TABLE DES MATIÈRES
DÉFINITION DU DÉSURCHAUFFEUR
Le désurchauffeur est utilisé pour effectuer le processus de désurchauffe qui consiste à réduire la température de la surchauffe et à ramener la vapeur à un état saturé. Un désurchauffeur joue le rôle contrairement à celui d'un surchauffeur. Dans la plupart des désurchauffeurs, la température du fluide de sortie est à moins de 3 degrés de la température de saturation. Il existe également des cas où la température de refoulement est supérieure à 3 degrés de température de saturation.
Dans les centrales électriques, le rôle de la surchauffe est important et donc surchauffeurs sont fortement recommandés. Lorsque la température de la vapeur est supérieure à la température de saturation, l'état de la vapeur est appelé surchauffée. Dans cet état, le liquide et la vapeur ne sont pas en équilibre et peuvent être analysés à partir des cartes d'équilibre.
La vapeur surchauffée est préférée lors du transfert de chaleur d'une source à une autre car elle agit comme un isolant tandis que la vapeur saturée est nécessaire pour les processus de transfert de chaleur. Dans les procédés de production d'électricité, il existe un besoin à la fois d'isolation thermique et de transfert de chaleur, et ceci est respectivement réalisé en utilisant des procédures de surchauffe et de désurchauffe utilisant des surchauffeurs et des désurchauffeurs.
La température de la vapeur surchauffée est abaissée à l'aide d'un échangeur de chaleur qui utilise un liquide de refroidissement pour abaisser la température de la vapeur surchauffée et est appelé désurchauffeur. Dans la plupart des désurchauffeurs, le fluide utilisé pour abaisser la température de la vapeur surchauffée est le même que celui de la vapeur. L'eau est le fluide utilisé comme fluide caloporteur dans le cas de la vapeur surchauffée.
TYPES DE DÉSURCHAUFFEUR
Les désurchauffeurs sont principalement de deux types, à savoir un surchauffeur à contact direct et un surchauffeur à contact indirect qui sont expliqués en détail ci-dessous :
1. Désurchauffeur à contact indirect : Dans ce type de désurchauffeur, le fluide caloporteur n'entre pas en contact direct avec la vapeur surchauffée. Ici, le réfrigérant utilisé sera un liquide ou un gaz qui peut s'écouler à travers un côté de l'échangeur de chaleur tandis que les vapeurs surchauffées passent à travers l'autre côté. La chaleur de la vapeur surchauffée passe dans le liquide de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur.
Un exemple de ce type de processus est l'échange de chaleur entre l'air qui est utilisé comme fluide caloporteur et le fluide chaud qui traverse les serpentins où l'air n'entre pas en contact direct avec le fluide surchauffé, mais la chaleur est transférée du fluide à l'air par contact indirect ou mode d'échange thermique par convection.
Dans ces types de désurchauffeurs, le débit de fluide caloporteur ou la pression d'entrée de la vapeur surchauffée peut être utilisé pour contrôler la température de la vapeur désurchauffée. Il n'est pas possible de contrôler le débit de vapeur surchauffée dans ces types de procédés.
2. Direct contact désurchauffeur : Dans ce type de surchauffeur, la vapeur surchauffée entre en contact direct avec le liquide de refroidissement. Habituellement, le liquide de refroidissement utilisé pour abaisser la température de la vapeur surchauffée est la forme liquide de la vapeur. L'eau est utilisée dans la plupart des cas comme liquide de refroidissement pour la vapeur surchauffée.
Dans un surchauffeur direct, une quantité mesurée de réfrigérant est ajoutée au surchauffeur en utilisant le processus de mélange dans lequel le réfrigérant se mélange à la vapeur. Une fois qu'il traverse le désurchauffeur, le liquide de refroidissement quitte ou s'évapore du mélange en absorbant la chaleur de la vapeur surchauffée. De cette façon, la température de la vapeur surchauffée est abaissée.
