Конденсатовідвідник є важливою сполучною ланкою між системою споживання пара і конденсатною мережею. Основним завданням конденсатовідвідників є ефективне видалення конденсату і повітря з парових систем і установок без втрат пара.
Конденсатовідвідники поділяються на три основні групи:
Біметалевий конденсатовідвідник складається з наступних частин:
Принцип роботи біметалевого конденсатовідвідника заснований на властивості термопружності біметалевих шайб. Біметал складається з двох пластин металу з різним коефіцієнтом температурного розширення. Верхня пластина має більший коефіцієнт температурного розширення, ніж нижня.
На Мал. 2.1 показані дві біметалеві шайби в холодному стані, причому вони розташовуються одна до одної сторонами з меншим коефіцієнтом температурного розширення. При нагріванні вони згинаються в протилежних напрямках (Мал. 2.2). Чим вище температура, тим сильніше деформація.
 |
 |
| Мал. 2.1: Біметалеві шайби в холодному стані | Мал. 2.2: Біметалеві шайби в нагрітому стані |
На шток затвора (6) біметалевого конденсатовідвідника збирається пакет з декількох одна на одну попарно зібраних біметалевих шайб (3). Біметалеві пластини лежать плоско і затвор (4) повністю відкритий. Повітря і конденсат які поступають в конденсатовідвідник відводяться під дією перепаду тиску між паровою і конденсатною мережею. При нагріванні від гарячого конденсату біметал прогинається і пакет пластин (3) розширюється. Якщо температура підіймається на кілька градусів вище температури насичення, то затвор (4) під дією розширення біметалевих пластин притискається до сідла (5) і перекриває протік через конденсатовідвідник.
Мал. 3: Принцип роботи біметалевого конденсатовідвідника
Таким чином, розширення біметалевих шайб не просто впливає на закриття конденсатовідвідника, а ще й довго утримує затвор (4) в закритому стані при температурі насичення.
У закритому стані на затвор (4) діє сила, створювана тиском системи, яка намагається його відкрити. Щоб утримати затвор (4) в закритому стані, біметалевий пакет (3) повинен мати у своєму розпорядженні зусилля закриття, яке більше сил, що діють на його відкриття. По мірі охолодження конденсату зусилля на закриття також зменшується. Після досягнення певної температури, тиск з системи долає зусилля від закриття пакета біметалевих пластин і затвор (4) відкривається.
Більшість біметалевих конденсатовідвідників налаштовуються таким чином, що при досягненні температури нижче температури кипіння на 15 °K вони відкриваються, а при досягненні температури меншої на 5 °K температури насичення знову закриваються.
По мірі охолодження конденсату в конденсатовідвіднику, при якому зусилля на відкриття починає долати зусилля від биметалла на закриття, затвор відкривається. Для подальшого відкриття конденсат повинен продовжувати охолоджуватися. Оскільки це відбувається не завжди, конденсат видаляється з високою швидкістю через малий перетин між затвором і сідлом. Ця надкритична швидкість призводить до порізів на сідлі і затворі (кавітаційна ерозія), в результаті чого затвор не в змозі забезпечувати герметичність закриття. Щоб уникнути цього, в сучасних біметалевих конденсатовідвідниках застосовується комбінований термостатичний і термодинамічний принцип регулювання. Затвор конденсатовідвідника виконаний не в формі простої кулі, а в формі кегля. Якщо затвор починає відкриватися, то вихідний потік конденсату діє на кегель. Завдяки високій швидкості потоку через малий прохідний перетин спонтанно збільшується тиск за затвором. Кегль діє як поршень і відкриває затвор на повний хід штока.
Зі збільшенням температури конденсату, біметалеві шайби вигинаються сильніше і затвор починає закриватися. У відповідності з термодинамічним принципом Бернуллі, швидкість потоку в проході між сідлом і кеглем збільшується зі зменшенням його перетину. Тиск в зоні за затвором знижується і конденсат, який випаровується після кегля, розвантажує шток, що сприяє переміщенню його в сторону закриття. Затвор закривається і залишається закритим до тих пір, поки конденсат не охолоне і цикл не стартує знову.
На відміну від поплавкових конденсатовідвідників, где характеристика відкриття чітко йде по лінії насичення пара, у біметалевого конденсатовідвідника характеристика розташовується трохи нижче лінії кипіння (Мал. 4.1).
 |
 |
| Мал. 4.1: Характеристика простого біметалевого регулятора | Мал. 4.2: Характеристика біметалевих конденсатовідвідників Ari-Cona-B |
Як видно на Мал. 4.1 характеристика простого біметалевого конденсатовідвідника це пряма лінія, яка не слідує лінії кипіння. Це означає, що доохолодження у всьому діапазоні тисків не є постійним. У нижній і верхній частині діапазону тиску конденсатовідвідник працює в режимі дуже близькому до температури насичення, тоді як в середині діапазону тиску - в режимі з відносно великим доохолодженням.
Налаштуванням ходу штока затвора біметалевого конденсатовідвідника його характеристика може бути наближена до лінії кипіння або більше в бік доохолодження конденсату. Якщо характеристика перетинає лінію кипіння, то це означає втрати пара в діапазоні, де його характеристика розташована вище лінії кипіння.
У конденсатовідвідників Ari-Cona-B біметалеві шайби не плоскі, а мають ступінчату форму (Мал. 2.1) і забезпечені більшою контактної поверхнею для теплообміну (90% в порівнянні з 50% у плоских), завдяки цьому конденсатовідвідник дуже швидко реагує на зміну температури. Крім цього видавлені шайби підсилюють пружинні властивості біметалевого пакета. Вбудована в біметалевий регулятор пружина робить характеристику в зоні низького тиску більш крутою (Мал. 4.2) і цим забезпечує рівне доохолодження у всьому діапазоні тисків регулятора. Хід штока затвора розраховується і налаштовується таким чином, щоб його характеристика перебувала нижче лінії насичення. Цим виключаються втрати свіжго пара.
При збільшенні протитиску в конденсатной мережі, збільшується зусилля необхідне пакету біметалевих пластин для відкриття затвора конденсатовідвідників, тобто потрібен конденсат з меншою температурою для відкриття затвора. Іншими словами, зі збільшенням протитиску збільшується доохолодження конденсату. У несприятливих випадках при занадто глибокому доохолодженні можливе накопичення конденсату до рівня паропроводу або верхньої точки теплообмінника, що може порушити технологічний процес роботи обладнання і привести до гідроударів.
Якщо біметалевий конденсатовідвідник використовується для цілей спорожнення трубопроводу, то сам конденсатовідвідник, ділянка трубопроводу і запірний клапан перед ним не повинні ізолюватися.
У зв'язку з часом необхідним на реакцію біметалевого пакета пластин при його нагріванні або охолодженні, біметалевий конденсатовідвідник не може застосовуватися в процесах, де є потреба у відведенні конденсату відразу при його утворенні.