Optimieren Sie Ihre Anlagenleistung mit EBE Engineering

Identifizieren Sie mit EBE Engineering Möglichkeiten zur Energieeinsparung

Passen Sie Ihr System mit EBE Engineering an bewährte Praktiken an

Systematische Analysen und optimale Beratung zu Wechselwirkungen von Prozessen sind unser Anspruch

Behebt bestehende Probleme und beseitigt die mit konventionellen mechanischen Kondensatableitern verbundenen Ausfälle

Systemanalysen von EBE liefern schnelle Ergebnisse und zeigen zuverlässig Systemverbesserungen auf

Wie Venturidüsen funktionieren

Der ECOFLOW Venturidüsen-Kondensatableiter von EBE Engineering ist der zurzeit fortschrittlichste Venturidüsen-Kondensatableiter auf dem Markt.

Das komplett geflanschte Gussgehäuse wurde mithilfe von 3D-Modellierungs- und Gusssimulationssoftware entworfen, entwickelt und verfeinert. Auf Grundlage dieses Designs haben wir einen Venturidüsen-Kondensatableiter entwickelt, der die anspruchsvollen Bedürfnisse der Betreiber moderner Dampfanlagen voll und ganz erfüllt.

Der ECOFLOW-Kondensatableiter basiert auf einem modularen Konzept und deckt einen breiten Leistungsbereich ab, der von minimalen Kondensatanforderungen bei Leitungsentwässerungs- und Begleitheizungssystemen bis hin zu hohen Durchflussmengen und variablen Lasten bei Prozessheizungsanwendungen reicht.

Bevor wir das Funktionsprinzip des Venturidüsen-Kondensatableiters erläutern, ist es wichtig, zwei grundlegende Unterschiede zu herkömmlichen mechanischen Ableitern zu verstehen.

Venturidüsen-Kondensatableiter leiten das Kondensat kontinuierlich ab.
Es gibt keine physische Dichtung in dem Ableiter, da er keine mechanischen Verschlussmechanismen beinhaltet.

Inbetriebnahme 1

Wenn ein Ventil in einem Dampfsystem geöffnet wird, strömt Dampf in die Rohrleitungen oder die Wärmetauscheranlage. Die Geschwindigkeit des Dampfes in den Rohrleitungen variiert je nach Dampfdruck und Sättigungsgrad. Höherer Druck und höhere Temperatur, wie z. B. bei überhitztem Dampf, führen zu einer höheren Dampfgeschwindigkeit. Typischerweise liegen die Dampfgeschwindigkeiten bei Mitteldruckanwendungen zwischen 25 und 40 m/s.

Während der ersten Anlaufphase werden Luft und nicht kondensierbare Gase effizient durch die Venturidüse des Ableiters entlüftet. Ein wichtiger Punkt ist, dass diese Gase leicht entweichen können, da der Ableiter nicht abgedichtet ist.

Inbetriebnahme 2

Wenn die gesamte Luft und die nicht kondensierbaren Gase durch den Venturidüsen-Kondensatableiter ausgestoßen werden, nähert sich der Sattdampf der Düse. Sobald das Hauptventil geöffnet wird, tritt der heiße Dampf in die Rohrleitung oder die Wärmetauscheranlage ein. In einem Dampfsystem treten immer Energieverluste in Form von Kondensat auf. Der Temperaturunterschied zwischen dem heißen Dampf und den kalten Wänden der Rohrleitung oder des Wärmetauschers führt dazu, dass der Dampf Wärmeenergie verliert und teilweise kondensiert. Dadurch wird der Wärmeenergiegehalt des Dampfes (Enthalpie) reduziert und er beginnt gesättigter (nass) zu werden.

Inbetriebnahme 3

Wenn sich der Dampf der Düse nähert, wird er zunehmend gesättigt, was dazu führt, dass sich an allen freiliegenden kühleren Oberflächen Kondensat bildet. Normalerweise befindet sich ein Kondensatableiter an der tiefsten Stelle im Dampfsystem, so dass das Kondensat zu dieser Stelle abfließen kann. Sobald der Dampf die Düse erreicht, beginnt er, das Kondensat durch die Öffnung auszustoßen.

Am Ein- und Ausgang der Düse liegt eine Druckdifferenz vor. Dies ist der Punkt, an dem das Energiesystem (der Dampf) auf das Abwassersystem (das Kondensat) trifft. Zwischen der Dampfdichte und der Kondensatdichte besteht eine etwa 1000fache Differenz. Dieser massive Dichteunterschied bedeutet, dass die Dampfphase effektiv vor dem Eindringen in die Düsenöffnung gehindert wird. Das Kondensat hoher Dichte bewegt sich ebenfalls langsam, typischerweise mit 10 - 15 m/s.

