+ All Categories
Home > Documents > Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it...

Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it...

Date post: 15-May-2018
Category:
Upload: nguyenquynh
View: 240 times
Download: 7 times
Share this document with a friend
122
Steam Module- 8 Lec-8 Dr. Shishir Sinha Dept. of Chemical Engineering IIT Roorkee
Transcript
Page 1: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

Steam

Module- 8 Lec-8

Dr. Shishir Sinha

Dept. of Chemical Engineering

IIT Roorkee

Page 2: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

Steam to

Food, te

perform

S

au

p

S

SS

SS

SS

S

ar

day is an int

extile, chem

m as they do.

team provid

utomated bo

oint of use.

team is one

SStteeaamm

WWaattee

IItt iiss nn

IInn iittss

Stteeaamm ccaann hhoo

Stteeaamm ccaann eeaa

SStteeaamm iiss oonnee

team flows

re not neede

tegral and es

mical, medic

des a means

oiler house,

of the most

Fig

mm iiss eeffffiicciieenntt

eerr iiss pplleennttiiffuull

noonn--hhaazzaarrddoouu

ggaasseeoouuss ffoorrmm

oolldd ffiivvee oorr ssiixx

assiillyy aanndd ccoosstt

ee ooff tthhee mmoosstt

in response

d.

ssential part

al, power, h

of transpor

where it ca

widely used

gure 1 18th

aanndd eeccoonnoomm

ll aanndd iinneexxppee

uuss ttoo hheeaalltthh aa

mm,, iitt iiss aa ssaaffee

xx ttiimmeess aass mm

tt eeffffeeccttiivveellyy

tt wwiiddeellyy uusseedd

to the pressu

of modern te

heating and

rting control

an be efficien

d commoditie

century stea

mmiicc ttoo ggeenneerraa

ennssiivvee..

aanndd eennvviirroonnmm

fee aanndd eeffffiicciiee

mmuucchh ppootteennttiiaa

bbee ddiissttrriibbuutt

dd mmeeddiiaa ttoo cco

ure drop alo

echnology.

d transport i

lable amoun

ntly and eco

es for conve

am engine

aattee

mmeennttaallllyy ssoouu

eenntt eenneerrggyy ccaa

aall eenneerrggyy aass

teedd ttoo tthhee ppooii

coonnvveeyy hheeaatt oo

ong the line,

ndustries co

nts of energy

onomically

eying heat en

uunndd..

aarrrriieerr..

aann eeqquuiivvaalleen

iinntt ooff uussee

oovveerr ddiissttaanncce

expensive c

ould not exi

y from a ce

generated, t

nergy.

nntt mmaassss ooff ww

eess..

circulating pu

ist or

entral,

to the

wwaatteerr..

umps

Page 3: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

SS

BB

eenn

ppr

EE

SStteeaamm pp

pprroocceessss ee

TT

II

mm

Stteeaamm iiss eeaassyy

BBeeccaauussee ooff tt

nneerrggyy iinnppuutt

rreessssuurree..

EEnneerrggyy iiss eeaass

pprroovviiddeess eexxcc

eeffffiicciieennttllyy ttrra

TThhee mmooddeerrnn ss

IInnccrreeaassiinnggllyy,,

mmiinniimmiizzee pprroo

yy ttoo ccoonnttrrooll

tthhee ddiirreecctt rreel

ttoo tthhee pprrooccee

siillyy ttrraannssffeerrrre

cceelllleenntt hheeaatt

aannssffeerrss tthhee hh

sstteeaamm ppllaanntt ii

,, iinndduussttrriiaall

oodduuccttiioonn ccoosstt

Figur

Figure

llaattiioonnsshhiipp bbe

eessss iiss eeaassyy tt

eedd ttoo tthhee pprroo

ttrraannssffeerr.. WW

hheeaatt ttoo tthhee pprr

iiss eeaassyy ttoo mmaa

eenneerrggyy uusseerr

ttss aanndd oovveerrhh

re 3 Modern

e 2 Steam fl

eettwweeeenn tthhee pp

too ccoonnttrrooll,, ssii

oocceessss

WWhheenn tthhee ssttee

rroodduucctt bbeeiinngg

aannaaggee

rrss aarree llooookkii

heeaaddss..

n boiler hou

ow

pprreessssuurree aanndd

iimmppllyy bbyy ccoo

eaamm rreeaacchheess

gg hheeaatteedd..

iinngg ttoo mmaaxxii

use package

dd tteemmppeerraattuurr

oonnttrroolllliinngg tthhee

tthhee ppllaanntt,, t

iimmiizzee eenneerrgg

es

rree,, tthhee aammoouu

ee ssaattuurraatteedd ss

tthhee ccoonnddeennss

gyy eeffffiicciieennccyy

uunntt ooff

sstteeaamm

ssaattiioonn

yy aanndd

Page 4: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

SS

SS

IItt

iinn

IItt

SS

TTHHEE BBOO

TT

eecc

FF

TT

IItt

bb

IItt mmuusstt aa

Stteeaamm iiss fflleexxii

Stteeaamm iiss aann ee

tt iiss aallssoo sstteerr

nndduussttrriieess..

tt iiss aallssoo wwiiddee

Stteeaamm iiss aallssoo

OOIILLEERR HHOOUU

Figu

TThhee bbooiilleerr hh

ccoonnoommiiccaallllyy

FFeeeeddwwaatteerr

TThhee qquuaalliittyy oo

tt mmuusstt bbee aatt

ooiilleerr,, aanndd ttoo

aallssoo bbee ooff tthhe

iibbllee

eexxcceelllleenntt ccaarr

riillee,, aanndd tthhuuss

eellyy uusseedd iinn hh

iinnttrriinnssiiccaallllyy

UUSSEE

re 4 Typica

hhaass aa nnuummbb

yy,, eeffffiicc

off wwaatteerr wwhhiicc

tthhee ccoorrrreecctt tt

o kkeeeepp iitt ooppeerr

ee ccoorrrreecctt qquuaa

rrrriieerr ooff hheeaatt..

ss ppooppuullaarr ffoorr

hhoossppiittaallss ffoorr

yy ssaaffee

al heat paths

beerr ooff ffiittttiinngg

cciieennttllyy

cchh iiss ssuupppplliiee

tteemmppeerraattuurree,

rraattiinngg eeffffiicciiee

aalliittyy ttoo aavvooiidd

rr pprroocceessss uuss

sstteerriilliizzaattiioonn

s through a

ggss aanndd ccoonnt

aanndd aa

eedd iinnttoo tthhee bboo

,, uussuuaallllyy aarroo

eennttllyy..

dd ddaammaaggee ttoo

see iinn tthhee ffoooo

nn ppuurrppoosseess..

smoke tube

nttrroollss ttoo eennss

aatt aa

ooiilleerr iiss iimmppoo

oouunndd 8800°°CC,, tt

o tthhee bbooiilleerr..

dd,, pphhaarrmmaaccee

e shell boile

ssuurree tthhaatt iitt

ccoonnssiisstteenn

oorrttaanntt..

ttoo aavvooiidd tthheerr

eeuuttiiccaall aanndd hh

er

ooppeerraatteess ssaa

nntt pprreess

rrmmaall sshhoocckk tt

hheeaalltthh

aaffeellyy,,

ssssuurree..

ttoo tthhee

Page 5: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

Figure 5

injection

OO

tthh

TT

llii

BB

hh

TT

HHeeaattiinngg

iimmppoorrttaann

BB

CC

tthh

TT

bby

5 Sophisticat

n

OOrrddiinnaarryy uunnttrr

hheemm ttoo ffooaamm

TThhee bbooiilleerr wwo

iiffee ooff

BBootthh ffeeeeddwwaatt

hiigghh aabboovvee tthh

TThhee ffeeeedd ppuumm

tthhee wwaatteerr iinn

nntt,, aass ooxxyyggeenn

BBlloowwddoowwnn

CChheemmiiccaall ddooss

hhee bbooiilleerr..

TThheessee uussuuaallll

yy aa pprroocceessss kk

ted feed tan

rreeaatteedd ppoottaabb

mm aanndd ssccaallee uupp

oouulldd bbeeccoomme

ff tthhee

tteerr ttrreeaattmmeenntt

hhee bbooiilleerr..

mmpp aaddddss wwaat

nn tthhee ffeeeeddttaa

nnaatteedd wwaatteerr ii

ssiinngg ooff tthhee bb

llyy ccoolllleecctt iinn

kknnoowwnn aass bboo

nk systems w

bllee wwaatteerr iiss nn

pp..

ee lleessss eeffffiicciiee

bbooiilleerr

tt aanndd hheeaattiinngg

atteerr ttoo tthhee bboo

annkk aallssoo rreedduu

iss ccoorrrroossiivvee..

bbooiilleerr ffeeeeddww

tthhee bboottttoomm

oottttoomm bblloowwdd

where the w

nnoott eennttiirreellyy ss

eenntt aanndd tthhee s

rr wwoouu

gg ttaakkee ppllaaccee

oiilleerr wwhheenn rree

uucceess tthhee aamm

wwaatteerr wwiillll lleeaa

ooff tthhee bbooiilleerr

doowwnn..

water is bein

ssuuiittaabbllee ffoorr bb

sstteeaamm wwoouulldd

uulldd aall

iinn tthhee ffeeeeddttaa

eeqquuiirreedd..

mmoouunntt ooff ddiiss

aadd ttoo tthhee pprree

rr iinn tthhee ffoorrmm

ng heated by

bbooiilleerrss aanndd cc

dd bbeeccoommee ddii

llssoo bbe

aannkk,, wwhhiicchh ii

ssssoollvveedd ooxxyygg

eesseennccee ooff ssuuss

mm ooff sslluuddggee,,

y steam

ccaann qquuiicckkllyy c

iirrttyy aanndd wweett

ee rreedd

iss uussuuaallllyy ssiittu

ggeenn iinn iitt.. TThh

ssppeennddeedd ssoollii

aanndd aarree rreemm

ccaauussee

tt.. TThhee

dduucceedd..

tuuaatteedd

hhiiss iiss

iiddss iinn

mmoovveedd

Page 6: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

ffoo

OO

LL

IIff

oov

IIff tthhee wwaa

TT

WW

ppr

TT

SS

IItt

rrii

TToo aacchhiiee

ssttrraaiinneerrss,,

TThhiiss ccaann bbee dd

oorr aa sseett ppeerriioo

OOtthheerr iimmppuurriitt

LLeevveell ccoonnttrrooll

ff tthhee wwaatteerr llee

vveerrhheeaatt aanndd

aatteerr lleevveell bbeec

TThhee ffllooww ooff ss

WWhheenn sstteeaamm

rreessssuurree..

TThhiiss pprreessssuurree

Stteeaamm qquuaalliittyy

tt iiss iimmppoorrttaann

iigghhtt ccoonnddiittiioo

eevvee tthhiiss ppiipp

,, sseeppaarraattoorrss aa

ddoonnee mmaannuuaallll

oodd ooff ttiimmee,, uu

ttiieess rreemmaaiinn ii

ll

eevveell ddrrooppss ttoo

ffaaiill,, ccaauussiinngg

ccoommeess ttoooo hh

Figure 6 Ty

sstteeaamm ttoo tthhee p

m ccoonnddeennsseess,,

ee ddrroopp tthhrroouugg

yy

nntt ttoo eennssuurree tt

oonn..

ppee wwoorrkk wwhh

aanndd sstteeaamm ttrr

llyy -- tthhee bbooiillee

uussuuaallllyy ttwwiiccee

iinn tthhee bbooiilleerr

oooo llooww aanndd tthh

gg aann eexxpplloossiioo

hhiigghh,, wwaatteerr cco

ypical boile

ppllaanntt

iittss vvoolluummee

gghh tthhee ssyysstteemm

tthhaatt tthhee sstteeaamm

hiicchh ccaarrrriieess

rraappss..

eerr aatttteennddaanntt w

ee aa ddaayy..

wwaatteerr aafftteerr tt

hhee bbooiilleerr ttuubb

oonn..

oouulldd eenntteerr tthh

er control/al

iiss rreedduucceedd,,

mm ccrreeaatteess tthhee

mm lleeaavviinngg tthh

tthhee sstteeaamm aa

wwiillll uussee aa kkee

ttrreeaattmmeenntt iinn

bbeess aarree eexxppoo

hhee sstteeaamm ssyyss

larm config

wwhhiicchh rreessuullt

ee ffllooww ooff ssttee

hee bbooiilleerr iiss dde

aarroouunndd tthhee

eeyy ttoo ooppeenn aa

n tthhee ffoorrmm ooff

osseedd,, tthhee bbooiill

sstteemm aanndd uuppss

uration

lttss iinn aa llooccaall

eaamm tthhrroouugghh

eelliivveerreedd ttoo tth

ppllaanntt nnoorrmm

bblloowwddoowwnn vv

ff ddiissssoollvveedd ssoo

lleerr ttuubbeess ccoouu

sseett tthhee pprrooccee

lliizzeedd rreedduuccttii

tthhee ppiippeess..

thhee pprroocceessss iinn

maallllyy iinnccoorrppoo

vvaallvvee

oolliiddss..

uulldd

eessss..

iioonn iinn

nn tthhee

oorraatteess

Page 7: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

F

F

Figure 8 cut

Figure 7 cut

t section of

section of a

a separator

a strainer

r showing opperation

Page 8: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

WWhheenn sstteeaamm ffrroomm tthhee ddiissttrriibbuuttiioonn ssyysstteemm eenntteerrss tthhee sstteeaamm uussiinngg eeqquuiippmmeenntt tthhee sstteeaamm wwiillll

aaggaaiinn ggiivvee uupp eenneerrggyy bbyy::

aa)) wwaarrmmiinngg uupp tthhee eeqquuiippmmeenntt aanndd

bb)) CCoonnttiinnuuiinngg ttoo ttrraannssffeerr hheeaatt ttoo tthhee pprroocceessss..

AAss sstteeaamm lloosseess hheeaatt,, iitt ttuurrnnss bbaacckk iinnttoo wwaatteerr ((CCoonnddeennssaattee))..

IInneevviittaabbllyy tthhee sstteeaamm bbeeggiinnss ttoo ddoo tthhiiss aass ssoooonn aass iitt lleeaavveess tthhee bbooiilleerr..

CCoonnddeennssaattee mmuusstt bbee rreemmoovveedd ffrroomm tthhee lloowweesstt ppooiinnttss iinn tthhee ddiissttrriibbuuttiioonn ppiippeewwoorrkk ffoorr

sseevveerraall rreeaassoonnss::

CCoonnddeennssaattee ddooeess nnoott ttrraannssmmiitt hheeaatt eeffffeeccttiivveellyy..

AA ffiillmm ooff ccoonnddeennssaattee iinnssiiddee ppllaanntt wwiillll rreedduuccee tthhee eeffffiicciieennccyy wwiitthh wwhhiicchh hheeaatt iiss

ttrraannssffeerrrreedd..

WWhheenn aaiirr ddiissssoollvveess iinnttoo ccoonnddeennssaattee,, iitt bbeeccoommeess ccoorrrroossiivvee..

IInnaaddeeqquuaattee ddrraaiinnaaggee lleeaaddss ttoo lleeaakkiinngg jjooiinnttss..

SStteeaamm ttrraapp iiss bbeeiinngg uusseedd ttoo rreelleeaassee ccoonnddeennssaattee ffrroomm tthhee ppiippeewwoorrkk wwhhiillsstt pprreevveennttiinngg tthhee

sstteeaamm ffrroomm eessccaappiinngg ffrroomm tthhee ssyysstteemm.. IItt ccaann ddoo tthhiiss iinn sseevveerraall wwaayyss::

AA ffllooaatt ttrraapp uusseess tthhee ddiiffffeerreennccee iinn ddeennssiittyy bbeettwweeeenn sstteeaamm aanndd ccoonnddeennssaattee ttoo ooppeerraattee aa vvaallvvee..

TThheerrmmooddyynnaammiicc ttrraappss ccoonnttaaiinn aa ddiisscc wwhhiicchh ooppeennss ttoo ccoonnddeennssaattee aanndd cclloosseess ttoo sstteeaamm..

IInn bbiimmeettaalllliicc tthheerrmmoossttaattiicc ttrraappss,, aa bbiimmeettaalllliicc eelleemmeenntt uusseess tthhee ddiiffffeerreennccee iinn tteemmppeerraattuurree

bbeettwweeeenn sstteeaamm aanndd ccoonnddeennssaattee ttoo ooppeerraattee tthhee mmaaiinn vvaallvvee..

IInn bbaallaanncceedd pprreessssuurree tthheerrmmoossttaattiicc ttrraappss,, aa ssmmaallll lliiqquuiidd ffiilllleedd ccaappssuullee wwhhiicchh iiss sseennssiittiivvee ttoo

hheeaatt ooppeerraatteess tthhee vvaallvvee..

OOnnccee tthhee sstteeaamm hhaass bbeeeenn eemmppllooyyeedd iinn tthhee pprroocceessss,, tthhee rreessuullttiinngg ccoonnddeennssaattee nneeeeddss ttoo bbee

ddrraaiinneedd ffrroomm tthhee ppllaanntt aanndd rreettuurrnneedd ttoo tthhee bbooiilleerr hhoouussee..

