模溫機膨脹油箱的作用及如何設(shè)計
在使用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)的模溫機(也稱為油溫機)中,都會配置一個膨脹油箱,這油箱的作用是什么呢?在設(shè)計膨脹油箱的時候需要注意哪些地方呢?
在模溫機加熱系統(tǒng)中,膨脹油箱的設(shè)計和使用是整個系統(tǒng)成功運行的一個很重要的參數(shù),正確設(shè)計安裝和維護膨脹油箱有利于延長導(dǎo)熱油的壽命,同時也間接保護了加熱器、熱油泵及其它設(shè)備部件,正確設(shè)計安裝的膨脹槽能解決傳熱系統(tǒng)長周期運行中的許多問題。
模溫機膨脹油箱的作用及如何設(shè)計可參考以下因素:
一、可儲備從常溫加熱到工況溫度后導(dǎo)熱油膨脹的總量,經(jīng)驗告訴我們一般導(dǎo)熱油1℃其體積約膨脹0.07~0.09%。例如導(dǎo)熱油由常溫20℃加熱到320℃其體積可膨脹高達30%,所膨脹出的量全部由該槽容納以防溢油。?
二、膨脹槽安裝高度是基于必須大于泵的氣蝕余量和導(dǎo)熱油工作狀態(tài)下的飽和蒸汽壓,又高于zui高用熱點,三、膨脹槽應(yīng)安裝在導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的zui高處,否則膨脹用熱單元的導(dǎo)熱油充不上去,如果強制讓導(dǎo)熱油充上去,膨脹槽將要冒頂。?
四、為了防止導(dǎo)熱油高溫氧化,據(jù)規(guī)定在正常使用中膨脹槽溫度不得高于70℃,因為溫度高于70℃后導(dǎo)熱油的氧化將會加劇。導(dǎo)熱油的氧化速度與溫度有直接的關(guān)系,在70℃以下與空氣接觸氧化不明顯,在超過70℃后可發(fā)生氧化反應(yīng),而且溫度越高,氧化速度越快,氧化速率成幾何倍數(shù)增加,導(dǎo)熱油就會很快壞掉,堵塞管路。防止膨脹槽高溫的手段主要是膨脹槽不能保溫,膨脹管管徑一定要按規(guī)定設(shè)計不能太粗,且膨脹槽至導(dǎo)熱油系統(tǒng)的zui高處不能過低,亦既是說油氣分離器和膨脹槽之間的膨脹管相對而言要合適,有利于導(dǎo)熱油散熱,當(dāng)然該膨脹管更不能保溫,甚至該管線采用帶有散熱性能好的翅片管效果更佳。?
五、膨脹槽可起到排氣、補油和脫水等多種功能。
1、當(dāng)導(dǎo)熱油裝入系統(tǒng)時需要把系統(tǒng)內(nèi)的空氣趕出去,在開工正常運行后,隨著運行周期的延長,導(dǎo)熱油會產(chǎn)生裂解氣(如氫氣、甲烷、乙烷、乙烯......等),這些氣體隨時應(yīng)通過油氣分離器和膨脹管排到膨脹槽,這一排放分離的過程比較容易是因為導(dǎo)熱油(密度 800kg/m3)和這些氣體(空氣密度1.3kg/m3,混合石油氣密度18-30kg/m3)之間的密度差太大的原因。為了防止氣阻,膨脹管的安裝一般不采用小于或等于90°的彎頭,通常用于大于 90°的慢彎連接管。這樣既解決防止氣阻產(chǎn)生,又能消除金屬設(shè)備管路熱應(yīng)力。
2、補油:導(dǎo)熱油使用一段時間以后,自然損耗5~10%/年,需要補加,膨脹槽液位降低后用補油泵從低位槽向膨脹槽補加到正常液位,工作溫度時<2/3的液位屬正常,否則應(yīng)懷疑設(shè)計安裝和操作是否有誤,在生產(chǎn)過程中任何情況下膨脹槽不應(yīng)沒有液位。
3、脫水:因新安裝的設(shè)備經(jīng)過水壓試驗后有殘留水,循環(huán)油泵夾套冷卻水漏入,導(dǎo)熱油桶漏入雨水……等原因,使系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)熱油含水,導(dǎo)熱油在開工升溫時(100~150℃)水突然汽化(汽化后常壓下膨脹量為800多倍),造成油泵抽空,膨脹槽噴油,無法繼續(xù)升溫和正常操作,為此在開工初期導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)必須進行脫水,脫水是一個比較棘手的問題,為了處理好這一過程首先需搞清脫水*的條件:溫度100~150℃,掌握升溫速度和蒸發(fā)量,具有較大的蒸發(fā)面和空間,有足夠的壓力將油輸送到膨脹槽,排氣口不宜過小。
六、鑒于膨脹槽的重要性應(yīng)設(shè)有雙套液位(低位報警、玻璃液面計),為了防止導(dǎo)熱油氧化,需有惰性氣體密封方法,如不具備此條件可將溢流管直插入低位儲槽液面以下,形成液封(亦稱冷封阱)達到與空氣中氧氣隔絕的目的。導(dǎo)熱油壽命將成倍延長。
其實在模溫機的使用過程中,膨脹油箱并不參與加熱,其主要作用還是體現(xiàn)在補充導(dǎo)熱油及排氣脫水等作用上。