ออกแบบดีแอเรเตอร์และระบบน้ำป้อนหม้อไอน้ำ

1. เครื่องมือนี้ตอบอะไร

การออกแบบระบบน้ำป้อนหม้อไอน้ำเป็นงานเดียวที่มีหลายขั้นต่อเนื่อง — สมดุลน้ำ → ไอน้ำ pegging ที่ดีแอเรเตอร์ → ขนาดถัง → ภาระปั๊ม → NPSHa → สายหมุนเวียนขั้นต่ำ. หน้านี้ให้ผลของขั้นก่อนป้อนขั้นถัดไปอัตโนมัติ และเน้นจุดที่พลาดบ่อยที่สุดคือ NPSHa

2. สมการที่ใช้

สมดุลมวลและพลังงานของดีแอเรเตอร์ (แก้พร้อมกัน):

ไอน้ำ pegging ควบแน่นเป็นน้ำป้อน จึงต้องนับเป็นมวลด้วย — ถ้าคิดแค่สมดุลพลังงาน มวลจะไม่ปิด และคำตอบผิดราวเท่ากับปริมาณไอน้ำ pegging เอง. h_f คือเอนทาลปีของน้ำอิ่มตัว, h_g ของไออิ่มตัว

เฮดของปั๊มน้ำป้อน (ρ ต้องเป็นของน้ำร้อน):

NPSHa (Crane TP-410) — และสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวอยู่ที่จุดอิ่มตัว:

ในสมการนี้ h_f คือเฮดสูญเสียในท่อดูด (ไม่ใช่เอนทาลปี)

ปริมาตรถังและเวลาที่ใช้ได้จริง (ถังแนวนอนคิดจากพื้นที่ส่วนโค้งวงกลม):

3. ทำไมความดันดีแอเรเตอร์ไม่ช่วย NPSHa

• น้ำอยู่ที่จุดอิ่มตัว — ดีแอเรเตอร์ต้มน้ำที่ความดันใช้งานเพื่อไล่ก๊าซ น้ำที่ออกจากถังจึงอยู่ที่ T_sat (อุณหภูมิอิ่มตัว) ของความดันนั้นพอดี ความดันไอจึงเท่ากับความดันถังเสมอ
• สองพจน์หักล้างกันหมด — (P_vessel − P_v)/ρg = 0 เสมอ. เพิ่มความดันถังจาก 0.35 เป็น 3 bar g ก็ยังได้ NPSHa เท่าเดิม เพราะน้ำร้อนขึ้นตามไปด้วย
• เหลือแค่สองตัวแปร — ความสูง z (ยกดีแอเรเตอร์) และความเสียดทานท่อดูด h_f (ขยายท่อ / ลดฟิตติ้ง) — เหตุผลที่ดีแอเรเตอร์ตั้งบนโครงสูง และท่อดูดปั๊มน้ำป้อนออกแบบให้ความเร็วต่ำ (ทั่วไป 0.5–1.0 m/s)
• กรณีชั่วขณะสำคัญกว่าที่คิด — เมื่อความดันถังวูบลงขณะโหลดแกว่ง น้ำยังร้อนเท่าเดิมชั่วขณะหนึ่ง NPSHa จึงหายไปเท่ากับ ΔP/ρg พอดี — ปั๊มน้ำป้อนจึง cavitate ตอนโหลดสวิงทั้งที่คำนวณสภาวะคงที่ผ่าน

4. สิ่งที่หน้านี้ไม่คำนวณ

• ค่าออกซิเจนตกค้างที่ทำได้จริง — ≤ 7 ppb เป็นเป้าหมายตาม ASME/ABMA ที่ระบบ vent ต้องทำให้ได้ ไม่ใช่ผลลัพธ์. ประสิทธิภาพการไล่ออกซิเจนขึ้นกับถาด / สเปรย์ และภาระ O₂ ขาเข้า ซึ่งไม่ได้จำลอง
• อัตรา vent เป็นค่าจากผู้ผลิต (vendor heuristic) ไม่ใช่ผลจากหลักการพื้นฐาน — ระบุไว้บนการ์ด R2
• การออกแบบภายในดีแอเรเตอร์, เคมีสารกำจัดออกซิเจน, ความหนาผนังถัง (ใช้ ASME VIII) และพลวัตของระดับ / ความดันขณะหม้อไอน้ำทริป
• เส้นโค้งของปั๊มจริง — เฮดที่จุดอัตราไหลขั้นต่ำใช้ตัวคูณ 1.15 ของเฮดที่จุดใช้งาน ควรยืนยันกับเส้นโค้งผู้ผลิต

5. เมื่อไรไม่ควรใช้

• หม้อไอน้ำแบบ once-through / supercritical — สมมติฐานดรัมอิ่มตัวใช้ไม่ได้ (ความดันดรัมจำกัดไว้ ≤ 210 bar g)
• ระบบที่ดึงไอ pegging จากเฮดเดอร์อื่น — ใส่ความดันเฮดเดอร์นั้นแทนความดันดรัมในการ์ดความต้องการไอน้ำ
• การวิเคราะห์พลวัตขณะหม้อไอน้ำทริปหรือสูญเสียคอนเดนเสทฉับพลัน — หน้านี้คิดสภาวะคงที่ พร้อมกรณีชั่วขณะสองกรณี (ระดับต่ำสุด และความดันวูบ)
• ผลเป็นการประมาณการออกแบบเบื้องต้น — ต้องตรวจสอบโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบก่อนสั่งซื้อหรือก่อสร้างจริง