Page 9: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee sstteeaa

FF

FFllaa

ssaattuu

aamm pphhaassee ddiiaa

FFllaasshh sstteeaamm

aasshh sstteeaamm oocc

uurraattiioonn tteemmpp

aaggrraamm

Figure 9

ccccuurrss wwhheennee

ppeerraattuurree ooff tthh

Figure 1

9 temperatu

eevveerr wwaatteerr aa

hhee llooww--pprreessss

10 Flash ste

ure enthalpy

aatt hhiigghh pprreessss

ssuurree lliiqquuiidd)) ii

eam formed

y phase diag

ssuurree ((aanndd aa

iiss aalllloowweedd ttoo

d because T1

gram

tteemmppeerraattuurree

oo ddrroopp ttoo aa lloo

1>T2

ee hhiigghheerr tthhaa

oowweerr pprreessssuurr

aann tthhee

rree..

Page 10: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

MMeetthhooddss ooff EEssttiimmaattiinngg SStteeaamm CCoonnssuummppttiioonn

TThhee ooppttiimmuumm ddeessiiggnn ffoorr aa sstteeaamm ssyysstteemm wwiillll llaarrggeellyy ddeeppeenndd oonn wwhheetthheerr tthhee sstteeaamm

ccoonnssuummppttiioonn rraattee hhaass bbeeeenn aaccccuurraatteellyy eessttaabblliisshheedd..

TThhiiss wwiillll eennaabbllee ppiippee ssiizzeess ttoo bbee ccaallccuullaatteedd,, wwhhiillee aanncciillllaarriieess ssuucchh aass ccoonnttrrooll vvaallvveess aanndd

sstteeaamm ttrraappss ccaann bbee ssiizzeedd ttoo ggiivvee tthhee bbeesstt ppoossssiibbllee rreessuullttss..

TThhee sstteeaamm ddeemmaanndd ooff tthhee ppllaanntt ccaann bbee ddeetteerrmmiinneedd uussiinngg aa nnuummbbeerr ooff ddiiffffeerreenntt mmeetthhooddss::

CCaallccuullaattiioonn -- BByy aannaallyyssiinngg tthhee hheeaatt oouuttppuutt oonn aann iitteemm ooff ppllaanntt uussiinngg hheeaatt ttrraannssffeerr

eeqquuaattiioonnss,, iitt mmaayy bbee ppoossssiibbllee ttoo oobbttaaiinn aann eessttiimmaattee ffoorr tthhee sstteeaamm ccoonnssuummppttiioonn..

MMeeaassuurreemmeenntt -- SStteeaamm ccoonnssuummppttiioonn mmaayy bbee ddeetteerrmmiinneedd bbyy ddiirreecctt mmeeaassuurreemmeenntt,, uussiinngg

fflloowwmmeetteerriinngg eeqquuiippmmeenntt.. TThhiiss wwiillll pprroovviiddee rreellaattiivveellyy aaccccuurraattee ddaattaa oonn tthhee sstteeaamm

ccoonnssuummppttiioonn ffoorr aann eexxiissttiinngg ppllaanntt..

TThheerrmmaall rraattiinngg -- TThhee tthheerrmmaall rraattiinngg ((oorr ddeessiiggnn rraattiinngg)) iiss oofftteenn ddiissppllaayyeedd oonn tthhee nnaammee--

ppllaattee ooff aann iinnddiivviidduuaall iitteemm ooff ppllaanntt,, aass pprroovviiddeedd bbyy tthhee mmaannuuffaaccttuurreerrss..

TThhee BBooiilleerr HHoouussee

AA wweellll ddeessiiggnneedd,, ooppeerraatteedd aanndd mmaaiinnttaaiinneedd bbooiilleerr hhoouussee iiss tthhee hheeaarrtt ooff aann eeffffiicciieenntt sstteeaamm

ppllaanntt..

IItt iiss iimmppoorrttaanntt ttoo rreemmeemmbbeerr tthhaatt tthhee sstteeaamm bbooiilleerr iiss aa pprreessssuurriizzeedd vveesssseell ccoonnttaaiinniinngg

ssccaallddiinngg hhoott wwaatteerr aanndd sstteeaamm aatt mmoorree tthhaann 110000°°CC,, aanndd iittss ddeessiiggnn aanndd ooppeerraattiioonn aarree

ccoovveerreedd bbyy aa nnuummbbeerr ooff ccoommpplleexx ssttaannddaarrddss aanndd rreegguullaattiioonnss..

TThheessee ssttaannddaarrddss vvaarryy aass ffoolllloowwss::

LLooccaattiioonn -- FFoorr eexxaammppllee,, tthhee UUKK,, AAuussttrraalliiaa,, aanndd NNeeww ZZeeaallaanndd aallll hhaavvee iinnddiivviidduuaall

ssttaannddaarrddss..

TThhee vvaarriiaattiioonnss bbeettwweeeenn ssttaannddaarrddss mmaayy sseeeemm ssmmaallll bbuutt ccaann ssoommeettiimmeess bbee qquuiittee ssiiggnniiffiiccaanntt..

OOvveerr ttiimmee –– CChhaannggee ooff TTeecchhnnoollooggyy

wwiitthh rreeff.. ttoo ssaaffeettyy

EEnnvviirroonnmmeennttaall tteerrmmss –– EEmmmmiissssiioonn ssttaannddaarrdd aanndd ddiisscchhaarrggee tteemmpp ooff sstteeaamm

CCoosstt tteerrmmss -- FFuueell ccoossttss ,, aalltteerrnnaattiivvee sstteeaamm rraaiissiinngg ffuueellss,, wwaassttee eenneerrggyy mmaannaaggeemmeenntt..

GGeenneerraallllyy,, wwhheerree mmoorree tthhaann oonnee bbooiilleerr iiss rreeqquuiirreedd ttoo mmeeeett tthhee ddeemmaanndd,, iitt bbeeccoommeess

eeccoonnoommiiccaallllyy vviiaabbllee ttoo hhoouussee tthhee bbooiilleerr ppllaanntt iinn aa cceennttrraalliizzeedd llooccaattiioonn,, aass iinnssttaallllaattiioonn aanndd

ooppeerraattiinngg ccoossttss ccaann bbee ssiiggnniiffiiccaannttllyy lloowweerr tthhaann wwiitthh ddeecceennttrraalliizzeedd ppllaanntt..

Page 11: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

CCeennttrraalliizzaattiioonn ooffffeerrss tthhee ffoolllloowwiinngg bbeenneeffiittss oovveerr tthhee uussee ooff ddiissppeerrsseedd,, ssmmaalllleerr bbooiilleerrss::

MMoorree cchhooiicceess ooff ffuueell aanndd ttaarriiffff..

IIddeennttiiccaall bbooiilleerrss aarree ffrreeqquueennttllyy uusseedd iinn cceennttrraalliizzeedd bbooiilleerr rroooommss rreedduucciinngg ssppaarreess,,

iinnvveennttoorryy aanndd ccoossttss..

HHeeaatt rreeccoovveerryy iiss eeaassyy ttoo iimmpplleemmeenntt ffoorr bbeesstt rreettuurrnnss..

AA rreedduuccttiioonn iinn mmaannuuaall ssuuppeerrvviissiioonn rreelleeaasseess llaabboorr ffoorr ootthheerr dduuttiieess oonn ssiittee..

EEccoonnoommiicc ssiizziinngg ooff bbooiilleerr ppllaanntt ttoo ssuuiitt ddiivveerrssiiffiieedd ddeemmaanndd..

EExxhhaauusstt eemmiissssiioonnss aarree mmoorree eeaassiillyy mmoonniittoorreedd aanndd ccoonnttrroolllleedd..

SSaaffeettyy aanndd eeffffiicciieennccyy pprroottooccoollss aarree mmoorree eeaassiillyy mmoonniittoorreedd aanndd ccoonnttrroolllleedd..

FFuueell ffoorr bbooiilleerrss

TThhee tthhrreeee mmoosstt ccoommmmoonn ttyyppeess ooff ffuueell uusseedd iinn sstteeaamm bbooiilleerrss,, aarree ccooaall,, ooiill,, aanndd ggaass..

IInndduussttrriiaall oorr ccoommmmeerrcciiaall wwaassttee iiss aallssoo uusseedd iinn cceerrttaaiinn bbooiilleerrss,, aalloonngg wwiitthh eelleeccttrriicciittyy ffoorr

eelleeccttrrooddee bbooiilleerrss..

CCooaall

VVaarriioouuss ffoorrmmss

PPeeaatt..

LLiiggnniittee oorr bbrroowwnn ccooaallss..

BBiittuummiinnoouuss..

SSeemmii bbiittuummiinnoouuss..

AAnntthhrraacciittee..

TThhee bbiittuummiinnoouuss aanndd aanntthhrraacciittee ttyyppeess tteenndd ttoo bbee uusseedd aass bbooiilleerr ffuueell..

FFaaccttoorrss aaffffeeccttiinngg

AAvvaaiillaabbiilliittyy aanndd ccoosstt

SSppeeeedd ooff rreessppoonnssee ttoo cchhaannggiinngg llooaaddss

Discharges

AAsshh –– TToo bbee rreemmoovvee,, uussuuaallllyy iinnvvoollvviinngg mmaannuuaall iinntteerrvveennttiioonn aanndd aa rreedduuccttiioonn iinn tthhee aammoouunntt ooff

sstteeaamm aavvaaiillaabbllee wwhhiillsstt ddee--aasshhiinngg ttaakkeess ppllaaccee..

Page 12: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee aasshh mmuusstt tthheenn bbee ddiissppoosseedd ooff,, wwhhiicchh iinn iittsseellff mmaayy bbee ccoossttllyy..

EEmmiissssiioonnss -- CCooaall ccoonnttaaiinnss aann aavveerraaggee ooff 11..55%% ssuullpphhuurr ((SS)) bbyy wweeiigghhtt,, bbuutt tthhiiss lleevveell mmaayy bbee aass

hhiigghh aass 33%% ddeeppeennddiinngg uuppoonn wwhheerree tthhee ccooaall wwaass mmiinneedd..

OOiill

VVaarriioouuss ggrraaddeess aarree aavvaaiillaabbllee,, eeaacchh bbeeiinngg ssuuiittaabbllee ffoorr ddiiffffeerreenntt bbooiilleerr rraattiinnggss;; tthhee ggrraaddeess

aarree aass ffoolllloowwss::

CCllaassss DD -- DDiieesseell oorr ggaass ooiill..

CCllaassss EE -- LLiigghhtt ffuueell ooiill..

CCllaassss FF -- MMeeddiiuumm ffuueell ooiill..

CCllaassss GG -- HHeeaavvyy ffuueell ooiill..

TThhee aaddvvaannttaaggeess ooff ooiill oovveerr ccooaall iinncclluuddee::

AA sshhoorrtteerr rreessppoonnssee ttiimmee bbeettwweeeenn ddeemmaanndd aanndd tthhee rreeqquuiirreedd aammoouunntt ooff sstteeaamm bbeeiinngg

ggeenneerraatteedd..

LLeessss eenneerrggyy hhaadd ttoo bbee ssttoorreedd iinn tthhee bbooiilleerr wwaatteerr..

TThhee bbooiilleerr ccoouulldd tthheerreeffoorree bbee ssmmaalllleerr,, rraaddiiaattiinngg lleessss hheeaatt ttoo tthhee eennvviirroonnmmeenntt,, wwiitthh aa

ccoonnsseeqquueenntt iimmpprroovveemmeenntt iinn eeffffiicciieennccyy..

TThhee ssmmaalllleerr ssiizzee aallssoo mmeeaanntt tthhaatt tthhee bbooiilleerr ooccccuuppiieedd lleessss pprroodduuccttiioonn ssppaaccee..

OOiill ccoonnttaaiinnss oonnllyy ttrraacceess ooff aasshh,, vviirrttuuaallllyy eelliimmiinnaattiinngg tthhee pprroobblleemm ooff aasshh hhaannddlliinngg aanndd

ddiissppoossaall..

TThhee ddiiffffiiccuullttiieess eennccoouunntteerreedd wwiitthh rreecceeiivviinngg,, ssttoorriinngg aanndd hhaannddlliinngg ccooaall wweerree eelliimmiinnaatteedd

GGaass

GGaass iiss aa ffoorrmm ooff bbooiilleerr ffuueell tthhaatt iiss eeaassyy ttoo bbuurrnn,, wwiitthh vveerryy lliittttllee eexxcceessss aaiirr.. FFuueell ggaasseess aarree

aavvaaiillaabbllee iinn ttwwoo ddiiffffeerreenntt ffoorrmmss::

NNaattuurraall ggaass -- CCoonnttaaiinnss aa hhiigghh pprrooppoorrttiioonn ooff mmeetthhaannee..

LLiiqquueeffiieedd ppeettrroolleeuumm ggaasseess ((LLPPGG)) ––

TThhee aaddvvaannttaaggeess ooff ggaass ffiirriinngg oovveerr ooiill ffiirriinngg iinncclluuddee::

SSttoorraaggee ooff ffuueell iiss nnoott aann iissssuuee;; ggaass iiss uussuuaallllyy ppiippeedd rriigghhtt iinnttoo tthhee bbooiilleerr hhoouussee..

Page 13: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

OOnnllyy aa ttrraaccee ooff ssuullpphhuurr iiss pprreesseenntt iinn nnaattuurraall ggaass,, mmeeaanniinngg tthhaatt tthhee aammoouunntt ooff ssuullpphhuurriicc

aacciidd iinn tthhee fflluuee ggaass iiss vviirrttuuaallllyy zzeerroo..

WWaassttee aass tthhee pprriimmaarryy ffuueell

TThheerree aarree ttwwoo aassppeeccttss ttoo tthhiiss::

WWaassttee mmaatteerriiaall -- BBuurrnneedd ttoo pprroodduuccee hheeaatt,, wwhhiicchh iiss uusseedd ttoo ggeenneerraattee sstteeaamm.. TThhee mmoottiivveess mmaayy

iinncclluuddee tthhee ssaaffee aanndd pprrooppeerr ddiissppoossaall ooff hhaazzaarrddoouuss mmaatteerriiaall.. AA hhoossppiittaall wwoouulldd bbee aa ggoooodd eexxaammppllee::

WWaassttee hheeaatt -- HHoott ggaasseess ffrroomm aa pprroocceessss,, ssuucchh aass aa ssmmeellttiinngg ffuurrnnaaccee,, mmaayy bbee ddiirreecctteedd

tthhrroouugghh aa bbooiilleerr wwiitthh tthhee oobbjjeeccttiivvee ooff iimmpprroovviinngg ppllaanntt eeffffiicciieennccyy..

WWhhiicchh ffuueell ttoo uussee??

TThhee cchhooiiccee ooff ffuueellss iiss oobbvviioouussllyy vveerryy iimmppoorrttaanntt,, aass iitt wwiillll hhaavvee aa ssiiggnniiffiiccaanntt iimmppaacctt oonn

tthhee ccoossttss aanndd fflleexxiibbiilliittyy ooff tthhee bbooiilleerr ppllaanntt..

FFaaccttoorrss tthhaatt nneeeedd ccoonnssiiddeerraattiioonn iinncclluuddee::

CCoosstt ooff ffuueell ––

CCoosstt ooff ffiirriinngg eeqquuiippmmeenntt -- TThhee ccoosstt ooff tthhee bbuurrnneerr((ss)) aanndd aassssoocciiaatteedd eeqquuiippmmeenntt ttoo ssuuiitt tthhee

ffuueell((ss)) sseelleecctteedd,, aanndd tthhee eemmiissssiioonn ssttaannddaarrddss wwhhiicchh mmuusstt bbee oobbsseerrvveedd..

SSeeccuurriittyy ooff ssuuppppllyy

FFuueell sshhoorrttaaggee

TThhee iissssuueess iinncclluuddee::

HHooww mmuucchh iiss ttoo bbee ssttoorreedd,, aanndd wwhheerree..

HHooww ttoo ssaaffeellyy ssttoorree hhiigghhllyy ccoommbbuussttiibbllee mmaatteerriiaallss..

HHooww mmuucchh iitt ccoossttss ttoo mmaaiinnttaaiinn tthhee tteemmppeerraattuurree ooff hheeaavvyy ooiillss ssoo tthhaatt tthheeyy aarree aatt aa ssuuiittaabbllee

vviissccoossiittyy ffoorr tthhee eeqquuiippmmeenntt..

HHooww ttoo mmeeaassuurree tthhee ffuueell uussaaggee rraattee aaccccuurraatteellyy..

AAlllloowwaannccee ffoorr ssttoorraaggee lloosssseess..

BBooiilleerr ddeessiiggnn

Page 14: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee bbooiilleerr mmaannuuffaaccttuurreerr mmuusstt bbee aawwaarree ooff tthhee ffuueell ttoo bbee uusseedd wwhheenn ddeessiiggnniinngg aa bbooiilleerr..

TThhiiss iiss bbeeccaauussee ddiiffffeerreenntt ffuueellss pprroodduuccee ddiiffffeerreenntt ffllaammee tteemmppeerraattuurreess aanndd ccoommbbuussttiioonn

cchhaarraacctteerriissttiiccss..

FFoorr eexxaammppllee::

OOiill pprroodduucceess aa lluummiinnoouuss ffllaammee,, aanndd aa llaarrggee pprrooppoorrttiioonn ooff tthhee hheeaatt iiss ttrraannssffeerrrreedd bbyy

rraaddiiaattiioonn wwiitthhiinn tthhee ffuurrnnaaccee..

