Buhar Tüketen Cihazlarda Kondens Tahliyesi Sorunları (Stall) ve Çözüm Yöntemleri

Normal şartlarda kondens tahliyesi, geleneksel buhar kapanları ile P₁ > P₂ olduğu sürece yapılabilir ve şunlarla garanti altına alınır; yüksek fark basıncı, dolum ağzı yüksekliği ile atmosfere tahliye, sürekli çalışmada yüksek karşı basınca sahip olmayan tesisat, daha yüksek bir noktaya kaldırılmayan kondens, kondens tarafında kontrollü ısı değiştirici kullanımı.

Şekil-I: Normal durumda bir kontrole sahip olmayan proseste geleneksel kondens tahliyesi

Şekil-I: Normal durumda bir kontrole sahip olmayan proseste geleneksel kondens tahliyesi

Buhar tarafında bir kontrole sahip proseslerde kondens boşaltma problemleri nedenleri şunlardır; kapanan kontrol vanası nedeniyle basınç düşümü, sıra dışı bir durumda ısı değiştirici içinde vakum oluşması, kesikli çalışma, değişken kondens yükü, P₁’in P₂‘nin altında düşmesiyle sistemde ‘stall’ durumu oluşması, kondensin boşaltılamaması ve ısı değiştirici içine dolması.
Not: Stall kelimesi; hız kaybedip düşme, durağan hale gelme, durma anlamına gelmektedir.
 Şekil-II: Normal durumda bir kontrole sahip proseste geleneksel kondens tahliyesi
Şekil-II: Normal durumda bir kontrole sahip proseste geleneksel kondens tahliyesi

Buhar tarafında kontrollü proseste kondensin geri gelmesi durumunda, kondens boşaltılamaz veya kaldırılamaz; statik yükseklik nedeniyle buhar kapanı önünde yetersiz basınç ve yüksek karşı basınç ile P₁ ≤ P₂ olduğunda ‘stall’ durumu oluşabilir. Kondens boşaltılamaz ve ısı değiştirici içine dolar (su bloğu), sistem kontrol dışına çıkar. Koç darbesi riski nedeniyle ısı değiştirici zarar görebilir.

Şekil-III: Bir kontrole sahip proseste kondens tahliyesi sorunu 
Şekil-III: Bir kontrole sahip proseste kondens tahliyesi sorunu

Aşağıda Şekil-IV’te ısı değiştirici sisteminde ikincil devredeki akışkanın istenen sıcaklığa çıkarılabilmesi için buharın gereken seviyede geçmesi kontrol vanasının tam açılması ile sağlanmaktadır. Bunun sonucu olarak buhar kapanının kondensi tahliye edebilmesi için gereken fark basıncı oluşturulabilmektedir.
 Şekil-IV: Bir kontrole sahip proseste normal kondens tahliyesi durumu (kontrol vanası açık durumda)
Şekil-IV: Bir kontrole sahip proseste normal kondens tahliyesi durumu (kontrol vanası açık durumda)

Aşağıda Şekil-V’te ısı değiştirici sistemi, ikincil Şekil-V: Bir kontrole sahip proseste kondens tahliyesi sorunu (kontrol vanası neredeyse tamamen kapalı durumda)devredeki akışkanı istenen sıcaklığa çıkarmıştır. Sistem, çok fazla buhar girişine ihtiyaç duymamakta ve kontrol vanasını neredeyse tamamen kapalı konuma getirmektedir. Bunun sonucu olarak buhar kapanı, kondensi tahliye etmeye yetecek fark basıncına sahip olmadığı için kondens geri gelmekte ve kondens uzaklaştırılamamaktadır. Bu da ısıl verimsizliğe ve koç darbesi sonucu ısı değiştiricinin zarar görmesine yol açabilmektedir.
 
Şekil-V: Bir kontrole sahip proseste kondens tahliyesi sorunu (kontrol vanası neredeyse tamamen kapalı durumda)

‘Stall‘ problemi çözümü; itici basınçlı CONLIFT mekanik kondens pompası ile kondensin kaldırılarak tahliye edilmesi sonucu gerçekleştirilir. Karşı basınç ile itici basınç arasındaki fark maksimum 2 bar, dolum ağzı yüksekliği ise minimum 600 mm olması önerilir.

CONLIFT şamandıra kontrollü kondens pompası (elektriksiz), akışkanları düşük seviyeli bir noktadan düşük basınçla daha yüksek bir noktadaki daha yüksek basınca sahip alanlara ve tesisatlara kaldırmak için kullanılır. Gaz fazındaki akışkanların itici basıncı kullanılarak (taşıma ilkesi) gerçekleştirilir. itici basınç için akışkan; buhar, sıkıştırılmış hava, inert gaz (örn. azot)
Atmosfere açık sistemler; pompa havayı atmosfere gönderir, kondens basınçsızdır ve havalığa sahip bir toplayıcıya toplanır. Pompa önündeki kondens basıncı, pompa çıkışındaki karşı-basıncı aştığında uygulanmamalıdır.
Atmosfere kapalı sistemler; egsoz hattı tesisat içine döndürülerek dengelenmiştir (toplayıcı veya ısı değiştirici çıkışı). Manometre basıncından vakuma ve tam tersi değişken basınç koşulları oluştuğunda,  buhar alanı (ısı değiştirici) tahliye edilir. Pompa önündeki kondens basıncı, pompa çıkışındaki karşı-basıncı aşabilir. Vakum durumunda buhar ve diğer akışkanların buharlarından kondensin uzaklaştırılabilir.

