapor flash nos separadores e desaerador de flash. Para o funcionamento adequado dos purgadores, tenha o cuidado de manter uma pressão diferencial entre a entrada (pressão do processo) e a saída (descarga).

Somente se o tubo for subdimensionado para o fluxo de vapor instantâneo na pressão da linha de retorno, a contrapressão aumentará a ponto de impedir as operações de purga.

Cada seção do tubo deve ser dimensionada corretamente para transportar cargas de condensado e vapor instantâneo em velocidades aceitáveis. Isso significa que pouca pressão extra está envolvida e que a descarga de um purgador de alta pressão não interfere com a de um purgador de baixa pressão.

Contrapressão
A contrapressão em um purgador reduz as capacidades do purgador, embora isso se torne perceptível em pressões a montante razoavelmente baixas. Mais importante, torna a ventilação do ar e a remoção do condensado mais difíceis na inicialização, o que pode levar a um controle errático ou golpe de aríete com equipamento de temperatura controlada.

Causas da contrapressão:

  • A pressão no final da linha - atmosférica ou a pressão do vaso / receptor no qual o condensado é descarregado.
  • Uma purga em nível baixo tem que trabalhar contra a “carga hidrostática” para empurrar o condensado para uma linha de retorno aérea. Uma elevação de 1m = aumento de 0,1 bar na contrapressão. Da mesma forma, uma elevação de 5 m é de 0,5 bar na altura da qual o purgador deve descarregar.
  • Resistência ao atrito do tubo, curvas, etc. ao fluxo de combustão de condensado, vapor e ar.


Uma planta com linhas cuidadosamente dimensionadas não tem com que se preocupar, no que diz respeito a uma linha de retorno comum para purgadores. Um pouco de pensamento pode percorrer um longo caminho para manter uma linha de retorno.

Pontos a serem seguidos com linhas de retorno comuns:

(a) As conexões reais, por exemplo, podem ser tês varridos em vez de tês quadrados. (Isso evitará a erosão do vapor instantâneo de alta velocidade e rajadas de água do purgador de descarga de explosão - balde invertido ou purgador termodinâmico).

(b) O condensado não deve ser descarregado em uma tubulação de retorno inundada. Um condensado bombeado retorna principal.

Resfrie o condensado, ou então... 
o condensado dos purgadores está na temperatura de saturação. A esta temperatura, a quantidade de braço do vapor instantâneo liberado no cano principal de baixa pressão tem um grande volume.

Isso empurra violentamente a água já presente para fora do caminho. Bolhas de vapor instantâneo vão ao longo do tubo, entram em contato com o condensado do resfriador ou com as paredes do tubo e desmoronam. Isso leva a um martelo de água.

Portanto, todo condensado deve ter a chance de esfriar um pouco e então ser liberado nas linhas de retorno.

  • Use uma bolsa de coleta de condensado generosa (como em um purgador de pressão balanceado termostático) que retém o condensado até que seja sub-resfriado.
  • Um purgador de flutuação de descarga contínua também faz o trabalho, pois um fluxo constante pode ser mais facilmente absorvido em uma linha inundada.
  • Uma perna de resfriamento sem retardo de 2-3 m a montante do purgador é outra opção. Ele pode fornecer volume de armazenamento para o condensado de forma que ele possa esfriar o suficiente antes da descarga.
  • Coletar todo o condensado dos purgadores em um receptor e, em seguida, bombeá-lo de volta é a solução ideal. É preciso lembrar que esses são apenas compromissos e a gravidade cair de um purgador para o receptor é sempre o objetivo.

Boas práticas de tubulação evitam o golpe de aríete em sistemas de vapor
Uma das reclamações mais comuns contra o calor do vapor é que um sistema às vezes desenvolve um ruído semelhante ao de um martelo, comumente conhecido como golpe de aríete. Isso pode ser muito chato. No entanto, pode indicar uma condição que pode produzir consequências graves, incluindo ventilações, purgadores, reguladores e tubulação danificados.

Existem dois tipos de golpes de aríete que podem ocorrer em sistemas de vapor.

  • Um tipo geralmente é causado pelo acúmulo de condensado (água) preso em uma parte da tubulação de vapor horizontal. A velocidade do vapor que flui sobre o condensado causa ondulações na água. A turbulência aumenta até que a água forme uma massa sólida, ou lesma, enchendo o cano. Esta lesma de condensado pode viajar na velocidade do vapor e atingirá o primeiro cotovelo em seu caminho com uma força comparável a um golpe de martelo. Na verdade, a força pode ser grande o suficiente para quebrar a parte de trás do cotovelo. O vapor fluindo em um sistema a 10.000 pés por minuto está viajando a mais de 160 quilômetros por hora. A porção de condensado é carregada pelo fluxo de vapor.
  • O segundo tipo de martelo d'água é, na verdade, a cavitação. Isso é causado pela formação de uma bolha de vapor ou sendo empurrada para um tubo completamente cheio de água. Conforme a bolha de vapor aprisionada perde seu calor latente, a bolha implode, a parede de água se junta novamente e a força criada pode ser severa. Essa condição pode esmagar as bolas flutuantes e destruir os elementos termostáticos nos purgadores. Cavitação é o tipo de golpe de aríete que geralmente ocorre em linhas de retorno úmido ou tubulação de descarga da bomba.