GGaass pprroodduucceess aa ttrraannssppaarreenntt bblluuee ffllaammee,, aanndd aa lloowweerr pprrooppoorrttiioonn ooff hheeaatt iiss ttrraannssffeerrrreedd bbyy

rraaddiiaattiioonn wwiitthhiinn tthhee ffuurrnnaaccee..

BBooiilleerr ttyyppeess

TThhee oobbjjeeccttiivveess ooff aa bbooiilleerr aarree::

TToo rreelleeaassee tthhee eenneerrggyy iinn tthhee ffuueell aass eeffffiicciieennttllyy aass ppoossssiibbllee..

TToo ttrraannssffeerr tthhee rreelleeaasseedd eenneerrggyy ttoo tthhee wwaatteerr,, aanndd ttoo ggeenneerraattee sstteeaamm aass eeffffiicciieennttllyy aass

ppoossssiibbllee..

TToo sseeppaarraattee tthhee sstteeaamm ffrroomm tthhee wwaatteerr rreeaaddyy ffoorr eexxppoorrtt ttoo tthhee ppllaanntt,, wwhheerree tthhee eenneerrggyy ccaann

bbee ttrraannssffeerrrreedd ttoo tthhee pprroocceessss aass eeffffiicciieennttllyy aass ppoossssiibbllee..

AA nnuummbbeerr ooff ddiiffffeerreenntt bbooiilleerr ttyyppeess hhaavvee bbeeeenn ddeevveellooppeedd ttoo ssuuiitt tthhee vvaarriioouuss sstteeaamm

aapppplliiccaattiioonnss

DDeeffiinniittiioonn ooff BBooiilleerr

The American Society of Mechanical- Engineers (A.S.M.E.) definition

"A combination of apparatus for producing, furnishing or recovering heat together with

the apparatus for transferring the heat so made available to the fluid being heated and

vaporised."

The fluid (water) is contained in the boiler drum called. shell and the thermal energy

released during combustion of fuel, which may be solid, liquid or gaseous, is transferred

to water and this converts water into steam at the desired temperature and pressure.

The steam thus generated is used for:

Page 15: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

(i) Power generation: Mechanical work or electric power may be generated by expanding

steam in the steam engine or steam turbine.

(ii) Heating: The steam is utilized for heating the residential and industrial buildings in

cold weather and for producing hot· waters for hot water supply.

(iii) Utilization of steam for industrial processes such as for sizing and bleaching etc. in

textile industries. Steam is also used in many other industries like sugar mills and

chemical industries.

CCllaassssiiffiiccaattiioonn ooff bbooiilleerrss

BBooiilleerrss aarree mmaaiinnllyy ccllaassssiiffiieedd aaccccoorrddiinngg ttoo tthhee ffoolllloowwiinngg::

RReellaattiivvee ppoossiittiioonn ooff hhoott ggaasseess aanndd wwaatteerr.. ((aa)) FFiirree ttuubbee bbooiilleerr.. TThhee hhoott ggaasseess ppaassss

tthhrroouugghh tthhee ttuubbeess tthhaatt aarree ssuurrrroouunnddeedd bbyy wwaatteerr..

TThhee pprroodduuccttss ooff ccoommbbuussttiioonn lleeaavviinngg tthhee ffuurrnnaaccee aarree ppaasssseedd tthhrroouugghh ffiirree ((ssmmookkee)) ttuubbeess

wwhhiicchh aarree aarrrraannggeedd wwiitthhiinn tthhee wwaatteerr ssppaaccee.. TThhee hheeaatt eenneerrggyy ooff tthhee fflluuee ggaass iiss'' ttrraannssffeerrrreedd

ttoo wwaatteerr wwhhiicchh iiss ccoonnvveerrtteedd iinnttoo sstteeaamm.. TThhee ssppeenntt ggaasseess aarree tthheenn ddiisscchhaarrggeedd ttoo

aattmmoosspphheerree tthhrroouugghh cchhiimmnneeyy..

TThhee ffiirree ttuubbee bbooiilleerrss aarree kknnoowwnn bbyy cceerrttaaiinn ccoommmmoonn nnaammeess ssuucchh aass hhoorriizzoonnttaall rreettuurrnn

ttuubbuullaarr,, llooccoommoottiivvee ffiirree bbooxx,, ssccoottcchh mmaarriinnee aanndd vveerrttiiccaall ttuubbuullaarr eettcc..

((bb )) WWaatteerr ttuubbee bbooiilleerr.. TThhee ttuubbeess ccoonnttaaiinn wwaatteerr aanndd tthhee hhoott ggaasseess pprroodduucceedd bbyy

ccoommbbuussttiioonn ooff ffuueell ffllooww oouuttssiiddee.. AA bbaannkk ooff wwaatteerr ttuubbeess ((ttuubbeess ccoonnttaaiinniinngg wwaatteerr)) iiss

ccoonnnneecctteedd wwiitthh sstteeaamm--wwaatteerr ddrruumm tthhrroouugghh ttwwoo sseettss ooff hheeaaddeerrss..

TThhee hhoott fflluuee ggaasseess ffrroomm tthhee ffuurrnnaaccee aarree mmaaddee ttoo ffllooww aarroouunndd tthhee wwaatteerr ttuubbeess aa ssuuffffiicciieenntt

nnuummbbeerr ooff ttiimmeess..

TThhee ggaasseess tthhuuss ggiivvee uupp tthheeiirr hheeaatt ttoo aann aapppprreecciiaabbllee eexxtteenntt,, ggeett ccoooolleedd aanndd aarree ddiisscchhaarrggeedd

ttoo tthhee ssttaacckk.. TThhee sstteeaamm ffoorrmmeedd sseeppaarraatteess ffrroomm wwaatteerr iinn tthhee ddrruumm aanndd ggeettss aaccccuummuullaatteedd iinn

tthhee sstteeaamm ssppaaccee

TThhee wwaatteerr ttuubbee bbooiilleerrss aarree ddeessiiggnnaatteedd bbyy tthhee ffoolllloowwiinngg ccoommmmoonn nnaammeess..

((ii)) BBaabbccoocckk aanndd WWiillccooxx bbooiilleerr wwhhiicchh hhaass uussuuaallllyy ssttrraaiigghhtt bbuutt iinncclliinneedd ttuubbeess wwhhiicchh

ccoonnnneecctt tthhee hheeaaddeerrss..

Page 16: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

((ii

hh

MMeetthhoodd oo

((aa

pp

iiii)) SSttiirrlliinngg bb

heeaaddeerrss..

ooff ffiirriinngg..

aa)) iinntteerrnnaallllyy

llaaccee)) iiss pprroovv

booiilleerr wwhhiicchh

FF

yy ffiirreedd bbooiilleerr

vviiddeedd iinnssiiddee

Figure 1

iiss aa mmuullttiittuubb

FFiigguurree 1122 MM

rr:: TThhee ffuurrnnaa

ee tthhee bbooiilleerr ss

1 Steam &

bbuullaarr bbooiilleerr

MMuullttii ttuubbuullaa

aaccee rreeggiioonn ((ss

sshheellll aanndd iiss

water drum

hhaavviinngg bbeenntt

arr bbooiilleerrss

ssppaaccee iinn wwhh

ccoommpplleetteellyy

m

tt ttuubbeess tthhaatt c

hhiicchh ccoommbbuusstt

ssuurrrroouunnddeedd

ccoonnnneecctt ddrruumm

ttiioonn ooff ffuueell

d bbyy wwaatteerr cco

mmss ttoo

ttaakkeess

oooolleedd

Page 17: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

ssuurrffaacceess.. TThhee mmeetthhoodd ooff iinntteerrnnaall ffiirriinngg iiss uusseedd iinn LLaannccaasshhiirree,, LLooccoommoottiivvee aanndd SSccoottcchh

bbooiilleerrss..

((bb)) EExxtteerrnnaallllyy ffiirreedd bbooiilleerr :: TThhee ffuurrnnaaccee rreeggiioonn'' iiss pprroovviiddeedd oouuttssiiddee oorr bbuuiilltt uunnddeerr tthhee

bbooiilleerr aa iinn tthhee ccaassee ooff BBaabbccoocckk aanndd WWiillccooxx bbooiilleerr..

TThhee eexxtteerrnnaallllyy ffiirreedd bbooiilleerr hhaass tthhee aaddvvaannttaaggee tthhaatt iittss ffuurrnnaaccee rreeggiioonn iiss ssiimmppllee ttoo ccoonnssttrruucctt

aanndd ccaann bbee eeaassiillyy eennllaarrggeedd..

PPrreessssuurree ooff sstteeaamm

BBooiilleerrss pprroodduucciinngg sstteeaamm aatt aa pprreessssuurree ooff 8800 kkggff//ccmm22

aanndd aabboovvee aarree ccaalllleedd hhiigghh pprreessssuurree

bbooiilleerrss.. TThhee hhiigghh pprreessssuurree bbooiilleerrss aarree BBaabbccoocckk aanndd WWiillccooxx,, LLaammoonntt,, VVeellooxx aanndd BBeennssoonn

eettcc..

TThhee ..bbooiilleerrss wwhhiicchh pprroodduuccee sstteeaamm aatt pprreessssuurreess lloowweerr tthhaann 8800 kkggff//ccmm22

aarree ccaalllleedd llooww

pprreessssuurree bbooiilleerrss.. EExxaammpplleess aarree CCoocchhrraann,, CCoorrnniisshh,, LLaannccaasshhiirree aanndd LLooccoommoottiivvee bbooiilleerrss..

MMeetthhoodd ooff cciirrccuullaattiioonn ooff wwaatteerr..

MMaajjoorriittyy ooff tthhee bbooiilleerrss ooppeerraattee'' wwiitthh nnaattuurraall cciirrccuullaattiioonn ii..ee..,, tthhee cciirrccuullaattiioonn sseett uupp bbyy

ccoonnvveeccttiioonn ccuurrrreennttss oorr bbyy ggrraavviittyy..

HHoowweevveerr aatt hhiigghheerr sstteeaamm pprreessssuurreess,, tthhee sstteeaamm bbeeccoommeess ddeennssee aanndd tthheerree iiss vveerryy lliittttllee

ddiiffffeerreennccee iinn tthhee ddeennssiittyy ooff sstteeaamm wwaatteerr mmiixxttuurree aanndd wwaatteerr aalloonnee..

NNaattuurree ooff sseerrvviiccee ttoo bbee ppeerrffoorrmmeedd..

BBooiilleerrss wwhhiicchh aarree uusseedd wwiitthh ssttaattiioonnaarryy ppllaannttss aarree ccllaassssiiffiieedd aass llaanndd bbooiilleerrss.. BBooiilleerrss wwhhiicchh

ccaann bbee rreeaaddiillyy ddiissmmaannttlleedd aanndd eeaassiillyy ccaarrrriieedd ffrroomm oonnee ssiittee ttoo aannootthheerr aarree ccaalllleedd ppoorrttaabbllee

bbooiilleerrss.. MMaarriinnee aanndd LLooccoommoottiivvee bbooiilleerrss bbeelloonngg ttoo aannootthheerr ccaatteeggoorryy ccaalllleedd mmoobbiillee bbooiilleerrss..

Page 18: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

OO

ww

ww

PP

ccrr

DD

NNaattuurree oof

WW

ddr

ffoo

HHeeaatt ssoouu

TT

((ii

((ii

((ii

OOnnccee tthhrroouugghh

wwaatteerr lleeaavveess

wwaatteerr iiss eevvaapp

PPoossiittiioonn aanndd

rroosssswwiissee..

DDeessiiggnn ooff ggaa

ooff ddrraauugghhtt..

WWhheenn tthhee ffuuee

drraafftt iiss nnaammee

oorrcceedd ffaann..

uurrccee..

TThhee hheeaatt eenneerr

ii)) ccoommbbuussttiioo

iiii)) eelleeccttrriiccaall

iiiiii)) hhoott wwaassttee

FF

hh bbooiilleerrss ((BB

tthhee ttuubbee aass

oorraatteedd aanndd tthh

nnuummbbeerr ooff dd

aass ppaassssaaggeess..

eell bbuurrnnss iinn tt

eedd aass nnaattuurraall

rrggyy uuttiilliizzeedd ff

oonn ooff ssoolliidd,, llii

aanndd nnuucclleeaarr

ee ggaasseess ooff oott

FFiigguurree 1133 OO

Beennssoonn)) iinn ww

sstteeaamm,, wwhhee

hhee rreemmaaiinnddee

ddrruummss.. SSiinnggll

TThhee ggaass mmaayy

tthhee ffuurrnnaaccee

ll·· .. ddrraauugghhtt..

ffoorr tthhee ccoonnvve

iiqquuiidd oorr ggaassee

eenneerrggyy..

tthheerr cchheemmiiccaa

OOnnccee tthhrroouugghh

wwhhiicchh tthheerree ii

eerreeaass iinn ccoonntt

eerr iiss cciirrccuullaattee

llee oorr mmuullttiiddrr

yy ffoollllooww aa ssii

ooff tthhee bbooiilleer

IInn aarrttiiffiicciiaall

eerrssiioonn ooff aa ffl

eeoouuss:: ffuueell

aall rreeaaccttiioonnss..

hh bbooiilleerrss

iiss nnoo rreecciirrccuu

nttrroolllleedd cciirrccuu

eedd..

rruummss mmaayy bbee

iinnggllee ppaassss,, rree

err,, wwiitthh tthhee nn

ddrraauugghhtt,, tthhee

fflluuiidd iinnttoo aa vv

uullaattiioonn ooff wwa

uullaattiioonn bbooiillee

ee ppoossiittiioonneedd

eettuurrnn ppaassss oorr

nnaattuurraall cciirrccuu

ee aaiirr iiss ffoorrccee

vvaappoouurr mmaayy bb

aatteerr ii..ee..,, tthhee

eerrss oonnllyy aa ppaa

lloonnggiittuuddiinnaa

rr mmuullttiippaassss..

uullaattiioonn ooff aaii

eedd bbyy mmeeaannss

bbee ddeerriivveedd ffrr

ee ffeeeedd

aarrtt ooff

allllyy oorr

irr.. tthhee

ss ooff aa

rroomm::

Page 19: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

MMaatteerriiaall

DD

ccll

PP

bbu

MM

SS

LL

SS

ll ooff ccoonnssttrruucc

DDeeppeennddiinngg uupp

llaassssiiffyy iinnttoo cc

PPoowweerr bbooiilleerr

uuiilltt eeiitthheerr ooff

MMiinniiaattuurree bbooii

Shheellll BBooiilleerrss

LLaannccaasshhiirree bb

SSiirr WWiilllliiaamm

ccttiioonn ooff bbooiillee

ppoonn tthhee mmaatt

ccaasstt iirroonn bbooii

rrss aarree uussuuaallll

ff ccaasstt iirroonn oorr

iilleerrss hhaavvee bbee

ss

Figure 1

bbooiilleerr

FFaaiirrbbaaiirrnn dd

eerr sshheellll..

teerriiaall uusseedd ffoo

lleerrss aanndd sstteeee

llyy ffaabbrriiccaatteedd

rr sstteeeell..

eeeenn ffaabbrriiccaattee

14 Shell boil

ddeevveellooppeedd tthh

oorr tthhee ccoonnssttrr

eell bbooiilleerrss..

dd ffrroomm sstteeeell

eedd ffrroomm mmeettaa

ler-Wet & d

hhee LLaannccaasshh

rruuccttiioonn ooff bboo

ppllaatteess.. LLooww

aallss ssuucchh aass cc

dry back con

hhiirree bbooiilleerr iinn

ooiilleerr sshheellll,, tth

ww pprreessssuurree hhee

cooppppeerr aanndd sstt

nfigurations

nn 11884444

thhee bbooiilleerrss cca

eeaattiinngg bbooiilleerr

ttaaiinnlleessss sstteeeell

s

aann bbee

rrss aarree

ll..

Page 20: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

EEEEccoonnoommiicc bbooooiilleerr ((ttwwoo--ppa

Figure 16

Figure

aassss,, ddrryy bbaacc

6 Economic

e 15 Lancash

cckk))

c Boiler (two

hire boiler

o-pass, dry bback)

Page 21: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

EE

PP

TT

bb

MM

TT

llee

EEccoonnoommiicc bboo

Paacckkaaggeedd bbooii

TThhee ppaacckkaaggeedd

aacckk bbooiilleerr..