La quantité de liquide de refroidissement à ajouter au processus est calculée en fonction de la température de la vapeur sortant du désurchauffeur. La température de la vapeur du désurchauffeur serait réglée au-dessus de 3 degrés de la température de saturation. Il est essentiel dans de tels cas de maintenir constante la pression de la vapeur surchauffée.
SCHÉMA DE TUYAUTERIE DU DESURCHAUFFEUR | TUYAUTERIE DE SURCHAUFFAGE
La tuyauterie du désurchauffeur est complexe. Lors de l'installation d'une canalisation de désurchauffeur, les mesures de précaution suivantes doivent être suivies
- Lorsque le même collecteur donne naissance à deux ou plusieurs vannes de régulation, il convient de s'assurer qu'il n'y a pas d'instabilité d'entrée due aux changements de pression.
- Le tuyau installé en amont de la vanne de régulation doit être droit et avoir une longueur 6 fois supérieure au diamètre d'entrée du corps de tuyau.
- En aval de la vanne, il est suggéré de ne pas remonter l'alignement de la tuyauterie pour éviter la collecte des condensats.
- De plus, il est également recommandé de protéger la sonde de température avec une isolation là où des soufflets ou des vannes sont présents.
BOBINES DE DÉSURCHAUFFAGE
Les serpentins de désurchauffeur, en particulier le type sans pack, ont une conception tube à tube. Dans ce type de conception, l'eau s'écoule à travers le tube intérieur qui a une double paroi et le réfrigérant s'écoule à travers l'espace annulaire entre les parois tube à tube. La structure alvéolée du tube intérieur favorise un meilleur transfert de chaleur par unité de longueur et de surface unitaire. De plus, les convolutions offertes par les bobines favorisent la turbulence qui contribue également à l'augmentation de l'efficacité thermique. Le taux de transfert de chaleur est amélioré avec de l'eau et du réfrigérant dans un agencement à contre-courant.
RÉSERVOIR TAMPON DÉSURCHAUFFEUR
Dans les appartements résidentiels ou les maisons, un réservoir tampon de désurchauffeur est un réservoir dans lequel l'eau du pipeline s'écoule dans le chauffe-eau. L'eau est préchauffée par le désurchauffeur connecté au ballon tampon avant d'être envoyée au chauffe-eau. Réduisant ainsi la charge sur le chauffe-eau.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU DESURCHAUFFEUR
Le désurchauffeur ou le désurchauffeur à vapeur fonctionne sur le principe du refroidissement par évaporation selon lequel l'eau liquide qui est pulvérisée sur les vapeurs surchauffées entraîne son refroidissement. D'autre part, la chaleur absorbée par le liquide de refroidissement l'aide dans le processus d'évaporation. La chaleur est obtenue à partir de la vapeur surchauffée via un transfert de chaleur par convection. À la suite de ce processus, la vapeur qui sort du désurchauffeur est à une température plus basse.
Dans une centrale avec désurchauffeur, l'accumulation d'eau près des côtés de l'équipement peut se produire en raison de son fonctionnement continu. Un jet d'eau chaude peut être utilisé pour éliminer l'eau accumulée. La pulvérisation d'eau chaude est maintenue à une température proche de la température de saturation de la vapeur à la sortie de l'équipement.
