Pára a parokondenzátní systémy

Co je to pára?

Pára je plyn vznikající při přeměně vody z kapalného skupenství na plynné. Na molekulární úrovni je to stav, kdy dochází k přerušování vodíkových vazeb mezi molekulami H2O.

Jak pára pracuje?

Ve vodě (v kapalném skupenství) se molekuly H2O neustále spojují a rozpojují. Při zahřívání vody nicméně dochází k rychlejšímu přerušování vazeb mezi molekulami, než k jejich vytváření. Při dodání dostatečného tepla dojde nakonec k definitivnímu uvolnění některých molekul. Tyto „volné“ molekuly vytvářejí průhledný plyn nazývaný pára, přesněji suchá pára.

Suchá pára vs mokrá pára

V případě parních aplikací v průmyslu jsou často ve vztahu k páře používány dva termíny – suchá pára (nazývaná také sytá pára) a mokrá pára.
Suchá pára je pára, u které jsou všechny molekuly H2O v plynném skupenství. Suchá pára je průhledný plyn.
Mokrá pára je pára, u které část molekul odevzdala svou energii (skupenské teplo) a zkondenzovala do malých kapiček vody.
Vezměme si příklad s konvicí vroucí vody. Voda je nejdříve zahřívána pomocí varné plochy. Jak voda absorbuje více a více tepla, pohyb jejích molekul se zrychluje a začíná se vařit. Při dodání dostatečného množství energie (tepla) se část vody vypaří, což může znamenat zvětšení objemu až 1600 krát oproti vodě v kapalném skupenství.
Někdy je možné spatřit mlhu vycházející z hubice konvice. Tato mlha je příkladem toho, jak suchá pára při styku s chladnějším prostředím odevzdává část své energie (tepla) do okolí. Při dostatečném odevzdání tepla dochází k opětovnému obnovování vazeb mezi molekulami a lze ve vzduchu spatřit malé kapičky vody. Tato směs vody v kapalném skupenství (malé kapičky) a plynném skupenství (pára) se nazývá mokrá pára.
 

Pára jako zdroj energie

Pára hrála klíčovou roli v průmyslové revoluci. Zdokonalení parního stroje na začátku 18. století vedlo k velkému pokroku, například zkonstruování parní lokomotivy, parolodi a parního bucharu pro zpracovávání výkovků.
V současnosti spalovací motory a elektřina často nahradily páru jako zdroj energie. Nicméně pára je stále široce využívána v energetice a pro určité průmyslové aplikace.

Pára jako zdroj tepla (ohřevu)

Pára je v dnešní době nejpoužívanější jako médium pro přímý nebo nepřímý ohřev.

Přímý parní ohřev

Princip přímého parního ohřevu je založený na přímém kontaktu páry a ohřívaného produktu.
Níže uvedený příklad znázorňuje přípravu čínských knedlíčků v parní peci. Konstrukce s knedlíčky je umístěna přímo nad nádobou s vroucí vodou. Jak se voda vaří, pára stoupá konstrukcí a přichází do styku s knedlíčky. V tomto uspořádání jsou kombinovány dohromady kotel a parní nádoba.

Princip přípravy jídla v páře spočívá v tom, že pára přichází do přímého kontaktu s produktem. Skupenské teplo páry je předáváno přímo jídlu a kapičky vody vzniklé při kondenzaci dodávají potravině vlhkost.

V průmyslu je přímý parní ohřev často využíván pro vaření, sterilizaci, dušení, vulkanizaci a další aplikace.

Nepřímý parní ohřev

Princip nepřímého parního ohřevu je založený na tom, že pára a ohřívaný produkt nepřicházejí do přímého kontaktu. Tato metoda je v průmyslu široce používána, protože zajišťuje rychlý a rovnoměrný ohřev. Pro nepřímý ohřev jsou často využívány výměníky tepla.