MMoossttllyy,, tthhee

TThhee ppaacckkaaggeedd

eevveell ccoonnttrroollss

ooiilleerr ((tthhrreeee--

Figure

iilleerr

dd bbooiilleerr,, rreessu

eessee bbooiilleerr

dd bbooiilleerr iiss ss

ss,, ffeeeedd ppuummpp

--ppaassss,, wweett bbaa

e 17 Econom

uulltteedd ffrroomm ff

rrss wweerree

ssoo ccaalllleedd bbeec

pp aanndd aallll nneeccee

aacckk))

mic Boiler (t

ffuurrtthheerr ddeevveell

ddeessiiggnneedd

ccaauussee iitt ccoomm

eessssaarryy bbooiilleerr

three-pass,

llooppmmeenntt oonn

ttoo uussee

mmeess aass aa ccoomm

rr ffiittttiinnggss aanndd

wet back)

tthhee tthhrreeee--ppaa

ooiill rraatthhee

mmpplleettee ppaacckk

dd mmoouunnttiinnggss

aassss eeccoonnoommiic

eerr tthhaann

kkaaggee wwiitthh bbuu

..

cc wweett

ccooaall..

uurrnneerr,,

Page 22: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

FF

RR

TThhiiss iiss

tthhiimmbb

ccoommbbuus

Foouurr--ppaassss bbooii

RReevveerrssee ffllaamm

aa vvaarriiaattiioonn

bbllee,, aanndd tthhee

ssttiioonn cchhaammbb

ppaa

iilleerrss

mmee // tthhiimmbbllee

oonn ccoonnvveennttiioo

bbuurrnneerr ffiirreess

eerr ttoo ccoommee tt

aassss tthhee fflluuee gg

Fi

Figure 18

bbooiilleerr

oonnaall bbooiilleerr dd

ddoowwnn tthhee ccee

too tthhee ffrroonntt oo

ggaasseess ttoo tthhee rr

igure 19 thim

modern pa

ddeessiiggnn.. TThhee cc

eennttrree.. TThhee ffllaa

ooff tthhee bbooiilleerr..

rreeaarr ooff tthhee bbo

mble or rev

ackaged boil

ccoommbbuussttiioonn

aammee ddoouubblleess

SSmmookkee ttuubbee

ooiilleerr aanndd tthhee

verse flame b

ler

cchhaammbbeerr iiss ii

ss bbaacckk oonn iittss

eess ssuurrrroouunndd t

ee cchhiimmnneeyy..

boiler

iinn tthhee ffoorrmm oo

seellff wwiitthhiinn tthh

tthhee tthhiimmbbllee

ooff aa

hhee

aanndd

Page 23: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TToo gguuaarraanntteeee iittss ssuucccceessssffuull aanndd eeffffiicciieenntt ooppeerraattiioonn,, tthhee uusseerr mmuusstt::

KKnnooww tthhee ccoonnddiittiioonnss,, eennvviirroonnmmeenntt,, aanndd ddeemmaanndd cchhaarraacctteerriissttiiccss ooff tthhee ppllaanntt..

PPrroovviiddee aa bbooiilleerr hhoouussee llaayyoouutt aanndd iinnssttaallllaattiioonn tthhaatt pprroommootteess ggoooodd ooppeerraattiioonn aanndd

mmaaiinntteennaannccee..

SSeelleecctt tthhee ccoonnttrrooll ssyysstteemmss tthhaatt aallllooww tthhee bbooiilleerr ttoo ooppeerraattee ssaaffeellyy aanndd eeffffiicciieennttllyy..

SSeelleecctt tthhee ccoonnttrrooll ssyysstteemmss tthhaatt wwiillll ssuuppppoorrtt tthhee bbooiilleerr iinn ssuuppppllyyiinngg ddrryy sstteeaamm ttoo tthhee ppllaanntt

aatt tthhee rreeqquuiirreedd pprreessssuurree((ss)) aanndd fflloowwrraattee((ss))..

IIddeennttiiffyy tthhee ffuueell ttoo bbee uusseedd aanndd,, iiff nneecceessssaarryy,, wwhheerree aanndd hhooww tthhee ffuueell rreesseerrvvee iiss ttoo bbee

ssaaffeellyy ssttoorreedd..

AAddvvaannttaaggeess ooff sshheellll bbooiilleerrss::

TThhee eennttiirree ppllaanntt mmaayy bbee ppuurrcchhaasseedd aass aa ccoommpplleettee ppaacckkaaggee,,

TThhiiss ppaacckkaaggee aarrrraannggeemmeenntt aallssoo mmeeaannss tthhaatt iitt iiss ssiimmppllee ttoo rreellooccaattee aa ppaacckkaaggeedd sshheellll bbooiilleerr..

AA sshheellll bbooiilleerr ccoonnttaaiinnss aa ssuubbssttaannttiiaall aammoouunntt ooff wwaatteerr aatt ssaattuurraattiioonn tteemmppeerraattuurree,, aanndd hheennccee

hhaass aa ssuubbssttaannttiiaall aammoouunntt ooff ssttoorreedd eenneerrggyy wwhhiicchh ccaann bbee ccaalllleedd uuppoonn ttoo ccooppee wwiitthh sshhoorrtt

tteerrmm,, rraappiiddllyy aapppplliieedd llooaaddss..

TThhiiss ccaann aallssoo bbee aa ddiissaaddvvaannttaaggee iinn tthhaatt wwhheenn tthhee eenneerrggyy iinn tthhee ssttoorreedd wwaatteerr iiss uusseedd,, iitt mmaayy

ttaakkee ssoommee ttiimmee bbeeffoorree tthhee rreesseerrvvee iiss bbuuiilltt uupp aaggaaiinn..

TThhee ccoonnssttrruuccttiioonn ooff aa sshheellll bbooiilleerr iiss ggeenneerraallllyy ssttrraaiigghhtt ffoorrwwaarrdd,, wwhhiicchh mmeeaannss tthhaatt

mmaaiinntteennaannccee iiss ssiimmppllee..

SShheellll bbooiilleerrss oofftteenn hhaavvee oonnee ffuurrnnaaccee ttuubbee aanndd bbuurrnneerr.. TThhiiss mmeeaannss tthhaatt ccoonnttrrooll ssyysstteemmss aarree ffaaiirrllyy

ssiimmppllee..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff sshheellll bbooiilleerrss

TThhee ppaacckkaaggee pprriinncciippllee mmeeaannss tthhaatt aapppprrooxxiimmaatteellyy 2277 000000 kkgg // hh iiss tthhee mmaaxxiimmuumm oouuttppuutt ooff aa sshheellll

bbooiilleerr.. IIff mmoorree sstteeaamm iiss rreeqquuiirreedd,, tthheenn sseevveerraall bbooiilleerrss nneeeedd ttoo bbee ccoonnnneecctteedd ttooggeetthheerr..

IIff hhiigghheerr pprreessssuurreess aarree nneeeeddeedd,, tthheenn aa wwaatteerr--ttuubbee bbooiilleerr iiss rreeqquuiirreedd..

WWaatteerr TTuubbee BBooiilleerr

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerrss ddiiffffeerr ffrroomm sshheellll ttyyppee bbooiilleerrss iinn tthhaatt tthhee wwaatteerr iiss cciirrccuullaatteedd iinnssiiddee tthhee

ttuubbeess,, wwiitthh tthhee hheeaatt ssoouurrccee ssuurrrroouunnddiinngg tthheemm..

Page 24: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

WW

WWaatteerr--ttuubbee bboooiilleerrss aarree uuss

Figure 21 n

seedd iinn ppoowweerr

FFiigguurree

natural wat

ssttaattiioonn aappppll

ee 2200 wwaatteerr--ttuu

ter circulati

lliiccaattiioonnss

uubbee BBooiilleerr

ion in a wwaatttteerr--ttuubbee BBooii

iilleerr

Page 25: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

WW

TT

ccoo

TT

TT

CC

TT

LL

gg

WWaatteerr--ttuubbee bbo

TThhee eenneerrggyy ffrr

oonndduuccttiioonn

TThhee ffuurrnnaaccee oo

TThhiiss iiss aann ooppee

CCoonnvveeccttiioonn sse

TThhiiss ppaarrtt iiss dde

LLaarrggee bbooiilleerrss

aaiinn mmaaxxiimmuum

ooiilleerr sseeccttiioonn

rroomm tthhee hheeaatt

oorr rraaddiiaanntt sseecc

eenn aarree aaccccoomm

Figure 21

eeccttiioonn

eessiiggnneedd ttoo aabb

s mmaayy hhaavvee ss

mm eenneerrggyy ffrroo

Figure

nnss

tt ssoouurrccee mmaayy

ccttiioonn

mmmmooddaattiinngg tthh

Heat trans

bbssoorrbb tthhee hhee

eevveerraall ttuubbee bb

oomm tthhee hhoott gg

e 22 Heat tr

yy bbee eexxttrraacctteed

hhee ffllaammee((ss)) ff

fer in the fu

eeaatt ffrroomm tthhee hh

bbaannkkss ((aallssoo cc

ggaasseess..

ransfer in th

dd aass eeiitthheerr rraa

ffrroomm tthhee bbuurr

urnace or ra

hhoott ggaasseess bbyy

ccaalllleedd ppeennddaa

he convectio

aaddiiaanntt oorr ccoonn

rrnneerr((ss))..

adiant sectio

yy ccoonndduuccttiioonn

aannttss)) iinn sseerriiee

on section

nnvveeccttiioonn aanndd

on

nn aanndd ccoonnvveecc

eess,, iinn oorrddeerr ttoo

dd

ccttiioonn..

oo

Page 26: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AA

LL

AAlltteerrnnaattiivvee ww

LLoonnggiittuuddiinnaa

wwaatteerr--ttuubbee bboo

ll ddrruumm bbooiill

FFiigg

ooiilleerr llaayyoouuttss

leerr

gguurree 2233 LLoonn

CCrroossss

FFiigguurree  2244  CC

nnggiittuuddiinnaall ddr

ss ddrruumm bbooiillee

CCrroossss ddrruumm

rruumm bbooiilleerr

eerr

bbooiilleerr

Page 27: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee bbeenntt

nnaatt

AA

TT

iinn

TT

ttoo

TT

ffii

DDiissaaddvvaann

TT

mm

TT

pp

MM

SS

tt ttuubbee oorr SSttiirr

ttuurraall wwaatteerr cc

AAddvvaannttaaggeess oo

TThheeyy hhaavvee aa

nnppuutt..

TThhee ssmmaallll ddiiaa

oolleerraatteedd,, aanndd

TThhee ddeessiiggnn mm

iirriinngg ooppttiioonnss

nnttaaggeess ooff wwaa

TThheeyy aarree nnoott

mmoorree wwoorrkk iiss

TThhee ooppttiioonn oo

oowweerr ssttaattiioonn

MMiisscceellllaanneeoouu

Stteeaamm ggeenneerraa

rrlliinngg bbooiilleerr aa

iirrccuullaattiioonn..

Figu

ooff wwaatteerr--ttuubbee

ssmmaallll wwaatteerr

aammeetteerr ttuubbeess

dd uupp ttoo 116600 bb

mmaayy iinncclluuddee

ss,, aanndd tthhee ffaacc

aatteerr--ttuubbee bbooiill

aass ssiimmppllee ttoo

rreeqquuiirreedd oonn

ff mmuullttiippllee bb

nnss mmeeaannss tthhaa

uuss BBooiilleerr TTyypp

aattoorrss

BBeenntt ttuubbee

aalllloowwss ffoorr aa l

ure 25 BBeenntt

ee bbooiilleerrss::

r ccoonntteenntt,, aann

ss aanndd sstteeaamm d

bbaarr mmaayy bbee uu

mmaannyy bbuurrnnee

cciilliittyy ooff ccoonntt

lleerrss::

oo mmaakkee iinn tthh

nn ssiittee..

bbuurrnneerrss mmaayy

aatt ccoommpplleexx ccoo

ppeess,, EEccoonnoomm

e oorr SSttiirrlliinngg

llaarrggee ssuurrffaaccee

tt ttuubbee oorr SSttii

nndd tthheerreeffoorree

ddrruumm mmeeaann

uusseedd iinn ppoowwee

eerrss iinn aannyy ooff

ttrrooll ooff tteemmppee

hhee ppaacckkaaggeedd

ggiivvee fflleexxiibbii

oonnttrrooll ssyysstteemm

mmiisseerrss aanndd SSuu

bbooiilleerr

ee hheeaatt ttrraannssff

iirrlliinngg bbooiilleerr

rreessppoonndd rraapp

tthhaatt mmuucchh hh

eerr ssttaattiioonnss..

ff tthhee wwaallllss,,

eerraattuurree iinn vvaa

dd ffoorrmm aass sshhee

iilliittyy,, bbuutt tthhee

mmss aarree nneecceess

uuppeerrhheeaatteerrss

ffeerr aarreeaa,, aass ww

rr

ppiiddllyy ttoo llooaadd

hhiigghheerr sstteeaamm

ggiivviinngg hhoorriizz

aarriioouuss ppaarrttss oo

eellll bbooiilleerrss,, ww

ee 3300 oorr mmoorree

ssssaarryy..

wweellll aass pprroomm

d cchhaannggee aanndd

mm pprreessssuurreess cc

zzoonnttaall,, oorr vvee

ooff tthhee bbooiilleerr.

wwhhiicchh mmeeaanns

ee bbuurrnneerrss uuss

mmoottiinngg

dd hheeaatt

aann bbee

eerrttiiccaall

..

ss tthhaatt

sseedd iinn

Page 28: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

CC

TT

aas

CCooiill bbooiilleerr

TThheessee aarree aa ‘‘oo

ss,, ‘‘bbooiilleerrss ww

oonnccee tthhrroouugghh

wwiitthh nnoo ddiisscceerr

VVeerrttii

Figure 27 VV

hh’’ ttyyppee ooff wwaa

rrnniibbllee wwaatteerr

FFiigguurree

iiccaall ttuubbeelleessss

VVeerrttiiccaall ttuubb

aatteerr ttuubbee bbooii

lleevveell’’..

ee 2266 CCooiill bbooii

ss ppaacckkaaggeedd

bbeelleessss ppaacckkaa

iilleerr,, aanndd rreeffee

iilleerr

sstteeaamm bbooiillee

aaggeedd sstteeaamm b

eerrrreedd ttoo iinn ssoo

eerr

bbooiilleerr

oommee rreegguullaattii

iioonnss

Page 29: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

EE

TT

hh

TT

bb

TT

SS

WW

sstt

aann

ww

IIff

TThhiiss iiss ssii

EEccoonnoommiisseerrss

TThhee fflluuee ggaass

hoott..

TThhee eenneerrggyy

ooiilleerr.. TToo aacchh

TThhee eeccoonnoommii

Suuppeerrhheeaatteerr

WWhhaatteevveerr ttyypp

tteeaamm ssppaaccee..

nndd ccaannnnoott bbee

wwaatteerr ssuurrffaaccee

ff ssuuppeerrhheeaatteedd

iimmppllyy aa hheeaatt

ss

seess,, hhaavviinngg pp

iinn tthheessee fflluu

hhiieevvee tthhiiss tthhee

sseerr iiss aa hheeaatt

Fig

ss

ppee ooff bbooiilleerr i

SStteeaamm ffoorrmme

eeccoommee ssuuppeerr

ee..

dd sstteeaamm iiss rree

t eexxcchhaannggeerr ww

ppaasssseedd tthhrroouu

uuee ggaasseess ccaann

ee fflluuee ggaasseess

eexxcchhaannggeerr tth

gure 28 She

iiss uusseedd,, sstteeaam

eedd aabboovvee tthhee

rrhheeaatteedd iinn tthh

eeqquuiirreedd,, tthhee ss

wwhheerree aaddddiittii

ugghh tthhee mmaaiinn

nn bbee uusseedd ttoo

aarree ppaasssseedd tthh

thhrroouugghh wwhhiicc

ell boiler wit

amm wwiillll lleeaavvee

ee wwaatteerr ssuurrffaa

ee bbooiilleerr sshheell

ssaattuurraatteedd ssttee

ioonnaall hheeaatt iiss

nn bbooiilleerr aanndd

oo iimmpprroovvee tthh

thhrroouugghh aann eecc

cchh tthhee ffeeeeddww

th an econo

ee tthhee wwaatteerr aa

aaccee iinn aa sshheellll

llll,, aass iitt iiss ccoonn

eeaamm mmuusstt ppaa

aaddddeedd ttoo tthhee

tthhee ssuuppeerr hhee

hhee tthheerrmmaall

ccoonnoommiisseerr..

wwaatteerr iiss ppuummpp

omizer

aatt iittss ssuurrffaaccee

ll bbooiilleerr iiss aallww

nnssttaannttllyy iinn cc

assss tthhrroouugghh aa

ee ssaattuurraatteedd sst

eeaatteerr,, wwiillll sstt

eeffffiicciieennccyy oo

ppeedd..

aanndd ppaassss iinntt

wwaayyss ssaattuurraatt

coonnttaacctt wwiitthh t

aa ssuuppeerrhheeaatteerr

tteeaamm..

ttiillll bbee

ooff tthhee

ttoo tthhee

tteedd

tthhee

rr..

Page 30: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

HH

HH

TT

rree

TT

tthh

TT

TT

TT

cca

TT

nn

TT

SS

ffaa

RR

BB

BB

HHeeaatt lloosssseess

HHeeaatt lloosssseess iinn

TThhiiss iiss pprroobbaabb

eedduuccee mmuucchh

TThhee lloosssseess aarre

hhee hhootttteerr tthhee

TThhee ggaasseess mmaa

TThhee bbuurrnneerr iiss

TThhiiss mmeeaannss tthh

aalliibbrraattiioonn..