CONCEPTION DES SURCHAUFFEURS À VAPEUR
La conception et le dimensionnement du surchauffeur à vapeur dépendent de plusieurs exigences, certaines étant moins sévères tandis que d'autres ont un impact plus important sur le bon fonctionnement du désurchauffeur. Pour garantir que le désurchauffeur fonctionne à un niveau optimal, les facteurs suivants doivent être pris en compte avec soin :
1. Assurez-vous qu'une quantité appropriée de refroidissement est disponible, c'est-à-dire ΔTvapeur
2. Mesurez le débit précis d'eau de pulvérisation requis (Fvaporiser/ Fvapeur)
3. Assurez-vous de la faible différence entre la vapeur et la température de saturation (Tvapeur - Tsaturation)
4. Plage fixe de débits de vapeur surchauffée
5. Plage fixe de débits de liquide de refroidissement ou d'eau pulvérisée
6. Hauteur de pression du spray de liquide de refroidissement
7. Facteurs affectant l'installation du désurchauffeur
Ces exigences sont généralement satisfaites dans des applications telles que le réchauffeur de température, le processus de dérivation dans les turbines et lors du traitement de la vapeur pour l'exportation. Un modèle physique doit être mis en place pour le processus de pulvérisation, d'évaporation et d'atomisation de la désurchauffe. Les règles importantes à suivre pour le dimensionnement et le choix du désurchauffeur sont les suivantes :
1. Il convient de s'assurer que la taille des gouttelettes est inférieure à 250 microns dans toutes les conditions de fonctionnement.
2. La pénétration des gouttelettes de pulvérisation doit être comprise entre 15 et 85 pour cent du diamètre du tube. Ceci afin d'éviter l'impact qui peut se produire. C'est le résultat de l'eau froide frappant la surface de corps chauds ou de métaux ou de surfaces.
CONCEPTION DE LA BUSE DE PULVÉRISATION DU DESURCHAUFFEUR
Une buse de pulvérisation de désurchauffeur aide à contrôler la surchauffe en régulant l'eau de refroidissement qui sera pulvérisée à travers les buses de la conception. Il se compose généralement d'une vanne de régulation d'eau qui aide à atteindre une température de départ désurchauffée contrôlée et une perte de charge négligeable. Le Kv /Cv valeur et le nombre de buses qui est d'environ 6 à 9 seront calculés en fonction des conditions du processus.
VANNE DE CONTRLE DU DESURCHAUFFEUR
Le désurchauffeur est utilisé pour effectuer le processus de désurchauffe qui consiste à réduire la température de la surchauffe et à ramener la vapeur à un état saturé. Une vanne de régulation du désurchauffeur aide à contrôler la température et la pression en ajustant les ouvertures de la vanne en fonction de la température de saturation.
DÉSURCHAUFFAGE RÉFRIGÉRATION
Dans un système de réfrigération, l'énergie du processus de condensation d'un système de réfrigération est laissée à l'environnement ambiant ou évacuée vers un dissipateur thermique. Cette énergie pourrait être utilisée de manière efficace pour le chauffage de l'eau ou le chauffage des pièces. Pour récupérer la chaleur perdue, l'installation d'un désurchauffeur est fortement recommandée afin de minimiser la perte de déchets.
L'emplacement d'un désurchauffeur dans un système de réfrigération se situe entre le compresseur et le condenseur pour utiliser l'énergie du réfrigérant surchauffé. Pour utiliser la chaleur perdue, un échangeur de chaleur séparé doit être installé dans lequel l'eau peut être chauffée en utilisant l'énergie du gaz surchauffé.
La différence de température entre la décharge du compresseur et la température de condensation du réfrigérant donnera la quantité disponible de surchauffe. Dans le cas où il n'y a pas besoin d'eau chaude, ce système peut être contourné et le condenseur doit avoir la puissance ou la capacité de condensation requise.
Étant donné que l'eau est le fluide couramment utilisé dans les désurchauffeurs, il y a de fortes chances qu'un entartrage se produise car, à mesure que la température augmente, il est difficile de dissoudre le calcaire ou le carbonate de calcium qui est le composant principal de l'entartrage. La température admissible de l'eau pour limiter l'entartrage serait comprise entre 65 et 700C. En outre, l'utilisation d'eau dure augmente également les risques d'entartrage. Dans de tels cas, il est recommandé d'utiliser un flux à co-courant pour éviter les risques de température élevée.