Betriebslast 4

Der Inbetriebnahmezustand dauert an, bis das System einen stabilen Zustand erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt haben sich alle Komponenten der Rohrleitung oder der Wärmetauscheranlage auf einer konstanten Temperatur stabilisiert. Es wird keine zusätzliche Energie benötigt, um ihre Temperatur über das Umgebungsniveau hinaus zu erhöhen. Folglich sind die Wärmeverluste im System jetzt ausschließlich auf die vom Prozess benötigte Wärme zurückzuführen.

In der Praxis bedeutet dies, dass die anfallende Kondensatmenge deutlich geringer ist als bei der Inbetriebnahme. Die Düsenöffnung bleibt mit Kondensat gesättigt, aber die Dampfphase beginnt sich ihr zu nähern. Wenn sich der Dampf der Öffnung nähert, steigt die Temperatur des Kondensats in Düsennähe.

Betriebslast 5

Eine Nahaufnahme der Düse zeigt, wie das Kondensat durch die Öffnung in den Venturisektor strömt. Im Betriebszustand ist das durch die Öffnung strömende Kondensat sehr nahe an der Dampfphase. Das bedeutet, dass die Temperatur des Kondensats nahezu gleich ist wie die des Dampfes. Da das Kondensat sehr heiß ist, enthält es große Mengen an Energie. Diese Energie versucht sich zu verbrauchen, aber da sie unter dem Druck des Dampfes steht und in der Öffnung gedrosselt wird, kann sie dies nicht tun.

Sobald sie die Öffnung durchströmt und in den breiteren Sektor der Düse gelangt, kann sich die im Kondensat enthaltene Energie entladen. Diese Energieentladung erfolgt in Form von Nachverdampfung, sogenanntem „Flash-Dampf“. Die Menge des erzeugten „Entspannungsdampfes“ ist proportional zur Druckdifferenz über die Öffnung. Je größer der Druckunterschied, desto stärker die Nachverdampfung. Bei einem Differenzdruck von 1bar werden etwa vier Prozent des Kondensats in Flash-Dampf umgewandelt; bei 10bar steigt der Prozentsatz auf sechzehn Prozent.

Betriebslast 6

Die Düsenöffnung im Detail:

Kondensat strömt bei 100 % Last durch die Öffnung. Sie kann die zwei- bis dreifache Betriebslast bei der Inbetriebnahme aufnehmen, wenn das Kondensat abgekühlt ist.
Mit abnehmender Kondensatmenge vermischt sich der heiße Dampf mit dem heißen Kondensat.
Der Dampfanteil des Kondensats steigt mit abnehmender Last. Diese zweiphasige Vermischung ist turbulent, aber innerhalb der Düse begrenzt.
Bei einer weiteren Verringerung der Betriebslast wird mehr Dampf zugeführt, und das Kondensat beginnt, sich an den Wänden der Düse abzusetzen. Es ist noch in der Düse zurückgehalten, da das Kondensat den gesamten Durchmesser vor dem Abfluss in die Kondensatleitung blockiert.
In diesem Stadium ist die turbulente Zweiphasenströmung in der Düse größer als die laminare Strömung des Kondensats. Das Kondensat am Austritt hat nun die höchste Temperatur und enthält die meiste Energie. Der Druck des Entspannungsdampfes ist hier am höchsten und mit dem Druck des Frischdampfes vergleichbar. Durch die Geometrie der Düse entsteht ein lokaler Gegendruck, der die abfließende Kondensatmenge reduziert. Die Kondensatmenge nimmt zu und die Düsenöffnung durchläuft die Stufen 4, 3 und 2 in umgekehrter Reihenfolge. Zwischen den Stufen 2 und 3 führt der Temperaturgradient in der Öffnung zum Druck des Flashdampfes zu einer Reduzierung des Durchsatzes. In der Praxis wechselt die Venturidüse ständig zwischen den Zuständen 1-5.
Wenn die Öffnung überdimensioniert ist, kann die Kondensatmenge am Auslass nicht den gesamten Durchmesser blockieren und der Systemdampf beginnt in die Kondensatleitung zu entweichen.*
Die Austrittsmenge des Systemdampfes nimmt zu, wenn die Kondensatmenge abnimmt.*

*Typisch für eine einfache Blendeneinrichtung, aber nicht für Venturidüsen-Kondensatableiter

Dauerbetrieb 7

Wie bereits erwähnt, führen Venturidüsen-Kondensatableiter das Kondensat kontinuierlich ab. Der Austritt aus der Öffnung schwankt zwischen kontinuierlicher Kondensatableitung (ähnlich wie Wasser aus einem Wasserhahn) und Entspannungsdampf, der die Geschwindigkeit des abfließenden Kondensats reduziert und das Kondensat effektiv gegen den Austritt sperrt. Dieser Prozess ist selbstregulierend, und wenn der Prozess durch ein Regelventil geregelt wird, folgt der resultierende Flash-Dampfdruck dem geregelten Hauptdampfdruck.