TThhee hheeaatt ttrraann

noott bbeeiinngg ttrraann

TThhiiss mmeeaannss tthh

Soommee ccaarree iiss

aalllliinngg bbeellooww

RRaaddiiaattiioonn llooss

BBuurrnneerrss aanndd cc

BBuurrnneerrss aarree tt

FFiigguurr

nn tthhee fflluuee ggaa

bbllyy tthhee bbiigggge

ooff tthhee lloossss..

ee aattttrriibbuuttaabblle

ggaasseess iinn tthhee

aayy bbee ttoooo hhoott

s pprroodduucciinngg mm

hhaatt tthhee bbuurrnnee

nssffeerr ssuurrffaacceess

nnssffeerrrreedd ttoo tthh

hhaatt tthhee hheeaatt tt

nneeeeddeedd hheerree

w tthhee ''ddeeww ppoo

ssseess

ccoonnttrroollss

tthhee ddeevviicceess rr

rree 2299 wwaatteerr

sseess

eesstt ssiinnggllee ssoo

ee ttoo tthhee tteemmpp

ee ssttaacckk,, tthhee llee

tt ffoorr oonnee ooff tt

mmoorree hheeaatt tthh

eerr((ss)) aanndd ddaamm

ss wwiitthhiinn tthhee b

hhee wwaatteerr::

ttrraannssffeerr ssuurrff

ee -- TToooo mmuucchh

ooiinntt'' aanndd tthhee pp

rreessppoonnssiibbllee ff

ttuubbee bbooiilleerr

oouurrccee ooff hheeaatt

ppeerraattuurree ooff tt

eessss eeffffiicciieenntt

ttwwoo rreeaassoonnss::

hhaann iiss rreeqquuiirree

mmppeerr mmeecchhaann

bbooiilleerr aarree nnoo

ffaacceess aarree ccoonn

hh ccoooolliinngg ooff

ppootteennttiiaall ffoorr

ffoorr::

r wwiitthh aa ssuuppee

tt lloossss,, aanndd tthh

tthhee ggaasseess lleeaa

t tthhee bbooiilleerr..

::

eedd ffoorr aa ssppeecc

nniissmmss rreeqquuiirr

oott ffuunnccttiioonniinn

nnttaammiinnaatteedd,, aa

tthhee fflluuee ggaasse

rr ccoorrrroossiioonn iiss

eerr hheeaatteerr

hhee EEnnggiinneeeerriinn

aavviinngg tthhee ffuurrn

cciiffiicc llooaadd oonn

rree mmaaiinntteennaann

nngg ccoorrrreeccttllyy,,

aanndd rreeqquuiirree cc

eess mmaayy rreessuull

ss iinnccrreeaasseedd..

nngg MMaannaaggeerr

rnnaaccee.. CClleeaarrlly

tthhee bbooiilleerr::

nnccee aanndd rree--

aanndd tthhee hheeaa

cclleeaanniinngg..

lltt iinn tteemmppeerraa

ccaann

yy,,

aatt iiss

aattuurreess

Page 31: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

PP

ccoo

DD

BB

PPrreessssuurree

AA

RR

SS

DD

IIff

bb

EE

ees

Prrooppeerr mmiixxiinng

oommbbuussttiioonn..

DDeetteerrmmiinniinngg

BBuurrnneerrss

ee jjeett bbuurrnneerr

AAddvvaannttaaggeess ooff

RReellaattiivveellyy llooww

Siimmppllee ttoo mmaa

DDiissaaddvvaannttaaggee

ff tthhee ppllaanntt oop

ooiilleerr wwiillll hhaa

EEaassiillyy bblloocckke

sssseennttiiaall..

gg ooff ffuueell aanndd

tthhee sshhaappee aann

rrss

ff pprreessssuurree jjeett

ww ccoosstt..

aaiinnttaaiinn..

eess ooff pprreessssuurr

ppeerraattiinngg cchhaa

aavvee ttoo bbee ttaakkee

eedd bbyy ddeebbrrii

dd aaiirr iinn tthhee cc

nndd ddiirreeccttiioonn o

Figure 30 PPrr

bbuurrnneerrss::

ree jjeett bbuurrnneerrss

aarraacctteerriissttiiccss

eenn ooffff--lliinnee ttoo

iiss.. TThhiiss mmee

oorrrreecctt pprrooppoo

ooff tthhee ffllaammee

rreessssuurree jjeett bb

ss::

vvaarryy ccoonnssiidd

oo cchhaannggee tthhee

eeaannss tthhaatt wwee

oorrttiioonnss,, ffoorr ee

ee

bbuurrnneerrss

deerraabbllyy oovveerr

ee nnoozzzzllee..

eellll mmaaiinnttaaiinn

eeffffiicciieenntt aanndd

tthhee ccoouurrssee oo

nneedd,, ffiinnee mme

ccoommpplleettee

ooff aa ddaayy,, tthhee

eesshh ssttrraaiinneerr

eenn tthhee

rrss aarree

Page 32: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

BB

tthh

AA

RR

GG

FF

DD

MM

GG

AAtt pprree

BBeeiinngg aa gg

aaiirr iiss aallll t

DD

BBeeccaauussee tthhee aa

hhee ffuueell ooiill ((ee

AAddvvaannttaaggeess oo

RRoobbuusstt..

GGoooodd ttuurrnnddooww

Fuueell vviissccoossiittyy

DDiissaaddvvaannttaaggee

MMoorree eexxppeennssii

GGaass bbuurrnneerrss

eesseenntt,, ggaass

ggaass,, aattoommiissaa

tthhaatt iiss rreeqquuiirr

DDuuaall ffuueell bbuurr

aattoommiissaattiioonn ii

ee..gg.. pprreessssuurree))

ooff rroottaarryy ccuupp

wwnn rraattiioo..

yy iiss lleessss ccrriittii

eess ooff rroottaarryy cc

iivvee ttoo bbuuyy aann

iiss pprroobb

attiioonn iiss nnoott aann

rreedd ffoorr ccoommbb

rrnneerrss

Figure 3

iiss pprroodduucceedd

)),, tthhee ttuurrnnddoo

pp bbuurrnneerrss::

iiccaall..

ccuupp bbuurrnneerrss::

nndd mmaaiinnttaaiinn..

bbaabbllyy tthhee

nn iissssuuee,, aanndd

bbuussttiioonn..

31 Pressure

bbyy tthhee rroottaattii

owwnn rraattiioo iiss mm

.

mmoosstt ccoo

pprrooppeerr mmiixxii

e jet burner

iinngg ccuupp,, rraatthh

mmuucchh ggrreeaatteerr

oommmmoonn ffuu

iinngg ooff ggaass wwi

hheerr tthhaann bbyy ss

rr tthhaann tthhee pprr

uueell uusseedd

wiitthh tthhee aapppprroo

soommee ffuunnccttiioo

rreessssuurree jjeett bbuu

iinn tthhee

oopprriiaattee aammoouu

oonn ooff

uurrnneerr..

UUKK..

uunntt ooff

Page 33: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

BB

nnu

OO

EE

SS

SS

BB

II

TThhee sseerriiaa

ssppaarreess ffrroo

BBooiilleerr FFiittttiinngg

nuummbbeerr ooff iittee

OOppeerraattiioonn..

EEffffiicciieennccyy..

Saaffeettyy..

Seevveerraall kkeeyy bb

BBooiilleerr nnaammee--pp

IInn tthhee llaatttteerr hh

aall nnuummbbeerr aa

oomm tthhee mmaannuu

ggss aanndd MMoouunn

eemmss mmuusstt bbee

bbooiilleerr aattttaacchhmm

ppllaattee

hhaallff ooff tthhee 1199

anndd mmooddeell nnuu

uuffaaccttuurreerr aanndd

Figure

nnttiinnggss

ffiitttteedd ttoo sstteeaa

mmeennttss

99tthh cceennttuurryy

uummbbeerr uunniiqquu

dd iinn tthhee mmaaiinn

e 32 DDuuaall ffuu

aamm bbooiilleerrss,, aa

uueellyy iiddeennttiiffyy

nn bbooiilleerr lloogg bb

ueell bbuurrnneerrss

aallll wwiitthh tthhee oo

yy tthhee bbooiilleerr

bbooookk..

oobbjjeeccttiivvee ooff

aanndd aarree uussee

iimmpprroovviinngg::

eedd wwhheenn oorrddddeerriinngg

Page 34: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

EEsssseennttiiaa

TT

((11

rree

((22

ttoo

((33

ccoo

((44

oov

((55

((66

dd

((77

rree

qqu

((88

vv

aallss ooff aa ggoooodd

TThhee eesssseennttiiaall

11)) TThhee bbooiillee

eeqquuiirreedd qquuaall

22)) TThhee iinniittiiaa

oooo hhiigghh..

33)) TThhee bbooiill

oonnssttrruuccttiioonn aa

44)) TThhee bbooiill

vveerrhheeaatteedd..

55)) TThhee ddiiffffeerr

66)) TThhee bbooiillee

diirreecctt ffllaammeess.

77)) TThhee bbooiillee

eeaassoonnaabbllee ttiimm

quuiittee oofftteenn..

88)) FFoorr eeffffiiccii

eelloocciittyy wwiitthho

dd bbooiilleerr

ss ooff aa ggoooodd bb

eerr sshhoouulldd bbee

liittyy qquuiicckkllyy aa

aall ccoosstt,, iinnssttaall

lleerr sshhoouulldd bb

aanndd sshhoouulldd oo

eerr sshhoouulldd mm

rreenntt ppaarrttss ooff

eerr sshhoouulldd hhaa

..

eerr sshhoouulldd ooffff

mmee aanndd llaabboo

iieenntt hheeaatt ttrraann

oouutt iinnccuurrrriinngg

FFiigguurree 3333

bbooiilleerr aarree ::

ccaappaabbllee ooff g

aanndd wwiitthh mmiinn

llllaattiioonn ccoosstt aa

bbee lliigghhtt iinn

ooccccuuppyy ssmmaall

mmeeeett tthhee fflluu

f tthhee bbooiilleerr sshh

aavvee oonnllyy mmii

ffffeerr tthhee eeaassee

oouurr.. TThhiiss iiss

nnssmmiissssiioonn rraa

gg hheeaavvyy ffrriicctt

bbooiilleerr nnaamme

ggeenneerraattiinngg ss

nniimmuumm ffuueell cc

aanndd tthhee mmaaiinn

wweeiigghhtt,, sshhoo

lll fflloooorr aarreeaa..

uuccttuuaattiinngg ddee

hhoouulldd bbee eeaass

iinniimmuumm jjooiinn

ooff ddiissmmaannttll

nneecceessssaarryy ffo

aattee,, tthhee wwaattee

ttiioonnaall lloosssseess

ee--ppllaattee

sstteeaamm aatt tthhee

ccoonnssuummppttiioonn

nntteennaannccee ccoos

oouulldd nneeeedd ll

eemmaannddss oonn ss

ssiillyy aapppprrooaacchh

nnttss aanndd tthhooss

lliinngg tthhee ppaarrtt

ffoorr.. aa bbooiilleerr

eerr aanndd fflluuee gg

ss..

rreeqquuiirreedd pprre

nn..

sstt ooff tthhee bbooii

lleeaasstt aammoouunn

sstteeaamm ssuuppppll

hhaabbllee ffoorr rreepp

ssee ttoooo sshhoouull

ttss aanndd eerreeccttii

wwhhiicchh hhaass t

ggaasseess sshhoouulldd

reessssuurree aanndd oo

iilleerr sshhoouulldd nn

nntt ooff bbrriicckk

llyy wwiitthhoouutt bb

ppaaiirrss..

lldd bbee aawwaayy

iioonn aatt ssiittee ww

ttoo bbee ttrraannsspp

dd hhaavvee mmaaxxii

ooff tthhee

nnoott bbee

wwoorrkk

bbeeiinngg

ffrroomm

wwiitthhiinn

ppoorrtteedd

iimmuumm

Page 35: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

((99)) TThheerree sshhoouulldd bbee nnoo ddeeppoossiittiioonn ooff mmuudd aanndd ootthheerr ffoorreeiiggnn ppaarrttiicclleess oonn tthhee hheeaatteedd

ssuurrffaacceess..

((1100)) TThhee bbooiilleerr sshhoouulldd ccoonnffoorrmm ttoo tthhee ssaaffeettyy rreegguullaattiioonnss aass llaaiidd ddoowwnn iinn tthhee ""BBooiilleerrss

AAcctt""..

SSAAFFEETTYY VVAALLVVEESS

AAnn iimmppoorrttaanntt bbooiilleerr ffiittttiinngg iiss tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee..

MMaannyy ddiiffffeerreenntt ttyyppeess ooff ssaaffeettyy vvaallvveess aarree ffiitttteedd ttoo sstteeaamm bbooiilleerr ppllaanntt,, bbuutt tthheeyy mmuusstt aallll mmeeeett tthhee

ffoolllloowwiinngg ccrriitteerriiaa::

TThhee ttoottaall ddiisscchhaarrggee ccaappaacciittyy ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee((ss)) mmuusstt bbee aatt lleeaasstt eeqquuaall ttoo tthhee ‘‘ffrroomm aanndd

aatt 110000°°CC’’ ccaappaacciittyy ooff tthhee bbooiilleerr..

IIff tthhee ‘‘ffrroomm aanndd aatt’’ eevvaappoorraattiioonn iiss uusseedd ttoo ssiizzee tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee,, tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee ccaappaacciittyy

wwiillll aallwwaayyss bbee hhiigghheerr tthhaann tthhee aaccttuuaall mmaaxxiimmuumm eevvaappoorraattiivvee bbooiilleerr ccaappaacciittyy..

TThhee ffuullll rraatteedd ddiisscchhaarrggee ccaappaacciittyy ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee((ss)) mmuusstt bbee aacchhiieevveedd wwiitthhiinn 111100%% ooff tthhee

bbooiilleerr ddeessiiggnn pprreessssuurree..

TThhee mmiinniimmuumm iinnlleett bboorree ooff aa ssaaffeettyy vvaallvvee ccoonnnneecctteedd ttoo aa bbooiilleerr sshhaallll bbee 2200 mmmm..

TThhee mmaaxxiimmuumm sseett pprreessssuurree ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee sshhaallll bbee tthhee ddeessiiggnn ((oorr mmaaxxiimmuumm

ppeerrmmiissssiibbllee wwoorrkkiinngg pprreessssuurree)) ooff tthhee bbooiilleerr..

TThheerree mmuusstt bbee aann aaddeeqquuaattee mmaarrggiinn bbeettwweeeenn tthhee nnoorrmmaall ooppeerraattiinngg pprreessssuurree ooff tthhee bbooiilleerr

aanndd tthhee sseett pprreessssuurree ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee..

SSaaffeettyy vvaallvvee rreegguullaattiioonnss

AA bbooiilleerr sshhaallll bbee ffiitttteedd wwiitthh aatt lleeaasstt oonnee ssaaffeettyy vvaallvvee ssiizzeedd ffoorr tthhee rraatteedd oouuttppuutt ooff tthhee

bbooiilleerr..

TThhee ddiisscchhaarrggee ppiippeewwoorrkk ffrroomm tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee mmuusstt bbee uunnoobbssttrruucctteedd aanndd ddrraaiinneedd aatt tthhee

bbaassee ttoo pprreevveenntt tthhee aaccccuummuullaattiioonn ooff ccoonnddeennssaattee..

IItt wwiillll bbee qquuiittee nnoorrmmaall ffoorr tthhee iinntteerrnnaall ddiiaammeetteerr ooff tthhee ddiisscchhaarrggee ppiippeewwoorrkk ttoo bbee mmoorree

tthhaann tthhee iinntteerrnnaall ddiiaammeetteerr ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee oouuttlleett ccoonnnneeccttiioonn,, bbuutt uunnddeerr nnoo

cciirrccuummssttaanncceess sshhoouulldd iitt bbee lleessss..