DÉSURCHAUFFEUR GÉOTHERMIQUE | DÉSURCHAUFFEUR DE FOUR À EAU
Un désurchauffeur, également appelé désurchauffeur de chaudière à eau ou désurchauffeur géothermique, aide à réduire les coûts de chauffage de l'eau et de chauffage des pièces. L'excès de chaleur qui est absorbé pendant les étés est utilisé pour chauffer l'eau. En hiver, la chaleur disponible via un désurchauffeur est à un coût bien inférieur à celui d'un chauffe-eau domestique standard.
La chaleur qui est rejetée est utilisée dans un surchauffeur à eau chaude dans le désurchauffeur. Il est recommandé d'avoir un réservoir tampon ou un pré-réservoir qui aiderait à préchauffer l'eau.
POMPE DE SURCHAUFFAGE
Dans le chauffage de l'eau domestique ou domestique à l'aide de désurchauffeurs, la chaleur des étés est utilisée pour chauffer l'eau. Il est essentiel d'avoir une pompe de désurchauffe qui aiderait à pomper l'eau vers les réservoirs tampons avant qu'elle ne soit disponible pour le processus de désurchauffe. En hiver, la chaleur disponible via un désurchauffeur est à un coût bien inférieur à celui d'un chauffe-eau domestique standard.
Il est essentiel de noter si le dimensionnement de la pompe est approprié pour le chauffage. Le désurchauffeur utilise l'énergie thermique qui est retirée alors que son objectif principal est de refroidir la pièce.
COT DU DÉSURCHAUFFEUR
Le coût du désurchauffeur pouvant être installé à des fins résidentielles est très abordable et coûte environ 1350 XNUMX $ environ. Pour l'installation d'un désurchauffeur, il est indispensable d'avoir une pompe à chaleur qui est incluse dans le coût total qui est mentionné. UN pompe à chaleur avec un coefficient de performance de valeur 4 permettrait d'économiser 75%, ce qui est un excellent investissement en ce qui concerne le chauffe-eau résidentiel ou domestique.
DESURCHAUFFEUR ET ATTEMPERATEUR
Un désurchauffeur est utilisé pour éliminer la chaleur présente dans la surchauffe, réduisant ainsi la température de la surchauffe proche de la température de saturation ou en dessous. Un attemperator est utilisé pour réguler la température de la vapeur de la chaudière. Un désurchauffeur est généralement situé en aval de la chaudière où de la vapeur saturée serait utile. Alors qu'un attemperator est alloué à proximité de la chaudière où des températures élevées pourraient avoir un impact sur les murs ou les surfaces qui, à leur tour, auraient un impact sur le fonctionnement du processus.
DÉSURCHAUFFEUR VENTURI | DÉSURCHAUFFEUR TYPE VENTURI
Les désurchauffeurs Venturi ou désurchauffeurs annuels aident à réduire la température de la vapeur surchauffée en la mettant en contact direct avec l'eau. Ici, le refroidissement par évaporation a lieu. Ils peuvent être utilisés dans différentes conditions environnementales et peuvent être installés verticalement ou horizontalement. Lorsqu'ils sont installés verticalement, il y a une augmentation substantielle du rapport de réglage.
Ces types de surchauffeurs évitent l'accumulation d'eau, qui ne se vaporise pas, ce qui est un inconvénient majeur de la plupart des désurchauffeurs. Ici, les gouttelettes d'eau qui ne se vaporisent pas seront renvoyées dans la région à haute température où elles seront complètement vaporisées.
L'avantage d'utiliser les désurchauffeurs Venturi est qu'ils peuvent être installés verticalement ou horizontalement. De plus, ils sont construits avec des matériaux lourds et ne comportent aucune pièce mobile qui pourrait interférer avec leur bon fonctionnement. Ils sont généralement utilisés dans le contrôle des températures de fluide qui sont envoyés à l'évaporateur ou utilisés dans les échangeurs de chaleur notamment à l'entrée pour réduire les dimensions et le coût.