Atmosfere açık pompa sistemleri – toplayıcı

Tahliye döngüsü esnasında, kondens pompa içine akmayabilir. Tahliye döngüsü esnasında, kondens yükü için tampon olarak toplayıcı gerekli olabilir. Değişik tahliye noktalarından kondens ve flaş buhar toplanabilir. Çok sayıda kullanıcıdan gelenler tahliye edilebilir. Flaş buhar ve gazlar havalık ile tahliye edilir. Kondens yer çekimi etkisi ile pompaya akar. Minimum doldurma ağzı yüksekliği göz önünde bulundurulmalıdır ve pompa performansı için bu durum önemlidir.

Aşağıdaki tabloda önerilen ölçüler bulunmaktadır:
Pompa çapı    DN 25/25    DN 40/40    DN 50/50    DN 80/50
Toplayıcı hacmi    65 Litre    65 Litre    80 Litre    80 Litre
Taşma    DN 40    DN 50    DN 65    DN 80
Toplayıcı için havalık    DN 50    DN 65    DN 80    DN 100
Pompaya gelen kondens hattı    DN 25    DN 40    DN 50    DN 80
Pompadan sonra kaldırma hattı    DN 25    DN 40    DN 50    DN 50
Pompa egzos hattı    DN 25    DN 25    DN 25    DN 25
İtici basınç hattı    DN 15    DN 15    DN 15    DN 15

Tablo-I: Toplayıcı ve bağlantılar önerilen ölçüler

Pratik öneriler
Pompaya gelen kondens hattı, kısa ve anma çapı pompa giriş çapından ufak olmamalıdır. Dolum kafası yüksekliği: CONLIFT'in taban seviyesinden toplayıcının çıkışına ve ısı değiştiriciye tanımlanmış bir yüksekliktir. Yer çekimi ile hidrostatik basınç, pompa içine kondens akışına izin verilmesi ve giriş çek vanasının açılması için gereklidir. Daha büyük dolum ağzı mesafesi pompa debisini arttırır. Pompadan sonra kaldırma hattı, kısa ve anma çapı pompa çıkış çapından ufak olmamalıdır. Aksi halde uzun dönüş hatlarında sürtünme kayıpları göz önünde bulundurulmalıdır.

Doğru kondens pompasının seçimi

Doğru pompa çapı seçimi için gereken veri; toplam karşı basınç (kondens basıncı + kaldırma yüksekliği + boru hattı sürtünme kaybı), itici basınç, akışkan, gereken akış miktarı (kondens yükü), dolum ağzı yüksekliği.
Çapın belirlenebilmesi için  4’te 3’ünün bilinmesi gerekir. İtici basınç toplam karşı basınçtan maks. 2 bar büyük olmalıdır.

Şekil-VI: Atmosfere açık sistem kondens pompası istasyonu şeması  
Şekil-VI: Atmosfere açık sistem kondens pompası istasyonu şeması

Örnek seçim, açık sistem - kısa kondens hattı
Kaldırma yüksekliği (H2): 10 m
Kondens dönüş hattı içindeki basınç (4): 0,5 bar(g)
Boru hattı sürtünme kaybı: ihmal edilebilir (kısa kondens hattı)
İtici basınç (pT): 6,0 bar(g)
İtici akışkan: doymuş buhar
Kondens yükü: 1.800 kg/saat
Dolum ağzı yüksekliği (H1): 1.000 mm
Toplam karşı basınç: pG = 10 m x 0,0981 bar/m +  0,5 bar(g) =  1,48 bar(g)
Sonuç: DN40/40
Alternatif: DN 50/50

İtici basıncın 2,5 bar’a düşümü ile talep edilen kondens tahliyesi gerçekleştirilmektedir. Tablo-II’den tahliye kapasiteleri kontrol edilebilir.

Tablo-II: CONLIFT kondens tahliye kapasiteleri

 
Tablo-II: CONLIFT kondens tahliye kapasiteleri

Aşağıda Tablo-III’te 1.000 litre kondens başına karşı basınca bağlı CONLIFT’in ihtiyaç duyduğu buhar tüketimi görülebilir.

Tablo-III: Pompalanan akışkanın 1.000 litresi basına tükettiği itici akışkan miktarı

 
Tablo-III: Pompalanan akışkanın 1.000 litresi basına tükettiği itici akışkan miktarı