Page 36: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

BB

AA

iiss

pp

BBooiilleerr ssttoopp vv

AA sstteeaamm bbooiill

ssoollaatteess tthhee sstt

aatttteerrnn gglloobbee

vvaallvveess

lleerr mmuusstt bbee

tteeaamm bbooiilleerr aa

vvaallvvee ooff tthhee

FFiigguurree

ffiitttteedd wwiitthh

aanndd iittss pprreessss

ee ssccrreeww--ddooww

Figure

3344 bbooiilleerr ssaa

aa ssttoopp vvaallvvee

suurree ffrroomm tthhee

wwnn vvaarriieettyy..

e 35 BBooiilleerr ss

aaffeettyy vvaallvveess

ee ((aallssoo kknnooww

ee pprroocceessss oorr

ssttoopp vvaallvveess

wwnn aass aa ccrroow

ppllaanntt.. IItt iiss gg

wwnn vvaallvvee)) ww

ggeenneerraallllyy aann

wwhhiicchh

aannggllee

Page 37: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

ffoo

TT

IItt

ttoo

TT

eea

iinn

OO

tthh

AA

vv

bb

AA

ssaa

FF

TT

ppu

AA

TT

ttaa

TT

TThheessee vvaallvveess

oorr hhiigghheerr pprree

TThhee ssttoopp vvaallvv

tt sshhoouulldd aallwwa

oo hheellpp rreessttr

TThhee vvaallvvee sshh

aassiillyy sseeee tthhee

nnddiiccaattoorr tthhaatt

OOnn mmuullttii--bbooiil

hhee ccrroowwnn vvaall

AAtt lleeaasstt oonnee

aallvvee iiss ggeennee

ooiilleerr pprreessssuurr

AAlltteerrnnaattiivveellyy

aannddwwiicchheedd bb

Feeeedd wwaatteerr cchh

TThhee ffeeeedd wwaa

uummpp aanndd bbooii

AA bbooiilleerr ffeeeedd

TThhee cchheecckk vvaa

aannkk wwhheenn tthhee

TThhiiss pprreevveenntt

uussuuaallllyy bbeeeen

eessssuurree aapppplliicc

vvee iiss nnoott ddeessii

aayyss bbee ooppeennee

trriicctt tthhee ffaall

hhoouulldd bbee ooff tt

ee vvaallvvee ppoossii

t mmaakkeess tthhiiss

lleerr aapppplliiccaattii

llvvee..

ooff tthheessee vvaa

eerraallllyy aa gglloobb

rriizziinngg aannootthhee

y,, iitt iiss ppoossss

bbeettwweeeenn tthhee f

hheecckk vvaallvveess

aatteerr cchheecckk vv

iilleerr..

dd ssttoopp vvaallvvee

aallvvee iinncclluuddee

eerree iiss nnoo pprree

tss tthhee bbooiilleerr bb

nn mmaannuuffaaccttuu

ccaattiioonnss..

iiggnneedd aass aa tthh

eedd sslloowwllyy ttoo

llll iinn bbooiilleerr

tthhee ‘‘rriissiinngg hh

iittiioonn,, eevveenn ff

eevveenn eeaassiieerr f

ioonnss aann aaddddiitt

aallvveess sshhoouulldd

ee vvaallvvee ooff tthh

eerr..

ssiibbllee ttoo uussee

ffllaannggeess ooff tthh

vaallvvee iiss iinnssttaa

iiss ffiitttteedd aatt tthh

ess aa sspprriinngg ee

essssuurree iinn tthhee

bbeeiinngg ffllooooddee

Figure 36 B

uurreedd ffrroomm ccaa

hhrroottttlliinngg vvaallvv

pprreevveenntt aannyy

rr pprreessssuurree

hhaanndd wwhheeeell’’

ffrroomm fflloooorr ll

ffoorr tthhee ooppeerraa

ttiioonnaall iissoollaattii

d bbee lloocckkaabblle

hhee ssccrreeww--ddoo

ee aa ssccrreeww--dd

hhee ccrroowwnn vvaall

aalllleedd iinn tthhee

hhee bbooiilleerr sshhee

eeqquuiivvaalleenntt ttoo

bbooiilleerr..

eedd bbyy tthhee ssttaat

Boiler check

aasstt iirroonn,, wwiitthh

vvee,, aanndd sshhoouu

yy ssuuddddeenn rriissee

aanndd aannyy pp

ttyyppee.. TThhiiss

leevveell.. TThhee vv

aattoorr..

iinngg vvaallvvee sshh

ee iinn tthhee cclloo

oowwnn,, nnoonn--rreett

ddoowwnn vvaallvvee

llvvee aanndd iittsseellff

bbooiilleerr ffeeeedd

eellll..

oo tthhee hheeaadd oo

attiicc hheeaadd ffrroomm

k valve

hh sstteeeell aanndd bb

uulldd bbee ffuullllyy oo

ee iinn ddoowwnnssttrr

poossssiibbllee aasssso

aalllloowwss tthhee bb

vaallvvee sshhoowwnn

hhoouulldd bbee ffiitttte

oosseedd ppoossiittiioonn

ttuurrnn ttyyppee wwhh

ee,, wwiitthh aa dd

ff..

wwaatteerr lliinnee bb

ooff wwaatteerr iinn tt

mm tthhee bbooiilleerr

bbrroonnzzee bbeeiinngg

ooppeenn oorr cclloossee

reeaamm pprreessssuurr

oocciiaatteedd pprriimm

bbooiilleerr ooppeerraatt

iiss ffiitttteedd wwii

eedd,, iinn sseerriieess

nn.. TThhee aaddddiitt

hhiicchh pprreevveenntt

ddiisscc cchheecckk v

bbeettwweeeenn tthhee

tthhee eelleevvaatteedd

ffeeeedd ttaannkk..

gg uusseedd

eedd..

rree aanndd

mmiinngg..

ttoorr ttoo

iitthh aann

ss wwiitthh

ttiioonnaall

ttss oonnee

vvaallvvee

ee ffeeeedd

dd ffeeeedd

Page 38: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

UU

sstt

WW

nnoorrmmaall..

BBeeccaauussee

tthhaann 110000

ooppttiioonn..

BB

TT

sstt

TT

ccoo

TT

TT

ssoo

TT

ooff bbooiilleerr

UUnnddeerr nnoorrmmaa

ttoopp rreettuurrnn fflloo

WWhheenn tthhee ffeeee

aa ggoooodd sseeaall

00°°CC)) aa cchheecckk

BBooiilleerr wwaatteerr qq

TThhee mmaaiinntteenn

tteeaamm bbooiilleerr..

TThhee mmeeaassuurree

oovveerreedd bbyy aa

TTDDSS ccoonnttrrooll

TThhiiss ccoonnttrrooll

oommeettiimmeess aall

TThhee ssyysstteemm mm

r wwaatteerr iiss ccoo

aall sstteeaammiinngg cc

ooww ffrroomm tthhee

eedd ppuummpp iiss rr

ll iiss rreeqquuiirreedd

kk vvaallvvee wwiitthh

F

qquuaalliittyy ccoonnttrr

nnaannccee ooff wwaa

eemmeenntt aanndd ccoo

nnuummbbeerr ooff rr

ss tthhee aammoouunn

ssoo rreeffeerrrreedd tt

mmaayy bbee mmaannuu

oommppaarreedd wwiitt

ccoonnddiittiioonnss tthh

bbooiilleerr eenntteerr

rruunnnniinngg,, iittss

d,, aanndd tthhee tteemm

hh aa EEPPDDMM ((

Figure 37 lo

rrooll

aatteerr qquuaalliittyy ii

oonnttrrooll ooff tthhee

rreegguullaattiioonnss..

nntt ooff TToottaall D

ttoo aass ‘‘ccoonnttiinnuu

uuaall oorr aauuttoomm

thh aa sseett ppooiinn

hhee cchheecckk vvaall

rriinngg tthhee ffeeeedd

pprreessssuurree oovv

mmppeerraattuurreess i

((EEtthhyylleennee PPrr

ocation of fe

iiss eesssseennttiiaall

vvaarriioouuss ppaarraa

DDiissssoollvveedd SS

uuoouuss bbllooww dd

mmaattiicc.. WWhhaattee

nntt;; iiff tthhee TTDD

llvvee ooppeerraatteess

dd lliinnee wwhheenn tth

vveerrccoommeess tthhee

iinnvvoollvveedd aarree

rrooppyylleennee)) ssoo

eed check va

ttoo tthhee ssaaffee

aammeetteerrss iiss aa

SSoolliiddss ((TTDDSS

ddoowwnn’’..

eevveerr ssyysstteemm i

DDSS lleevveell iiss tto

iinn aa ccoonnvveenn

thhee ffeeeedd ppuumm

ee sspprriinngg ttoo ff

ee rreellaattiivveellyy

oofftt sseeaatt iiss gg

alve

aanndd eeffffiicciieenn

ccoommpplleexx ttoopp

S)) iinn tthhee bbooii

iiss uusseedd,, tthhee

toooo hhiigghh,, aa qq

nnttiioonnaall mmaannnn

mmpp iiss nnoott rruunnnn

ffeeeedd tthhee bbooiill

llooww ((uussuuaallllyy

ggeenneerraallllyy tthhee

nntt ooppeerraattiioonn

ppiicc,, wwhhiicchh iiss

iilleerr wwaatteerr,, aa

TTDDSS iinn aa ssaa

qquuaannttiittyy ooff bb

nneerr ttoo

nniinngg..

lleerr aass

yy lleessss

ee bbeesstt

nn ooff aa

ss aallssoo

aanndd iiss

aammppllee

bbooiilleerr

Page 39: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

wwaatteerr iiss r

ooff ddiilluuttiinn

OOnn aa mmaann

BB

TT

TThhee ccoonntt

ooppeenneedd ffo

rreelleeaasseedd ttoo bb

nngg tthhee wwaatteerr

nnuuaallllyy ccoonnttrroo

BBoottttoomm bbllooww

TThhiiss eejjeeccttss tthh

trrooll iiss aa llaarrggee

ffoorr aa ppeerriioodd oo

bbee rreeppllaacceedd

iinn tthhee bbooiilleerr

oolllleedd TTDDSS ssyy

Figure

ddoowwnn

hhee sslluuddggee oorr

ee ((uussuuaallllyy 2255

ooff aabboouutt 55 ssee

bbyy ffeeeedd wwaatt

rr,, aanndd rreedduuccii

yysstteemm,, tthhee bb

e 38 Typica

sseeddiimmeenntt ffrroo

55 ttoo 5500 mmmm))

eeccoonnddss,, oonnccee

Figure 39

teerr wwiitthh aa mmuu

iinngg tthhee TTDDSS

ooiilleerr wwaatteerr ww

al automatic

oomm tthhee bboottttoo

kkeeyy ooppeerraatteedd

ee ppeerr sshhiifftt..

BBoottttoomm bblloo

uucchh lloowweerr TT

lleevveell..

wwoouulldd bbee ssaamm

c TDS contr

oomm ooff tthhee bboo

dd vvaallvvee.. TThhii

ooww ddoowwnn vvaall

TTDDSS lleevveell.. TT

mmpplleedd eevveerryy

rol system

ooiilleerr..

iss vvaallvvee mmiigghh

llvvee

TThhiiss hhaass tthhee ee

yy sshhiifftt..

hhtt nnoorrmmaallllyy b

eeffffeecctt

bbee

Page 40: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

PP

AA

TT

mm

ppr

PP

ttyy

hh

PP

GG

AA

oo

AA

oop

GG

55

TT

vv

PPrreessssuurree ggaauu

AAllll bbooiilleerrs

TThhee ddiiaall sshhoouu

mmaarrkkeedd ttoo iinndd

rreessssuurree // ddeess

Prreessssuurree ggaauugg

yyppee ssiipphhoonn ttuu

hiigghh tteemmppeerraat

Prreessssuurree ggaauugg

GGaauuggee ggllaassssee

AAllll sstteeaamm bboo

ff 110000 kkWW oorr

AA ggaauuggee ggllaasss

ppeerraattiinngg ccoonn

GGaauuggee ggllaassssee

00 mmmm aabboovvee

TThheeyy sshhoouulldd a

iissiibbiilliittyy ooff tthh

uuggee

ss mmuusstt

uulldd bbee aatt lleeaass

ddiiccaattee tthhee nnoo

ssiiggnn pprreessssuurree

ggeess aarree ccoonnnn

uubbee wwhhiicchh ffi

ttuurreess..

ggeess mmaayy bbee ff

Figure

eess aanndd ffiittttiinn

ooiilleerrss aarree ffiittttee

rr mmoorree sshhoouull

ss sshhoowwss tthhee

nnddiittiioonnss..

ess sshhoouulldd bbee

ee tthhee ppooiinntt ww

aallssoo bbee ffiitttteedd

hhee wwaatteerr lleevv

bbee ffiitttteedd

sstt 115500 mmmm iinn

oorrmmaall wwoorrkkii

ee..

nneecctteedd ttoo tthhe

ffiillllss wwiitthh ccoonn

ffiitttteedd ttoo ootthhee

e 40 typical

nnggss

eedd wwiitthh aatt llee

ldd bbee ffiitttteedd ww

ccuurrrreenntt lleevvee

iinnssttaalllleedd ssoo t

wwhheerree oovveerrhhee

dd wwiitthh aa pprroott

veell..

wwiitthh aa

nn ddiiaammeetteerr aann

iinngg pprreessssuurree

ee sstteeaamm ssppaa

nnddeennsseedd sstteeaa

eerr pprreessssuurree cco

PPrreessssuurree ggaa

eeaasstt oonnee wwaattee

wwiitthh ttwwoo iinnddii

ll ooff wwaatteerr iinn

tthhaatt tthheeiirr llooww

eeaattiinngg wwiillll oocc

tteeccttoorr aarroouunndd

aatt lleeaasstt

anndd ooff tthhee BBoo

ee aanndd tthhee mmaa

aaccee ooff tthhee bboo

aamm aanndd pprroottee

oonnttaaiinneerrss ssuu

aauuggee wwiitthh rrii

eerr lleevveell iinnddiicc

iiccaattoorrss....

nn tthhee bbooiilleerr,, rr

wweesstt rreeaaddiinngg

ccccuurr..

dd tthheemm,, bbuutt tt

oonnee pprreess

oouurrddoonn ttuubbee

aaxxiimmuumm ppeerrmm

ooiilleerr aanndd uussuu

eeccttss tthhee ddiiaall

uucchh aass bbllooww dd

iinngg ssiipphhoonn

ccaattoorr,, bbuutt tthhoo

rreeggaarrddlleessss oof

gg wwiillll sshhooww tt

tthhiiss sshhoouulldd nn

ssssuurree iinnddiicc

ttyyppee,, iitt sshhoouu

mmiissssiibbllee wwoo

uuaallllyy hhaavvee aa

mmeecchhaanniissmm

ddoowwnn vveesssseells

oossee wwiitthh aa rraa

ff tthhee bbooiilleerr’’s

tthhee wwaatteerr lleevv

nnoott hhiinnddeerr

ccaattoorr..

uulldd bbee

oorrkkiinngg

aa rriinngg

ffrroomm

ss,,

aattiinngg

ss

vveell aatt

Page 41: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

GG

cchh

AA

WW

WW

TT

CC

CC

WW

hh

sshh

CC

CC

IIff

eexx

GGaauuggee ggllaassssee

hheemmiiccaallss iinn b

AAnnyy ssiiggnn ooff cc

WWhheenn tteessttiinngg

WWhheenn tteessttiinngg

TToo tteesstt aa ggaauugg

CClloossee tthhee wwaatt

CClloossee tthhee ddrraa

WWaatteerr sshhoouulldd

haappppeenn,, tthheenn

hhoouulldd bbee ttaakk

CClloossee tthhee sstteeaa

CClloossee tthhee ddrraa

ff tthhee wwaatteerr dd

xxiisstt iinn tthhee sstt

ess aarree pprroonnee tt

bbooiilleerr wwaatteerr

ccoorrrroossiioonn oorr

g tthhee ggaauuggee gg

g tthhee ggaauuggee gg

ggee ggllaassss,, tthhee

tteerr ccoocckk aanndd

aiinn ccoocckk aanndd

dd rreettuurrnn ttoo iittss

aa bblloocckkaaggee ii

kkeenn aass ssoooonn aa

aamm ccoocckk aanndd

aiinn ccoocckk aanndd

ddooeess nnoott rreettuur

teeaamm ccoocckk.. RR

ttoo ddaammaaggee ffrr

rr,, aanndd eerroossiioonn

eerroossiioonn iinnddii

ggllaassss sstteeaamm cc

ggllaassss wwaatteerr cc

Figure 41 GG

ffoolllloowwiinngg pp

d ooppeenn tthhee ddrra

ooppeenn tthhee wwaa

ss nnoorrmmaall wwoorr

iinn tthhee wwaatteerr

aass ppoossssiibbllee..

dd ooppeenn tthhee ddrr

ooppeenn tthhee ssttee

rrnn ttoo iittss nnoorrmm

RReemmeeddiiaall aacctt

rroomm aa nnuummbbee

nn dduurriinngg bblloo

iccaatteess tthhaatt aa nn

ccoonnnneeccttiioonn,, tt

oonnnneeccttiioonnss,,

GGaauuggee ggllaassss

pprroocceedduurree sshho

aaiinn ccoocckk ffoorr

aatteerr ccoocckk

rrkkiinngg lleevveell rr

ccoocckk ccoouulldd bb

rraaiinn ccoocckk ffoorr

eeaamm ccoocckk..

mmaall wwoorrkkiinngg

ttiioonn sshhoouulldd bb

eerr ooff ssoouurrcceess

oww ddoowwnn,, ppaarr

nneeww ggllaassss iiss

tthhee wwaatteerr ccoocc

tthhee sstteeaamm ccoo

sseess aanndd ffiittttiinn

hoouulldd bbee ffoolllloo

r aapppprrooxxiimmaatt

rreellaattiivveellyy qquu

bbee tthhee rreeaassoonn

rr aapppprrooxxiimmaatt

gg lleevveell rreellaattiivv

bbee ttaakkeenn aass ss

ss,, ssuucchh aass ccoo

rrttiiccuullaarrllyy aatt

s rreeqquuiirreedd..

cckk sshhoouulldd bbee

oocckk ppiippee sshhoo

nnggss

oowweedd::

tteellyy 55 sseeccoonndd

uuiicckkllyy.. IIff tthhiiss

nn,, aanndd rreemmeedd

tteellyy 55 sseeccoonndd

vveellyy qquuiicckkllyy

ssoooonn aass ppoossssii

oorrrroossiioonn ffrroomm

tthhee sstteeaamm eenn

ee cclloosseedd..

oouulldd bbee cclloossee

ddss..

ss ddooeess nnoott

ddiiaall aaccttiioonn

ddss..

yy,, aa bblloocckkaaggee

iibbllee..

mm tthhee

nndd..

eedd

ee mmaayy

Page 42: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee aauutthhoorriizzeedd aatttteennddaanntt sshhoouulldd ssyysstteemmaattiiccaallllyy tteesstt tthhee wwaatteerr ggaauuggeess aatt lleeaasstt oonnccee eeaacchh ddaayy aanndd

sshhoouulldd bbee pprroovviiddeedd wwiitthh ssuuiittaabbllee pprrootteeccttiioonn ffoorr tthhee ffaaccee aanndd hhaannddss,, aass aa ssaaffeegguuaarrdd aaggaaiinnsstt

ssccaallddiinngg iinn tthhee eevveenntt ooff ggllaassss bbrreeaakkaaggee..

GGaauuggee ggllaassss gguuaarrddss

TThhee ggaauuggee ggllaassss gguuaarrdd sshhoouulldd bbee kkeepptt cclleeaann.. WWhheenn tthhee gguuaarrdd iiss bbeeiinngg cclleeaanneedd iinn ppllaaccee,, oorr

rreemmoovveedd ffoorr cclleeaanniinngg,, tthhee ggaauuggee sshhoouulldd bbee tteemmppoorraarriillyy sshhuutt--ooffff..