DÉSURCHAUFFEUR GNL
Dans un système de réfrigération au propane, l'eau est utilisée pour la condensation du propane après l'étape de compression. Il est recommandé d'utiliser deux désurchauffeurs au propane qui fonctionnent sur le même principe qui est de réduire la température de la vapeur surchauffée. Un tel système devrait également être équipé de 6 condenseurs au propane en orientation parallèle. Les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes sont généralement utilisés dans ce type de système.
QUESTIONS ET RÉPONSES D'ENTREVUE FRÉQUEMMENT POSÉES
1. Comment fonctionne un désurchauffeur dans une chaudière ? | Fonction de désurchauffeur dans une chaudière
Les désurchauffeurs sont utilisés dans les chaudières pour réduire la température de la vapeur surchauffée qui est produite dans le surchauffeur pour la production d'électricité. Le désurchauffeur aide à abaisser la température élevée de la vapeur à des températures basses qui aideront à effectuer en toute sécurité l'autre opération du processus. La température de la vapeur surchauffée est contrôlée en mettant la vapeur en contact direct ou indirect avec un fluide caloporteur. L'eau injectée est ensuite laissée s'évaporer.
Les deux principales raisons d'abaisser la température de la vapeur sont les suivantes :
1. L'équipement en aval est conçu pour gérer des températures plus basses, il est donc essentiel d'abaisser la température de la vapeur.
2. S'assurer qu'une température contrôlée est maintenue pour les processus nécessitant une température spécifique.
2. Pourquoi un désurchauffeur de vapeur installé après une turbine et quelle est la fonction d'un condenseur de surface installé après lui ?
Un désurchauffeur à vapeur est utilisé pour abaisser la température de surchauffe en mettant la surchauffe en contact direct ou indirect avec un fluide caloporteur.
La vapeur surchauffée perd une partie de sa chaleur dans la turbine mais pas la totalité. Le reste surchauffe qui, lorsqu'il est exposé à une pression inférieure, entraîne des gouttelettes d'eau entraînées qui se transforment en vapeur, ce qui provoque des coups de bélier et d'autres conditions.
Le travail est terminé à l'aide du condenseur de surface qui élimine toute la vapeur du point d'entrée et en dessous de la saturation afin que la vapeur soit condensée puisse être utilisée à d'autres fins, notamment le recyclage vers la chaudière ou d'autres processus d'extraction de charge.
3. Comment la désurchauffe de la vapeur dans les surchauffeurs et les réchauffeurs d'une centrale à vapeur est-elle considérée comme une perte d'efficacité ?
Dans un désurchauffeur, la chaleur de la vapeur n'est pas utilisée et contribue en tant que chaleur résiduelle qui doit être récupérée par des systèmes intégrés. De plus, la température de la vapeur à la sortie du désurchauffeur est plus basse qu'auparavant. Il en résulte donc une perte d'efficacité.
Pour les systèmes avec réchauffage, la chaleur obtenue à partir du charbon ou de tout autre combustible est toujours inférieure à la chaleur disponible pour la vapeur. Un réchauffeur ne peut jamais atteindre un rendement de 100 %. En conséquence, l'efficacité disponible sera multipliée par l'efficacité réelle, ce qui réduira la valeur d'efficacité.
4. Quelle quantité d'eau faut-il pour désurchauffer la vapeur ?
La quantité d'eau requise dans un désurchauffeur dépend de la quantité de surchauffe ou des degrés de température qui doivent être abaissés et dépend de la pression du collecteur de vapeur. Il peut être calculé à l'aide d'un bilan enthalpique dans lequel la somme de l'enthalpie de la vapeur et de l'eau est égale à la chaleur présente dans le flux de sortie. Pour effectuer ce calcul, un tableau de vapeur serait pratique.
Puisque la capacité calorifique de la vapeur et la chaleur de vaporisation est respectivement de 0.5 BTU/lbf et 1000 XNUMX BTU/lbf, la quantité d'eau nécessaire à la désurchauffe serait inférieure à la quantité que l'on pourrait deviner. L'eau utilisée pour le désurchauffeur doit être déminéralisée pour éviter toute accumulation de solides dans le désurchauffeur.
