Le condensat pétillant de startup
Au cours de la première heure après l'admission de la vapeur dans un échangeur de chaleur froid en PTFE, le condensat évacué du purgeur de vapeur est différent du condensat en régime permanent-. Il est rempli de bulles de vapeur-un mélange biphasé-de liquide et de vapeur flash. Le condensat semble bouillir à sa sortie du piège. Le bouillonnement est vigoureux pendant les 10-15 premières minutes, puis diminue progressivement. Après environ une heure, le condensat est un liquide clair monophasé contenant uniquement la fraction normale de vapeur de flash.
Ce comportement n'est pas un dysfonctionnement. Il s'agit du transitoire thermique normal lorsque l'échangeur de chaleur passe de la température ambiante à la température de fonctionnement. Le condensat biphasé-est une signature du processus d'échauffement-.
La dynamique thermique d'échauffement-
Lorsque la vapeur est admise pour la première fois dans un échangeur de chaleur froid en PTFE, la vapeur se condense rapidement sur les parois froides des tubes. Le taux de condensation est très élevé car la différence de température entre la vapeur (143 degrés pour 3 barg) et la paroi du tube froid (25 degrés) est importante. Le taux de condensation élevé produit un grand volume de condensat à ou près de la température de saturation.
Le condensat, à 143 degrés, s'écoule vers le purgeur de vapeur. Le purgeur évacue les condensats vers la conduite de retour des condensats atmosphériques. Le condensat à 143 degrés, soudainement dépressurisé à la pression atmosphérique, contient plus de chaleur sensible que l'eau à 100 degrés ne peut en contenir. La chaleur excessive transforme une partie du condensat en vapeur : la fraction de vapeur flash pour un condensat à 143 degrés est d'environ 8 %.
Pendant le réchauffement-le condensat est à la température de saturation maximale-aucun sous-refroidissement ne s'est encore développé car les parois des tubes se réchauffent encore. Le purgeur évacue un condensat presque saturé, produisant ainsi la fraction maximale de vapeur de flash. Le résultat est le condensat biphasé-.
| Phase d'échauffement- | Température du condensat | Fraction de vapeur instantanée | Apparence du condensat |
|---|---|---|---|
| 10 premières minutes | 140-143 degrés (proche de la saturation) | 8-9% | bouillonnement vigoureux ; deux-phases |
| 10-30 minutes | 130-140 degrés (développement d'un sous-refroidissement) | 5-7% | bouillonnement modéré |
| 30 à 60 minutes | 110-130 degrés (sous-refroidissement important) | 2-4% | Lumière bouillonnante |
| État stable | 90-110 degrés (sous-refroidissement complet) | 1-3% | Liquide clair |
Le développement du sous-refroidissement
À mesure que l'échangeur thermique se réchauffe, le condensat commence à refroidir en dessous de la température de saturation avant d'atteindre le piège. Le sous-refroidissement se produit parce que le condensat, lorsqu'il s'écoule le long des parois du tube, est en contact avec la paroi du tube qui est chauffée par la vapeur mais qui est également refroidie à l'extérieur par le fluide de procédé. Plus le condensat traverse le tube longtemps, plus il se développe sous-refroidi.
Le sous-refroidissement réduit la fraction de vapeur de flash. Après environ une heure, l'échangeur de chaleur atteint l'équilibre thermique, le sous-refroidissement est stable et l'évacuation du condensat est un liquide clair avec la fraction flash à l'état stationnaire.
L'implication opérationnelle
Le-condensat biphasé pendant le réchauffement-ne pose pas de problème. Il n'endommage pas le purgeur ni la tuyauterie de retour des condensats. Le système de retour des condensats est conçu pour la vapeur de flash-le flux biphasé-est la condition de service normale. Le purgeur gère la charge élevée de condensats au démarrage dans le cadre de sa capacité nominale.
Le comportement de préchauffage-exige cependant que la conduite de retour des condensats soit dimensionnée pour la charge flash de démarrage, et pas seulement pour la charge à l'état stable-. Le calcul du dimensionnement utilise le débit de condensat de démarrage et la fraction maximale de vapeur de flash comme condition de conception.
Résumé
Le condensat biphasé-au cours de la première heure de cuisson à la vapeur d'un échangeur de chaleur en PTFE constitue le transitoire de réchauffement normal-. Le taux de condensation élevé sur les tubes froids produit un condensat presque saturé, qui dégage plus de vapeur lorsqu'il est dépressurisé. À mesure que l'échangeur se réchauffe et que le sous-refroidissement se développe, la fraction flash diminue jusqu'à la valeur d'état stationnaire-. Le comportement est attendu et ne nécessite aucune action corrective. Le système de condensat est conçu pour les conditions de démarrage.
Une assistance technique pour la conception du système de condensat est disponible sur soumission du profil de réchauffement, des débits de condensat et du dimensionnement actuel de la conduite de retour.