SSaattiissffaaccttoorryy wwaatteerr lleevveell sshhoouulldd bbee tthheerree bbeeffoorree sshhuuttttiinngg ooffff tthhee ggaauuggee aanndd ttaakkee ccaarree nnoott ttoo

ttoouucchh oorr kknnoocckk tthhee ggaauuggee ggllaassss.. AAfftteerr cclleeaanniinngg,, aanndd wwhheenn tthhee gguuaarrdd hhaass bbeeeenn rreeppllaacceedd,,

tthhee ggaauuggee sshhoouulldd bbee tteesstteedd aanndd tthhee ccoocckkss sseett iinn tthhee ccoorrrreecctt ppoossiittiioonn..

MMaaiinntteennaannccee

TThhee ggaauuggee ggllaassss sshhoouulldd bbee tthhoorroouugghhllyy oovveerrhhaauulleedd aatt eeaacchh aannnnuuaall ssuurrvveeyy..

LLaacckk ooff mmaaiinntteennaannccee ccaann rreessuulltt iinn hhaarrddeenniinngg ooff ppaacckkiinngg aanndd sseeiizzuurree ooff ccoocckkss..

IIff aa ccoocckk hhaannddllee bbeeccoommeess bbeenntt oorr ddiissttoorrtteedd ssppeecciiaall ccaarree iiss nneecceessssaarryy ttoo eennssuurree tthhaatt tthhee

ccoocckk iiss sseett ffuullll ooppeenn..

AA ddaammaaggeedd ffiittttiinngg sshhoouulldd bbee rreenneewweedd oorr rreeppaaiirreedd iimmmmeeddiiaatteellyy..

GGaauuggee ggllaasssseess oofftteenn bbeeccoommee ddiissccoolloorreedd dduuee ttoo wwaatteerr ccoonnddiittiioonnss;; tthheeyy aallssoo bbeeccoommee tthhiinn

aanndd wwoorrnn dduuee ttoo eerroossiioonn..

GGllaasssseess,, tthheerreeffoorree,, sshhoouulldd bbee rreenneewweedd aatt rreegguullaarr iinntteerrvvaallss..

AA ssttoocckk ooff ssppaarree ggllaasssseess aanndd ccoonnee ppaacckkiinngg sshhoouulldd aallwwaayyss bbee aavvaaiillaabbllee iinn tthhee bbooiilleerr hhoouussee..

RReemmeemmbbeerr::

IIff sstteeaamm ppaasssseess aarree cchhookkeedd aa ffaallssee hhiigghh wwaatteerr lleevveell mmaayy bbee ggiivveenn iinn tthhee ggaauuggee ggllaassss..

AAfftteerr tthhee ggaauuggee hhaass bbeeeenn tteesstteedd aa ffaallssee hhiigghh wwaatteerr lleevveell mmaayy ssttiillll bbee iinnddiiccaatteedd..

IIff tthhee wwaatteerr ppaassssaaggeess aarree cchhookkeedd aann aarrttiiffiicciiaallllyy hhiigghh wwaatteerr lleevveell mmaayy bbee oobbsseerrvveedd dduuee ttoo

sstteeaamm ccoonnddeennssiinngg iinn tthhee ggllaassss..

AAfftteerr tteessttiinngg,, tthhee ggllaassss wwiillll tteenndd ttoo rreemmaaiinn eemmppttyy uunnlleessss tthhee wwaatteerr lleevveell iinn tthhee bbooiilleerr iiss

hhiigghheerr tthhaann tthhee ttoopp ccoonnnneeccttiioonn,, iinn wwhhiicchh ccaassee wwaatteerr mmiigghhtt ffllooww iinnttoo tthhee ggllaassss ffrroomm tthhiiss

ccoonnnneeccttiioonn..

Page 43: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

GG

iinn

AA

ww

WW

TT

eef

TT

ccoo

EE

LL

ccoo

IInn

LL

ddr

TT

TThhee

GGaauuggee ggllaassss ll

nnddiiccaattoorr ooff ww

AAnnyy wwaatteerr lleevv

wwiitthh iimmmmeeddiiaa

WWaatteerr lleevveell cc

TThhee mmaaiinntteenn

ffffiicciieenntt ooppeerr

TThhee mmeetthhooddss

oommpplleexx ttooppiic

EExxtteerrnnaall lleevvee

LLeevveell ccoonnttrroo

oonnttrroollss oorr aall

nntteerrnnaallllyy mmoo

LLeevveell ccoonnttrroo

drruumm))..

TThheessee pprroovviidde

ee lleevveell aallaarrmm

lleevveellss mmuusstt bb

wwaatteerr lleevveell ccoo

vveell ppeerrcceeiivveed

aattee aaccttiioonn ttaakk

coonnttrroollss

naannccee ooff tthhee cc

rraattiioonn..

ooff sseennssiinngg tth

cc tthhaatt iiss ccoovv

ell ccoonnttrrooll cchhaa

oll cchhaammbbeerrss aa

aarrmmss

Fig

oouunntteedd lleevveell

ooll ssyysstteemmss ww

ee aa hhiigghheerr ddee

mm ssyysstteemmss mmaa

bbee ttrreeaatteedd wwii

oonnddiittiioonnss iinnss

dd aass aabbnnoorrmm

kkeenn ttoo sshhuutt dd

ccoorrrreecctt wwaatteer

thhee wwaatteerr lleevv

veerreedd bbyy aa nnuu

aammbbeerrss

aarree ffiitttteedd eexxtt

gure 42 exte

ccoonnttrroollss

wwiitthh sseennssoorrss ((

eeggrreeee ooff ssaaffee

aayy aallssoo pprroovvii

iitthh tthhee uuttmmoo

ssiiddee tthhee bbooiill

mmaall mmuusstt bbee iinn

ddoowwnn tthhee bbooii

rr lleevveell iinn aa ss

vveell,, aanndd tthhee ss

uummbbeerr ooff rreegg

tteerrnnaallllyy ttoo bbo

ernal level c

((oorr pprroobbeess)) ww

eettyy tthhaann tthhooss

iiddee aa sseellff--cchhe

osstt rreessppeecctt,, aa

lleerr..

nnvveessttiiggaatteedd

iilleerr bbuurrnneerr iiff

sstteeaamm bbooiilleerr

ssuubbsseeqquueenntt cc

gguullaattiioonnss..

ooiilleerrss ffoorr tthhee

control cham

wwhhiicchh ffiitt iinnss

ssee ffiitttteedd eexxttee

eecckkiinngg ffuunncctt

ass tthheeyy aarree tthh

aass ssoooonn aass iitt

ff nneecceessssaarryy..

iiss eesssseennttiiaall

ccoonnttrrooll ooff wwaa

ee iinnssttaallllaattiioonn

mbers

ssiiddee tthhee bbooiillee

eerrnnaallllyy..

ttiioonn oonn ssyyssttee

hhee oonnllyy vviissuuaa

tt iiss oobbsseerrvveedd

ttoo iittss ssaaffee aann

aatteerr lleevveell iiss aa

nn ooff lleevveell

eerr sshheellll ((oorr ss

eemm iinntteeggrriittyy..

aall

dd,,

nndd

aa

sstteeaamm

..

Page 44: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

PPrroott

AA

WW

TT

eef

TT

aadd

TT

AA

bb

dd

bb

WW

vv

TT

iinn

tteeccttiioonn ttuubbee

AAiirr vveennttss aanndd

WWhheenn aa bbooiillee

TThhiiss aaiirr hhaass nn

ffffeecctt ooff bbllaann

TThhee aaiirr ccaann

ddeeqquuaatteellyy..

TThhee aaiirr mmaayy bb

AAnn aalltteerrnnaattiivv

ooiilleerr ooppeerraattoo

doonnee)),, iitt iiss aa

ooiilleerr..

WWhheenn aa bbooiillee

aaccuuuumm..

TThhiiss vvaaccuuuumm

nn bbooiilleerr iinnsspp

eess aarree ffiitttteedd

Figure

dd vvaaccuuuumm bbrree

eerr iiss ssttaarrtteedd f

nnoo hheeaatt vvaalluu

nnkkeettiinngg hheeaatt e

aallssoo ggiivvee

bbee ppuurrggeedd ffrroo

vvee ttoo tthhee ccooc

oorr ooff tthhee ttaass

allssoo mmuucchh mm

eerr iiss ttaakkeenn

mm ccaauusseess pprreess

ppeeccttiioonn ddoooorr

ttoo ddiissccoouurraa

43 Internal

eeaakkeerrss

ffrroomm ccoolldd,, tthh

uuee,, aanndd wwiillll

eexxcchhaannggee ssuu

rriissee ttoo ccoorrrr

oomm tthhee sstteeaamm

cckk iiss aa bbaallaa

sskk ooff mmaannuuaa

mmoorree aaccccuurraattee

ooffff--lliinnee,, tthhee

ssssuurree ttoo bbee ee

rrss lleeaakkiinngg,, d

aaggee tthhee mmoovv

lly mounted

hhee sstteeaamm ssppaa

aaddvveerrsseellyy aa

uurrffaacceess..

rroossiioonn iinn tthh

mm ssppaaccee uussiinn

aanncceedd pprreessssuu

allllyy ppuurrggiinngg

ee aanndd wwiillll vv

ee sstteeaamm iinn tthh

eexxeerrtteedd oonn tthh

ddaammaaggee ttoo tt

vveemmeenntt ooff wwaa

d level contr

aaccee iiss ffuullll ooff

aaffffeecctt sstteeaamm

hhee ccoonnddeennssaa

nngg aa ssiimmppllee cc

uurree aaiirr vveenntt

aaiirr ((aanndd hheenn

vveenntt ggaasseess ww

thhee sstteeaamm sspp

hhee bbooiilleerr ffrroo

tthhee bbooiilleerr ffl

aatteerr aarroouunndd

rols

ff aaiirr..

ppllaanntt ppeerrffoorr

aattee ssyysstteemm,,

ccoocckk;;

wwhhiicchh nnoott

nnccee eennssuurreess

wwhhiicchh mmaayy aa

ppaaccee ccoonnddeenn

oomm tthhee oouuttssiidd

ffllaatt ppllaatteess aann

dd tthhee sseennssoorr

rrmmaannccee dduuee

iiff nnoott rreemm

oonnllyy rreelliieevvee

tthhaatt iitt iiss aacctt

aaccccuummuullaattee ii

nnsseess aanndd lleeaav

ddee,, aanndd ccaann rr

nndd tthhee ddaanngg

rr..

ttoo iittss

mmoovveedd

eess tthhee

ttuuaallllyy

iinn tthhee

avveess aa

rreessuulltt

ggeerr ooff

Page 45: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

oov

sshh

TT

WW

ttrr

PP

iiss

GG

ddr

BB

sstt

RR

vveerrffiilllliinngg aa

hheellll..

TTrreeaattmmeenntt,, SStt

WWaatteerr iiss tthhee

rraannssppoorrttaattiioonn

Puurree wwaatteerr ((HH

ss vveerryy uunnccoomm

GGoooodd ddrriinnkkiinn

drriinnkkiinngg wwaattee

BBooiilleerrss,, hhoowwee

tteeaamm bbooiilleerr ii

RReedduuccee hheeaatt tt

sshhuuttddoowwnn bboo

Figure

ttoorraaggee aanndd BB

mmoosstt iimmppoorr

nn,, aanndd iitt

HH2200)) iiss ttaasstteell

mmmmoonn.. AAllll nn

nngg wwaatteerr ddooee

eerr aarree rreeaaddiilly

eevveerr,, aarree lleess

iiff aalllloowweedd ttoo

ttrraannssffeerr rraatteess

ooiilleerr.. TToo aavvoo

e 44 Typical

BBllooww ddoowwnn ff

rrttaanntt rraaww mmaa

ssttoorreess eenneerr

leessss,, ooddoorrlleessss

nnaattuurraall wwaattee

eess nnoott nneecceesss

yy aabbssoorrbbeedd bb

ssss aabbllee ttoo ccoop

oo rreemmaaiinn..

ss,, lleeaaddiinngg ttoo

Figure 4

ooiidd tthhiiss,, aa vv

l air vents a

ffoorr SStteeaamm BBoo

aatteerriiaall oonn eeaa

rrggyy.. IItt iiss

ss,, aanndd ccoolloorrll

eerrss ccoonnttaaiinn vv

ssaarriillyy mmaakkee

bbyy tthhee hhuummaa

ppee,, aanndd tthheess

oovveerrhheeaattiinngg

45 Typical w

vvaaccuuuumm bbrreeaakk

and vacuum

ooiilleerrss

aarrtthh.. IItt iiss eess

aallssoo ccaallllee

lleessss iinn iittss ppuu

vvaarriioouuss ttyyppeess

ggoooodd bbooiilleerr

aann bbooddyy,, aanndd

ssee ssaammee mmiinn

gg aanndd lloossss ooff

water cycle

akkeerr iiss rreeqquuii

m breakers

sssseennttiiaall ttoo llii

eedd tthhee ‘‘uunni

uurree ssttaattee;; hhooww

ss aanndd aammoouunn

rr ffeeeedd wwaatteerr

dd eesssseennttiiaall tto

nneerraallss wwiillll ccaa

ff mmeecchhaanniiccaall

iirreedd oonn tthhee bb

iiffee,, iitt iiss uussee

iivveerrssaall ssoollvv

wweevveerr,, ppuurree ww

nnttss ooff iimmppuurr

.. TThhee mmiinneerra

oo oouurr wweellll bb

aauussee ddaammaaggee

ll ssttrreennggtthh..

bbooiilleerr

eedd ffoorr

vveenntt’’..

wwaatteerr

rriittiieess..

aallss iinn

bbeeiinngg..

ee iinn aa

Page 46: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

OOff   tthhee  wwoo

ppoollaarr  ggllaacc

  

TThhiiss  ssmmaall

eevvaappoorraattii

ttoo  eeaarrtthh  aa

uupp  iimmppuurrii

CChhaarrggeedd  ww

ttaabbllee,,  oorr  ff

TThheessee  iimmpp

TT

DD

TT

aarr

TT

oorrlldd’’ss  wwaatteerr   ss

cciieerrss  ‐‐  oonnllyy  00..66

ll  pprrooppoorrttiioonn  ww

ioonn,,  tthhee  wwaattee

aass  rraaiinn..  HHoowwee

iittiieess  ssuucchh  aass  cc

wwiitthh  tthheessee  iinngg

fflloowwss  oovveerr  tthhee

ppuurriittiieess  mmaayy  ff

TThhee ccoommmmoonn

DDiissssoollvveedd ssooll

TThhee pprriinncciippaall

rree ssccaallee--ffoorrmm

TThheerree aarree ootthh

ssttoocckk,,  9977%%   iiss

6655%%  iiss  aavvaaiillaabb

wwoouulldd  ssoooonn  bb

err  ttuurrnnss   iinnttoo  cc

eevveerr,,   iitt   iiss  wwrroo

ccaarrbboonniicc  aacciidd,,

ggrreeddiieennttss,,  tthhee

ee  ssuurrffaaccee  ooff  tt

ffoorrmm  ddeeppoossiittss

n iimmppuurriittiieess ii

lliiddss -- TThheessee

ll oonneess aarree tthhee

mmiinngg wwhheenn hh

hheerr ddiissssoollvveedd

s   ffoouunndd   iinn   tthhee

bbllee  ffoorr  ddoommeess

bbee  ccoonnssuummeedd

cclloouuddss,,  wwhhiicchh

nngg  ttoo  aassssuummee

,,  nniittrrooggeenn  aanndd

ee  wwaatteerr  ppeerrccoo

thhee  eeaarrtthh  ddiissss

ss  oonn  hheeaatt  ttrraann

TTaabbllee 11 IImm

iinn rraaww wwaatteerr

aarree ssuubbssttaanncc

ee ccaarrbboonnaatteess

hheeaatteedd..

dd ssoolliiddss,, wwhhiicc

ee  oocceeaannss,,  aanndd

ssttiicc  aanndd  iinndduuss

iiff  iitt  wweerree  nnoott

hh  aarree  ppaarrttllyy  ccoo

ee  tthhaatt  rraaiinnwwaatt

dd,,  iinn  iinndduussttrriiaa

oollaatteess  tthhrroouugg

oollvviinngg  aanndd  ccoo

nnssffeerr  ssuurrffaacceess

mmppuurriittiieess iinn

rr ccaann bbee ccllaassss

cceess tthhaatt wwiillll

ss aanndd ssuullpphhaatt

cchh iiss nnoonn--ssccaa

dd  aa   ssiiggnniiffiiccaann

ssttrriiaall  uussee..     

tt  ffoorr  tthhee  wwaattee

oonnddeennsseedd  dduu

tteerr   iiss  ppuurree;;  dd

aall  aarreeaass,,  ssuullpphh

gghh  tthhee  uuppppeerr  ll

oolllleeccttiinngg  aaddddiitt

ss  tthhaatt  mmaayy::  CC

nn wwaatteerr

ssiiffiieedd aass ffoollll

ddiissssoollvvee iinn ww

tteess ooff ccaallcciiuumm

aallee ffoorrmmiinngg..

ntt  ppaarrtt  ooff   tthhaa

eerr  ccyyccllee  ((sseeee  F

urriinngg  tthheeiirr   jjoouu

uurriinngg   iittss  ffaallll  tt

hhuurr  ddiiooxxiiddee..  

llaayyeerrss  ooff  tthhee  

ttiioonnaall  iimmppuurriit

CCaauussee mmeettaall cc

lloowwss::

wwaatteerr..

umm aanndd mmaaggnn

.

tt   iiss   ttrraappppeedd   i

FFiigguurree  33..99..11))..

uurrnneeyy  aanndd  tthhee

ttoo  eeaarrtthh   iitt  wwii

  

eeaarrtthh  ttoo  tthhee  w

ttiieess..     

ccoorrrroossiioonn..

nneessiiuumm,, wwhhiicc

iinn   tthhee  

.  AAfftteerr  

eenn   ffaallll  

llll  ppiicckk  

wwaatteerr  

cchh

Page 47: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

IInn pprraaccttiiccee,, aannyy ssaallttss ffoorrmmiinngg ssccaallee wwiitthhiinn tthhee bbooiilleerr sshhoouulldd bbee cchheemmiiccaallllyy aalltteerreedd ssoo tthhaatt

tthheeyy pprroodduuccee ssuussppeennddeedd ssoolliiddss,, oorr sslluuddggee rraatthheerr tthhaann ssccaallee..