Bref, la quantité d'eau nécessaire à la désurchauffe de la vapeur surchauffée dépend de la température de la vapeur et des degrés de température à abaisser.
5. Comment fonctionne un système de désurchauffe détendeur dans une centrale thermique ?
Dans un système de désurchauffe à réduction de pression, également connu sous le nom de système PRDS, la qualité de vapeur requise en quantité, température et pression spécifiques est libérée. La vapeur utilisée dans ce système est soit de la vapeur fraîche, soit de la vapeur purgée. Ce processus est réalisé en utilisant de l'eau de température qui est obtenue à partir de l'eau de condensation. Les deux fluides sont mélangés à des mesures contrôlées pour obtenir la vapeur à une pression et une température spécifiques.
6. Qu'est-ce qui empêche un surchauffeur d'être endommagé par la chaleur avant qu'une chaudière ne produise de la vapeur ?
La raison pour laquelle le surchauffeur n'est pas affecté par la chaleur est que la vapeur qui traverse le surchauffeur refroidit les surfaces métalliques et d'autres pièces, réduisant ainsi les dommages au surchauffeur.
7. Quelle est la vitesse maximale de l'eau à travers la buse de pulvérisation pour le désurchauffeur ?
La vitesse maximale de l'eau à travers la buse est d'environ 46 à 76 mètres par seconde. La turbulence est notée comme étant faible lorsque la vitesse minimale de l'eau est faible, de sorte que des gouttelettes d'eau sont suspendues à la vapeur et tombent.
8. Bilan énergétique du désurchauffeur
Il peut être calculé à l'aide d'un bilan enthalpique dans lequel la somme de l'enthalpie de la vapeur et de l'eau est égale à la chaleur présente dans le flux de sortie. Pour effectuer ce calcul, un tableau de vapeur serait pratique.
Hvapeur + Hd'eau = Qflux de sortie
9. à quoi sert un désurchauffeur dans un surchauffeur ?
Les désurchauffeurs sont utilisés dans les chaudières pour réduire la température de la vapeur surchauffée qui est produite dans le surchauffeur pour la production d'électricité. Le désurchauffeur aide à abaisser la température élevée de la vapeur à des températures basses qui aideront à effectuer en toute sécurité l'autre opération du processus.
10. Éteignez le désurchauffeur en hiver
Il est recommandé d'éteindre le désurchauffeur pendant l'hiver car il y a des chances d'absorber la chaleur de la canalisation transportant l'eau chaude, réduisant ainsi l'efficacité du système pour chauffer la maison pendant les hivers.
Pour avoir une meilleure compréhension des Désurchauffeurs, il est recommandé de lire la suite Souperréchauffeurs
Je m'appelle Veena Parthan, j'ai terminé ma maîtrise en génie thermique. Je travaille en tant qu'ingénieur d'exploitation et de maintenance solaire pour le secteur solaire britannique. J'ai plus de 5 ans d'expérience dans le domaine de l'énergie et des services publics. J'ai un profond intérêt pour les énergies renouvelables et leur optimisation. J'ai publié un article dans les actes de la conférence AIP qui est basé sur Cummins Genset et son optimisation des flux.
Pendant mes heures libres, je m'engage dans la rédaction technique indépendante et j'aimerais offrir mon expertise sur la plateforme LambdaGeeks. En dehors de cela, je passe mes heures libres à lire, à pratiquer des activités sportives et à essayer de devenir une meilleure personne.
Au plaisir de vous connecter via LinkedIn –
Bonjour cher lecteur,
Nous sommes une petite équipe chez Techiescience, travaillant dur parmi les grands acteurs. Si vous aimez ce que vous voyez, partagez notre contenu sur les réseaux sociaux. Votre soutien fait une grande différence. Merci!