Um sistema de vapor com tubulação adequada não deve produzir golpe de aríete de nenhum dos tipos.

Guia de instalação da tubulação correta
O golpe de aríete nas linhas de vapor é normalmente causado pelo acúmulo de condensado.
Detalhes importantes de instalação para evitar golpe de aríete em linhas de vapor incluem o seguinte:

  • Os tubos de vapor devem ser afastados da caldeira em direção a uma estação de coletor de gotejamento. As estações de coletores de gotejamento devem ser instaladas à frente de quaisquer risers, no final do cano principal e a cada 300 a 500 pés ao longo da tubulação de vapor

  • Os coletores de gotejamento devem ser instalados antes de todas as válvulas reguladoras de vapor para evitar o acúmulo de condensado quando a válvula está na posição fechada.
  • Os filtros "Y" instalados nas linhas de vapor devem ter a tela e o bolsão de sujeira montados horizontalmente para evitar que a condensação se acumule na área da tela e seja carregada em pacotes quando ocorrer fluxo de vapor.
  • Todos os equipamentos que usam um regulador modulante de vapor no suprimento de vapor devem fornecer drenagem de condensado por gravidade dos purgadores de vapor. Devem ser evitados elevadores na linha de retorno.


Golpe de aríete nas linhas de retorno de condensado
Na maioria das instalações, o golpe de aríete nas linhas de retorno de condensado é causado pela formação e implosão de bolsas de vapor. Frequentemente, a causa é um aumento na linha de descarga de um purgador ou um purgador de alta pressão descarregando em uma linha de retorno úmido de baixa temperatura.

Uma elevação na linha de retorno após o purgador causará o golpe de aríete porque a temperatura do condensado que sai do purgador excede 100 °C. O condensado de alta temperatura pisca, causando a formação de bolhas de vapor. Conforme essas bolhas de vapor são empurradas para o condensado mais frio na tubulação de retorno, elas implodem e causam o golpe de aríete. O golpe de aríete normalmente piorará durante a inicialização devido ao condensado frio depositado na tubulação de retorno. Conforme a temperatura da linha de retorno aumenta acima de 100 °C, o martelo de água frequentemente para. Muitas aplicações industriais instalam elevadores para evitar a instalação de sistemas adicionais de retorno de condensado. Ao instalar um elevador, o sifão mais comumente utilizado é um sifão de balde invertido, uma vez que o projeto do balde aberto tolera um golpe de aríete moderado, que ajuda a isolar o sifão das forças do golpe de aríete e evita o refluxo de condensado quando o fornecimento de vapor é assegurado.

Quando um purgador descarrega em uma linha de retorno úmida, ocorrerá flashing. Novamente, essas bolhas de vapor implodem causando martelo de água. Esta condição é freqüentemente encontrada quando um coletor de gotejamento de alta pressão é conectado a uma linha de retorno bombeada com condensado de temperatura mais baixa. Antigos guias de vapor mostraram o uso de um tubo difusor para quebrar o condensado de alta temperatura e reduzir o tamanho das bolhas de vapor que ocorrem. A guia mostrava a soldagem de um tubo tangencialmente na linha de retorno e a perfuração de furos de 1/8 de polegada com pelo menos 1 polegada de distância. Outros métodos incluem o uso de um trocador de calor para combinar as duas temperaturas ou o uso de radiação de tubo de aleta para resfriar a descarga do purgador.

O método mais comum usado é instalar um tanque flash na descarga do coletor de gotejamento, permitindo que o condensado flashe a 100 °C e, em seguida, bombeando o condensado resfriado na linha de retorno comum.

Detalhes importantes de instalação para evitar esse tipo de golpe de aríete estão listados abaixo.

  • Sempre que possível, use linhas de retorno de gravidade. Linhas de retorno de tamanho adequado permitem que o condensado flua na parte inferior do tubo e o vapor instantâneo flua na parte superior do tubo. A parte superior também permite a ventilação eficiente do ar durante a inicialização do sistema.
  • O golpe de aríete pode ocorrer em linhas de descarga bombeadas. Uma unidade de condensado está bombeando condensado próximo à temperatura de saturação para uma operação horizontal aérea e, em seguida, cai em um tanque ventilado de alimentação da caldeira. Uma pressão negativa se desenvolve no tubo horizontal devido à queda da tubulação no receptor ventilado. Quando a pressão cai abaixo da temperatura de saturação, pode ocorrer o golpe de aríete. Uma queda vertical de 4 metros pode permitir que a condensação de 88 °C brilhe e cause o golpe de aríete. Esta condição pode ser corrigida criando uma contrapressão no ponto baixo ou instalando uma válvula de retenção de giro aberta para a atmosfera no tubo horizontal. A verificação do balanço será aberta, permitindo que o ar entre e a coluna vertical de água seja drenada.
  • Esta condição também pode ocorrer na linha de descarga da bomba de alimentação da caldeira de um desaerador ou unidade de pré-aquecimento. Em muitas instalações, as linhas de descarga passam por cima, uma válvula de retenção ou válvula reguladora é instalada perto da caldeira e uma válvula de retenção é instalada na descarga da bomba. Se a válvula de retenção na descarga da bomba não se mantiver firme, o condensado drena de volta para a unidade de alimentação da caldeira, permitindo que o condensado na descarga reflita. Uma bolsa de vapor se forma no ponto alto. O resultado é um golpe de aríete quando a bomba dá partida. Isso pode ser corrigido substituindo a válvula de retenção.


