Điều khiển áp suất hơi nước: Giải pháp tối ưu cho hệ thống nhiệt công nghiệp

MỤC LỤC

Tại sao cần đo áp suất trong các ứng dụng gia nhiệt?

Trong Kiểm soát nhiệt độ, chúng tôi đã giới thiệu các vấn đề khiến việc đo nhiệt độ của sản phẩm trở nên khó khăn và giải thích cách chúng ảnh hưởng đến quá trình kiểm soát nhiệt độ.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét phương pháp tránh những phép đo nhiệt độ phức tạp này. Thông thường, hơi nước được sử dụng trong các ứng dụng gia nhiệt thông thường là hơi bão hòa. Một đặc điểm quan trọng của hơi nước bão hòa là nhiệt độ của nó luôn được xác định bởi áp suất. Các ứng dụng gia nhiệt bằng hơi nước tận dụng đặc điểm này bằng cách điều khiển áp suất hơi để kiểm soát nhiệt độ.

Nói cách khác, bạn có thể đặt hơi bão hòa ở nhiệt độ cần thiết mà không cần đo nhiệt độ của nó.

Các biện pháp phòng ngừa liên quan đến đo áp suất

Một mối quan tâm đối với người dùng hơi nước có thể là liệu việc đo áp suất hơi có gặp phải vấn đề tương tự như đo nhiệt độ hay không.

Trong không gian kín, áp suất là như nhau dù đo ở vị trí nào và đồng hồ hiển thị thay đổi áp suất ngay lập tức. Do đó, các vấn đề đi kèm với đo nhiệt độ như số đọc nhiệt độ khác nhau tùy vị trí đo và độ trễ đo hiếm khi xảy ra khi đo áp suất. Nhờ vậy, bằng cách kiểm soát áp suất hơi nước, bạn có thể kiểm soát chính xác nhiệt độ của nó.

Tuy nhiên, người dùng cần lưu ý những điểm sau khi kiểm soát áp suất hơi bão hòa:

Đảm bảo buồng hơi của bộ trao đổi nhiệt chỉ chứa hơi nước
Ngăn ngừa mất áp suất

Đặc biệt, điểm đầu tiên là điều kiện tiên quyết, do đó nước ngưng tụ hình thành trong buồng hơi cần được xả nhanh chóng. Ngoài ra, nếu có khí khác ngoài hơi nước (như không khí) trong buồng, hơi nước sẽ không đạt nhiệt độ bão hòa mong muốn do vấn đề áp suất riêng phần, vì vậy cần đảm bảo không có khí khác lọt vào buồng. Vấn đề này được giải thích chi tiết trong bài “Các vấn đề nhiệt độ do không khí gây ra”.

Với điểm thứ hai, nếu có trở lực lớn quá mức ở điểm đo áp suất, áp suất có thể giảm đáng kể tại thiết bị, khiến nhiệt độ hơi nước cũng giảm theo. Người dùng cần chú ý đến những điểm này.

Áp suất giống nhau ở bất cứ nơi nào nó được đo trong một không gian kín và các thay đổi được truyền ngay lập tức. — *Áp suất giống nhau ở mọi vị trí đo trong không gian kín và thay đổi được truyền tải ngay lập tức.*

Trong không gian kín, áp suất không khác nhau theo vị trí và đồng hồ hiển thị thay đổi áp suất tức thì. Nếu bị mất áp suất, nhiệt độ hơi nước sẽ giảm.

Nhiệt độ hơi nước giảm khi có sự sụt giảm áp suất. — *Nhiệt độ hơi nước giảm khi áp suất giảm.*

Khi sử dụng hơi nước trong ứng dụng gia nhiệt, cần lưu ý tổn thất áp suất. Khi áp suất hơi giảm do lực cản từ đường ống dài, hẹp hoặc uốn cong, nhiệt độ sẽ giảm tương ứng với mức giảm áp suất. Do đó cần tìm cách khắc phục vấn đề này, chẳng hạn bằng cách kiểm soát áp suất gần thiết bị.

Thiết bị có thể kiểm soát áp suất hiệu quả

Tiếp theo, hãy xem xét các ví dụ cụ thể về thiết bị kiểm soát áp suất hơi.

Rất khó đo trực tiếp nhiệt độ tấm vật liệu mỏng trong quá trình vật liệu chuyển động liên tục. Tuy nhiên, nếu mối quan hệ giữa tải gia nhiệt (trong trường hợp này là chiều rộng tấm, độ dày, nhiệt dung riêng, độ ẩm trong hơi, tốc độ cuốn của thiết bị…) và diện tích truyền nhiệt (đường kính cuộn, góc tiếp xúc với cuộn…) không đổi, bạn có thể gia nhiệt đồng đều bằng cách cung cấp nguồn nhiệt có nhiệt độ không đổi. Khi các điều kiện đã được thiết lập và hiệu chỉnh phù hợp, ví dụ trong quá trình chạy thử, việc kiểm soát áp suất hơi và đạt được sản xuất ổn định trở nên dễ dàng.

Vì bề mặt truyền nhiệt quay và sản phẩm di chuyển liên tục nên rất khó đo nhiệt độ. Nếu áp suất hơi có thể cố định trong quá trình vận hành, bạn có thể điều khiển chỉ bằng van giảm áp mà không cần thiết bị đo khác như van điều khiển nhiệt độ, van điều khiển hoặc cảm biến nhiệt độ. Điều này giúp cấu hình thiết bị đơn giản và đáng tin cậy.

Ngoài bộ trao đổi nhiệt dạng trống nêu trên, các thiết bị/quy trình khác kiểm soát hơi nước bao gồm: nồi hấp như máy lưu hóa và máy tiệt trùng, nơi sản phẩm có thể được đặt trong bình áp lực; hoặc máy ép nhựa, nơi khó đo nhiệt độ bề mặt truyền nhiệt và sản phẩm sau khi đóng máy ép. Ngoài ra còn có các quy trình kiểm soát nhiệt độ khác có thể được điều chỉnh bằng áp suất.