蒸汽中的空氣為什么排除困難

如果蒸汽中混有空氣，蒸汽在換熱器表面冷凝后，空氣就會(huì)積聚并逐漸形成空氣保溫層，阻止熱量傳遞。

蒸汽中的空氣總效應(yīng)就是降低了傳熱效率，而一些關(guān)鍵制程不希望出現(xiàn)這種情況，甚至使制程無(wú)法達(dá)到所要求的溫度。

在許多制程中，要求達(dá)到一定的溫度才能使產(chǎn)品產(chǎn)生一定量的化學(xué)和物理變化。例如滅菌器必須到某一溫度才能達(dá)到滅菌效果，蒸汽內(nèi)出現(xiàn)空氣就會(huì)成為一個(gè)問題，因?yàn)閴毫Ρ淼膲毫︼@示通常會(huì)誤導(dǎo)人們對(duì)蒸汽溫度的正確推斷。

由于蒸汽和空氣混合在一起途徑如果是由于蒸汽管道冷卻形成真空而吸入空氣，則空氣成分與大氣成為相同，以氮?dú)鉃橹鳌Ｔ?0barg以內(nèi)，在相同壓力下，氮?dú)馀c氧氣形成的混合空氣中的比純凈蒸汽的密度要大（27:18）。此時(shí)蒸汽中的空氣表現(xiàn)為典型的惰性氣體性質(zhì)和狀態(tài)。

而由鍋爐給水除氧不足形成的蒸汽中的氣體會(huì)有不同，由于二氧化碳與氧氣在水中溶解率遠(yuǎn)大于氮?dú)猓?000倍），蒸汽中不凝性氣體的成分會(huì)有不同，空氣的集聚狀態(tài)和流動(dòng)也會(huì)不盡相同。

一般而言，空氣等不凝性氣體在蒸汽中的位置和狀態(tài)等不相同。因而空氣等不凝性氣體的收集、分離、捕捉和排放的設(shè)計(jì)模型也不盡相同。

當(dāng)蒸汽主管中的空氣通常被蒸汽攜帶至管道末端，只要在蒸汽主管末端頂部安裝排氣閥即可。

當(dāng)進(jìn)入較大的蒸汽空間，比如夾層鍋和滅菌釜等設(shè)備，空氣團(tuán)的形成往往與冷凝速度相關(guān)，越快冷凝的空間，隨著蒸汽的冷凝，越容易形成空氣團(tuán)。與預(yù)測(cè)不一致的是，測(cè)試發(fā)現(xiàn)空氣集聚也發(fā)生器換熱器死區(qū)，比如蒸汽進(jìn)口的最遠(yuǎn)端。

當(dāng)盤管和加熱容器有一個(gè)相對(duì)較小的通道時(shí)，蒸汽進(jìn)入后就像一個(gè)活塞一樣推動(dòng)空氣前進(jìn)直至換熱管的末端。

對(duì)于板式換熱器、波紋管換熱器，等增大換熱面積和紊流，但空氣的相對(duì)分散，不容易積聚，要采用入口排空和疏水閥輔助排空來(lái)盡可能排除空氣。

在換熱器中，如果存在冷凝水集聚或水封，空氣一定會(huì)在液面之上，比如典型的滾筒加熱，蒸汽的流動(dòng)方向和流動(dòng)狀態(tài)使得空氣狀態(tài)更加復(fù)雜。這就更不利于空氣的收集與排放，外部設(shè)計(jì)不保溫的氣體集聚罐，有利于把滾筒內(nèi)的空氣在熱虹吸作用下 排出排放。

同樣的道理，安裝位置較低的疏水閥可以排除空氣，但由疏水閥的工作方式可知，冷凝水會(huì)在疏水閥的進(jìn)口形成水封，有時(shí)會(huì)阻止空氣到達(dá)疏水閥。可能需要在蒸汽空間內(nèi)冷凝水平面之上安裝排氣閥。

如果疏水閥后的冷凝水管道有一個(gè)較高的提升，滿溢的管道就會(huì)對(duì)疏水閥和排空氣閥產(chǎn)生背壓，排除空氣的能力就會(huì)降低，尤其是在啟動(dòng)階段，排空氣閥內(nèi)置在疏水閥內(nèi)也是一樣的。由蒸汽空間的形狀和蒸汽的進(jìn)口位置可知，預(yù)期設(shè)計(jì)中，大部分空氣都會(huì)經(jīng)由冷凝水出口排出。所以最好疏水閥和排空氣閥的排放管不要有較高的提升。

普遍上，蒸汽使用設(shè)備的一少部分空氣將會(huì)通過疏水閥中的內(nèi)置排空氣閥或旁通閥和冷排出。剩下的大部分空氣可能會(huì)積聚在設(shè)備的某一處，形成一個(gè)冷區(qū)，最終該處就不能加熱，也可能會(huì)引起設(shè)備的變形。

采用獨(dú)立熱靜力排氣閥、溫控排空閥、和氣體集聚罐、疏水閥等設(shè)計(jì)可以有效排除蒸汽系統(tǒng)中的空氣。

及時(shí)有效排除空氣，對(duì)蒸汽的換熱效率有時(shí)會(huì)有關(guān)鍵性的影響，空氣排除的設(shè)計(jì)考量在設(shè)計(jì)蒸汽系統(tǒng)時(shí)，必須引起重視。