As pressões de condensação mais baixas no ponto de uso tendem a economizar energia. e também reduza a quantidade de vapor instantâneo gerado quando o condensado de drenos está descarregando em tanques de coleta de condensado ventilados.

É importante notar que se o condensado é continuamente despejado no lixo, talvez por causa do risco de contaminação, menos energia será perdida se a pressão de condensação for menor.

Condensado de retorno 
Para determinar como o condensado será devolvido, existem basicamente duas considerações:

1. Os coletores de retorno de condensado podem ser executados abaixo (em um piso inferior) do purgador de saída da serpentina para drenagem por gravidade e

2. O condensado deve ser levantado para tubulação aérea de retorno de condensado?

Se for possível passar o coletor de retorno abaixo da saída do purgador, este seria o método mais prático em relação ao fluxo de condensado. Com relação a outras questões, a queda da tubulação de descarga do purgador normalmente requer penetrações no piso.

Com o condensado caindo da descarga do purgador para o coletor de retorno, o projetista não precisa se preocupar com a falta de pressão de elevação. No entanto, se não houver alternativa a não ser devolver a sobrecarga de condensado, o projetista exigirá um ARI Steamline CRPS. bomba de condensado. Se for possível, combine o fluxo de dois ou mais purgadores direcionando um coletor de coleta e conduzindo-o para a bomba de condensado.

A bomba de condensado a vapor é um equipamento que permite que o condensado ou outros líquidos se acumulem, por gravidade, na câmara da bomba sob baixa pressão. O condensado é então bombeado para seu destino por vapor, ar ou pressão de gás inerte.

Levantando condensado para um plano superior
Existem forças contra as quais o CRPS deve trabalhar, para elevar o condensado. Primeiro, alguns termos.

  • Cabeça. A energia potencial do condensado em um determinado ponto é chamada de cabeça.
  • Cabeça de pressão. A pressão que o condensado em um tubo exerce no ponto.
  • Cabeça estática. Esta é a altura vertical do condensado do ponto de referência.


Fig. Uma queda estática de coluna de água de 10 metros = queda de pressão de 1 bar g ou 1 kg / cm 2 g.

Abaixo, o CRPS é necessário para bombear para um receptor contra uma altura de entrega estática de 20 metros, ou 2 bar g. É o enchimento de uma cabeça de 1 metro, ou 0,1 bar g. Esta altura de água acima da conexão de entrada fornece a energia para encher a câmara da bomba durante o ciclo de enchimento.


O ARI Steamline CRPS tem que trabalhar contra a altura de entrega de 20 m. Isso ocorre porque a pressão da cabeça de sucção não está presente no corpo da bomba durante o bombeamento e não tem efeito sobre a altura de entrega contra a qual a bomba deve operar.

Perda de carga de fricção. A energia perdida apenas ao tentar mover o condensado através do tubo.
Temos perdas por fricção através do tubo e dos vários acessórios de tubo. Portanto, pegamos um "comprimento equivalente" extra de acessórios para tubos. Isso é adicionado ao comprimento real do tubo, para fornecer o comprimento equivalente total.

Comprimento equivalente total = comprimento real do tubo + offittings de lenth equivalente

Na prática, os acessórios para tubos não são mais do que 10% adicionais do comprimento real do tubo.

Comprimento total equivalente = comprimento real + 10%


4. Dimensionamento de ar


5. Cálculos de queda de pressão
Solicite o documento SQC 202R1 do ARI Armaturen Steamline Quality Control.

6. Considerações sobre tubulação de vapor.
6A. Tubulação A
tubulação usada para vapor ou condensado é geralmente de dois tipos, ERW (solda por resistência elétrica) ou sem costura. Geralmente, ERW classe C é usada para condensado e tubos Sch40 sem costura são usados para aplicações de vapor.


6B. Flanges


6C. Curvas em U

Quando fazemos o ciclo das pressões na caldeira devido às variações na carga (o número de máquinas que usam vapor), a temperatura flutua. Quando a temperatura diminui, o vapor condensa e se torna vapor úmido. As curvas em U ajudam a reter o condensado para evitar o golpe de aríete.

Além disso, as temperaturas variáveis nos tubos de vapor expandem ou contraem as linhas. As curvas em U ajudam a absorver essa variação nos comprimentos dos tubos. Infelizmente, as curvas em U também reduzem a pressão. Portanto, temos que fazer um compromisso inteligente entre pressão e secura.