Výhodou této metody oproti přímému ohřevu je, že kapičky vody vznikající kondenzací při ohřevu nekontaminují ohřívaný produkt. Pára může být tedy využívána v různých aplikacích, například rozpouštění, sušení, vaření a podobně.
Nepřímý ohřev je využíván v mnoha průmyslových odvětvích, například potravinářství, gumárenství, papírenství, výrobě kartonu, rafinaci ropy a petrochemii, zdravotnictví, farmaceutickém průmyslu a mnoha dalších

Principy fungování

Na této stránce si můžete prohlédnout animace fungování mnoha parních zařízení, jako jsou:

• Plovákové odvaděče
• Termodynamické odvaděče
• Termostatické odvaděče
• Zvedače kondenzátu
• Redukční ventily
• Cyklónové odlučovače (separátory)
• Nezamrzající ventily
• Odvzdušňovací ventily
• a další aplikace

U každého zařízení je také popsána jeho funkce krok za krokem.

COSPECT® - Nová generace zařízení pro kontrolu tlaku

Ventily COSPECT® jsou mnohem více než jen redukční ventily. Díky své unikátní konstrukci zajišťují vysoce přesnou, stabilní a spolehlivou kontrolu tlaku a navíc mají také:

• integrované sítko pro ochranu ventilu před mechanickým poškozením
• integrovaný cyklónový odlučovač (separátor) pro separaci kondenzátu z páry s až 98% účinností
• integrovaný odvaděč kondenzátu s volným plovákem pro okamžitý odvod kondenzátu

Ventily COSPECT® představují unikátní řešení 4 v 1. Kvalita, inovace, úspora.

Ventily COSPECT® jsou k dispozici v celé řadě verzí:

• Standardní verze redukčních ventilů COS-3, COS-16 a COS-21 pro páru
• Verze SCOS – kompaktní redukční ventil pro páru
• Verze ACOS – redukční ventil pro vzduch

Ventily COSPECT jsou i základem pro pneumatické regulační ventily CV-COS a elektropneumatické regulační ventily MC-COSR.

TLV® ToolBox

TLV ToolBox je aplikace pro mobilní telefony určená inženýrům, technikům a studentům zabývajícím se parními systémy, kteří vyžadují jednoduchý a rychlý přístup k různým typům výpočtů kdekoliv a kdykoliv. Applikace po stažení funguje plně v off-line režimu, není potřeba připojení k internetu.

V TLV ToolBox naleznete veškeré výpočty týkající se páry a kondenzátu, od rozvodu páry, přes velikosti ventilů a potrubí, až po různé teplotní výpočty a transport a rekuperaci kondenzátu. TLV ToolBox obsahuje také parní tabulky, kalkulátor konverze jednotek a mnoho dalšího.

Aplikace TLV ToolBox je zdarma ke stažení zde.

Separátory a jejich role v parním systému nebo v systému stlačeného vzduchu

U mnoha systému využívajících páru nebo stlačený vzduch je velmi důležité, aby používané médium bylo tak suché, jak je to jen možné.  Nicméně, nejedná-li se o přehřátou páru, tak každá v průmyslu běžně vyráběná pára obsahuje vlhkost, už když opouští kotel, a dále v systému postupně ztrácí teplo a kondenzuje. Instalované odvaděče kondenzátu zachytí a odvedou kondenzát nacházející se na spodní straně potrubí, ale nemohou odstranit párou strhávanou vlhkost. Dodávku suché páry tedy nezajistí jen instalace odvaděčů kondenzátu.

Navíc, při rychlostech proudění 10 m/s a vyšších mohou změny směru proudění anebo změny tlaku způsobit, že část kondenzátu plynoucí na spodní straně potrubí bude znovu stržena prouděním páry. Separace takového kondenzátu při rychlostech až 30 m/s je úkol pro odlučovače (separátory) kondenzátu.

Zde můžete najít nejen animace znázorňující koexistenci a vzájemné působení páry a kondenzátu v potrubí, ale také principy separace, příklady použití separátorů včetně systémů stlačeného vzduchu a příklad instalace separátoru.