SSuussppeennddeedd ssoolliiddss -- TThheessee aarree ssuubbssttaanncceess tthhaatt eexxiisstt iinn wwaatteerr aass ssuussppeennddeedd ppaarrttiicclleess..

TThheeyy aarree uussuuaallllyy mmiinneerraall,, oorr oorrggaanniicc iinn oorriiggiinn..

TThheessee ssuubbssttaanncceess aarree nnoott ggeenneerraallllyy aa pprroobblleemm aass tthheeyy ccaann bbee ffiilltteerreedd oouutt..

DDiissssoollvveedd ggaasseess -- OOxxyyggeenn aanndd ccaarrbboonn ddiiooxxiiddee ccaann bbee rreeaaddiillyy ddiissssoollvveedd bbyy wwaatteerr..

TThheessee ggaasseess aarree aaggggrreessssiivvee iinnssttiiggaattoorrss ooff ccoorrrroossiioonn..

SSccuumm ffoorrmmiinngg ssuubbssttaanncceess -- TThheessee aarree mmiinneerraall iimmppuurriittiieess tthhaatt ffooaamm oorr ssccuumm..

OOnnee eexxaammppllee iiss ssooddaa iinn tthhee ffoorrmm ooff aa ccaarrbboonnaattee,, cchhlloorriiddee,, oorr ssuullpphhaattee..

TThhee aammoouunntt ooff iimmppuurriittiieess pprreesseenntt iiss eexxttrreemmeellyy ssmmaallll aanndd tthheeyy aarree uussuuaallllyy eexxpprreesssseedd iinn aannyy wwaatteerr

aannaallyyssiiss iinn tthhee ffoorrmm ooff ppaarrttss ppeerr mmiilllliioonn ((ppppmm)),, bbyy wweeiigghhtt oorr aalltteerrnnaattiivveellyy iinn mmiilllliiggrraammss ppeerr lliittrree

((mmgg//ll))..

HHaarrddnneessss 

  WWaatteerr iiss rreeffeerrrreedd ttoo aass bbeeiinngg eeiitthheerr ‘‘hhaarrdd’’ oorr ‘‘ssoofftt’’.. HHaarrdd wwaatteerr ccoonnttaaiinnss ssccaallee--ffoorrmmiinngg iimmppuurriittiieess

wwhhiillee ssoofftt wwaatteerr ccoonnttaaiinnss lliittttllee oorr nnoonnee.. TThhee ddiiffffeerreennccee ccaann eeaassiillyy bbee rreeccooggnniizzeedd bbyy tthhee eeffffeecctt ooff

wwaatteerr oonn ssooaapp.. MMuucchh mmoorree ssooaapp iiss rreeqquuiirreedd ttoo mmaakkee llaatthheerr wwiitthh hhaarrdd wwaatteerr tthhaann wwiitthh ssoofftt wwaatteerr..

HHaarrddnneessss iiss ccaauusseedd bbyy tthhee pprreesseennccee ooff tthhee mmiinneerraall ssaallttss ooff ccaallcciiuumm aanndd mmaaggnneessiiuumm aanndd iitt iiss tthheessee

ssaammee mmiinneerraallss tthhaatt eennccoouurraaggee tthhee ffoorrmmaattiioonn ooff ssccaallee..

TThheerree aarree ttwwoo ccoommmmoonn ccllaassssiiffiiccaattiioonnss ooff hhaarrddnneessss::

AAllkkaalliinnee hhaarrddnneessss ((aallssoo kknnoowwnn aass tteemmppoorraarryy hhaarrddnneessss)) -- CCaallcciiuumm aanndd mmaaggnneessiiuumm bbiiccaarrbboonnaatteess

aarree rreessppoonnssiibbllee ffoorr aallkkaalliinnee hhaarrddnneessss.. TThhee ssaallttss ddiissssoollvvee iinn wwaatteerr ttoo ffoorrmm aann aallkkaalliinnee ssoolluuttiioonn..

WWhheenn hheeaatt iiss aapppplliieedd,, tthheeyy ddeeccoommppoossee ttoo rreelleeaassee ccaarrbboonn ddiiooxxiiddee aanndd ssoofftt ssccaallee oorr sslluuddggee..

TThhee tteerrmm ‘‘tteemmppoorraarryy hhaarrddnneessss’’ iiss ssoommeettiimmeess uusseedd,, bbeeccaauussee tthhee hhaarrddnneessss iiss rreemmoovveedd bbyy bbooiilliinngg..

TThhiiss eeffffeecctt ccaann oofftteenn bbee sseeeenn aass ssccaallee oonn tthhee iinnssiiddee ooff aann eelleeccttrriicc kkeettttllee..

Page 48: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

NN

ddu

aann

TT

aann

IInn

NNoonn--aallkkaalliinnee

duuee ttoo tthhee pprree

nndd cchhlloorriiddeess

TThheessee pprreecciippii

nndd ffoorrmm hhaarrdd

nn aaddddiittiioonn,, tthh

Fig

Figur

hhaarrddnneessss aann

eesseennccee ooff tthhee

ss..

iittaattee oouutt ooff ss

dd ssccaallee,, wwhhiicc

hhee pprreesseennccee

gure 46 Alk

re 47 non- A

nndd ccaarrbboonnaattee

ee ssaallttss ooff ccaallc

soolluuttiioonn,, dduuee

cchh iiss ddiiffffiiccuull

ooff ssiilliiccaa iinn bb

kaline or tem

Alkaline or p

ss ((aallssoo kknnooww

cciiuumm aanndd mmaa

ee ttoo tthheeiirr rreedduu

lltt ttoo rreemmoovvee.

bbooiilleerr wwaatteerr

mporary har

permanent

wwnn aass ppeerrmmaann

aaggnneessiiuumm bbuu

uucceedd ssoolluubbiill

..

ccaann aallssoo lleeaadd

rdness

hardness

nneenntt hhaarrddnneess

uutt iinn tthhee ffoorrmm

lliittyy aass tthhee tteemm

dd ttoo hhaarrdd ssccaa

ssss)) -- TThhiiss iiss aa

mm ooff ssuullpphhaattee

mmppeerraattuurree rrii

aallee,, wwhhiicchh ccaa

aallssoo

eess

iisseess,,

aann

Page 49: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

rreeaacctt wwiitthh ccaallcciiuumm aanndd mmaaggnneessiiuumm ssaallttss ttoo ffoorrmm ssiilliiccaatteess wwhhiicchh ccaann sseevveerreellyy iinnhhiibbiitt hheeaatt

ttrraannssffeerr aaccrroossss tthhee ffiirree ttuubbeess aanndd ccaauussee tthheemm ttoo oovveerrhheeaatt..

TToottaall hhaarrddnneessss

TToottaall hhaarrddnneessss iiss nnoott ttoo bbee ccllaassssiiffiieedd aass aa ttyyppee ooff hhaarrddnneessss,, bbuutt aass tthhee ssuumm ooff

ccoonncceennttrraattiioonnss ooff ccaallcciiuumm aanndd mmaaggnneessiiuumm iioonnss pprreesseenntt wwhheenn tthheessee aarree bbootthh eexxpprreesssseedd aass

CCaaCCOO33.. IIff tthhee wwaatteerr iiss aallkkaalliinnee,, aa pprrooppoorrttiioonn ooff tthhiiss hhaarrddnneessss,, eeqquuaall iinn mmaaggnniittuuddee ttoo tthhee

ttoottaall aallkkaalliinniittyy aanndd aallssoo eexxpprreesssseedd aass CCaaCCOO33,, iiss ccoonnssiiddeerreedd aass aallkkaalliinnee hhaarrddnneessss,, aanndd tthhee

rreemmaaiinnddeerr aass nnoonn--aallkkaalliinnee hhaarrddnneessss..

NNoonn--ssccaallee ffoorrmmiinngg ssaallttss NNoonn--hhaarrddnneessss ssaallttss,, ssuucchh aass ssooddiiuumm ssaallttss aarree aallssoo pprreesseenntt,, aanndd aarree

ffaarr mmoorree ssoolluubbllee tthhaann tthhee ssaallttss ooff ccaallcciiuumm oorr mmaaggnneessiiuumm aanndd wwiillll nnoott ggeenneerraallllyy ffoorrmm ssccaallee

oonn tthhee ssuurrffaacceess ooff aa bbooiilleerr,, CCoommppaarraattiivvee uunniitt.. WWhheenn ssaallttss ddiissssoollvvee iinn wwaatteerr tthheeyy ffoorrmm

eelleeccttrriiccaallllyy cchhaarrggeedd ppaarrttiicclleess ccaalllleedd iioonnss..

TThhee mmeettaalllliicc ppaarrttss ((ccaallcciiuumm,, ssooddiiuumm,, mmaaggnneessiiuumm)) ccaann bbee iiddeennttiiffiieedd aass ccaattiioonnss bbeeccaauussee

tthheeyy aarree aattttrraacctteedd ttoo tthhee ccaatthhooddee aanndd ccaarrrryy ppoossiittiivvee eelleeccttrriiccaall cchhaarrggeess.. AAnniioonnss aarree nnoonn--

mmeettaalllliicc aanndd ccaarrrryy nneeggaattiivvee cchhaarrggeess -- bbiiccaarrbboonnaatteess,, ccaarrbboonnaattee,, cchhlloorriiddee,, ssuullpphhaattee,, aarree

aattttrraacctteedd ttoo tthhee aannooddee.. EEaacchh iimmppuurriittyy iiss ggeenneerraallllyy eexxpprreesssseedd aass aa cchheemmiiccaallllyy eeqquuiivvaalleenntt

aammoouunntt ooff ccaallcciiuumm ccaarrbboonnaattee,, wwhhiicchh hhaass aa mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt ooff 110000..

ppHH vvaalluuee AAnnootthheerr tteerrmm ttoo bbee ccoonnssiiddeerreedd iiss tthhee ppHH vvaalluuee;; tthhiiss iiss nnoott aann iimmppuurriittyy oorr

ccoonnssttiittuueenntt bbuutt mmeerreellyy aa nnuummeerriiccaall vvaalluuee rreepprreesseennttiinngg tthhee ppootteennttiiaall hhyyddrrooggeenn ccoonntteenntt ooff

wwaatteerr -- wwhhiicchh iiss aa mmeeaassuurree ooff tthhee aacciiddiicc oorr aallkkaalliinnee nnaattuurree ooff tthhee wwaatteerr.. WWaatteerr,, HH22OO,, hhaass

ttwwoo ttyyppeess ooff iioonnss -- hhyyddrrooggeenn iioonnss ((HH++)) aanndd hhyyddrrooxxyyll iioonnss ((OOHH--))..

IIff tthhee hhyyddrrooggeenn iioonnss aarree pprreeddoommiinnaanntt,, tthhee ssoolluuttiioonn wwiillll bbee aacciiddiicc wwiitthh aa ppHH vvaalluuee bbeettwweeeenn

00 aanndd 66.. IIff tthhee hhyyddrrooxxyyll iioonnss aarree pprreeddoommiinnaanntt,, tthhee ssoolluuttiioonn wwiillll bbee aallkkaalliinnee,, wwiitthh aa ppHH

vvaalluuee bbeettwweeeenn 88 aanndd 1144.. IIff tthheerree aarree aann eeqquuaall nnuummbbeerr ooff bbootthh hhyyddrrooxxyyll aanndd hhyyddrrooggeenn

iioonnss,, tthheenn tthhee ssoolluuttiioonn wwiillll bbee nneeuuttrraall,, wwiitthh aa ppHH vvaalluuee ooff 77..AAcciiddss aanndd aallkkaalliiss hhaavvee tthhee

eeffffeecctt ooff iinnccrreeaassiinngg tthhee ccoonndduuccttiivviittyy ooff wwaatteerr aabboovvee tthhaatt ooff aa nneeuuttrraall ssaammppllee.. FFoorr

eexxaammppllee,, aa ssaammppllee ooff wwaatteerr wwiitthh aa ppHH vvaalluuee ooff 1122 wwiillll hhaavvee aa hhiigghheerr ccoonndduuccttiivviittyy tthhaann aa

ssaammppllee tthhaatt hhaass aa ppHH vvaalluuee ooff 77..

Page 50: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

WWaatteerr ffoorr tthhee BBooiilleerr

TThhee ooppeerraattiinngg oobbjjeeccttiivveess ffoorr sstteeaamm bbooiilleerr ppllaanntt iinncclluuddee::

SSaaffee ooppeerraattiioonn..

MMaaxxiimmuumm ccoommbbuussttiioonn aanndd hheeaatt ttrraannssffeerr eeffffiicciieennccyy..

MMiinniimmuumm mmaaiinntteennaannccee..

LLoonngg wwoorrkkiinngg lliiffee..

TThhee qquuaalliittyy ooff tthhee wwaatteerr uusseedd ttoo pprroodduuccee tthhee sstteeaamm iinn tthhee bbooiilleerr wwiillll hhaavvee aa pprrooffoouunndd

eeffffeecctt oonn mmeeeettiinngg tthheessee oobbjjeeccttiivveess..

TThheerree iiss aa nneeeedd ffoorr tthhee bbooiilleerr ttoo ooppeerraattee uunnddeerr tthhee ffoolllloowwiinngg ccrriitteerriiaa::

FFrreeeeddoomm ffrroomm ssccaallee -- IIff hhaarrddnneessss iiss pprreesseenntt iinn tthhee ffeeeeddwwaatteerr aanndd nnoott ccoonnttrroolllleedd

cchheemmiiccaallllyy,, tthheenn ssccaalliinngg ooff tthhee hheeaatt ttrraannssffeerr ssuurrffaacceess wwiillll ooccccuurr,, rreedduucciinngg hheeaatt ttrraannssffeerr

aanndd eeffffiicciieennccyy -- mmaakkiinngg ffrreeqquueenntt cclleeaanniinngg ooff tthhee bbooiilleerr nneecceessssaarryy.. IInn eexxttrreemmee ccaasseess,, llooccaall

hhoott ssppoottss ccaann ooccccuurr,, lleeaaddiinngg ttoo mmeecchhaanniiccaall ddaammaaggee oorr eevveenn ttuubbee ffaaiilluurree..

FFrreeeeddoomm ffrroomm ccoorrrroossiioonn aanndd cchheemmiiccaall aattttaacckk -- IIff tthhee wwaatteerr ccoonnttaaiinnss ddiissssoollvveedd ggaasseess,,

ppaarrttiiccuullaarrllyy ooxxyyggeenn,, ccoorrrroossiioonn ooff tthhee bbooiilleerr ssuurrffaacceess,, ppiippiinngg aanndd ootthheerr eeqquuiippmmeenntt iiss lliikkeellyy

ttoo ooccccuurr..

IIff tthhee ppHH vvaalluuee ooff tthhee wwaatteerr iiss ttoooo llooww,, tthhee aacciiddiicc ssoolluuttiioonn wwiillll aattttaacckk mmeettaall ssuurrffaacceess.. IIff

tthhee ppHH vvaalluuee iiss ttoooo hhiigghh,, aanndd tthhee wwaatteerr iiss aallkkaalliinnee,, ootthheerr pprroobblleemmss ssuucchh aass ffooaammiinngg mmaayy

ooccccuurr.. CCaauussttiicc eemmbbrriittttlleemmeenntt oorr ccaauussttiicc ccrraacckkiinngg mmuusstt aallssoo bbee pprreevveenntteedd iinn oorrddeerr ttoo aavvooiidd

mmeettaall ffaaiilluurree.. CCrraacckkiinngg aanndd eemmbbrriittttlleemmeenntt aarree ccaauusseedd bbyy ttoooo hhiigghh aa ccoonncceennttrraattiioonn ooff

ssooddiiuumm hhyyddrrooxxiiddee.. OOllddeerr rriivveetteedd bbooiilleerrss aarree mmoorree ssuusscceeppttiibbllee ttoo tthhiiss kkiinndd ooff aattttaacckk;;

hhoowweevveerr,, ccaarree iiss ssttiillll nneecceessssaarryy oonn mmooddeerrnn wweellddeedd bbooiilleerrss aatt tthhee ttuubbee eennddss.. GGoooodd qquuaalliittyy

sstteeaamm.. IIff tthhee iimmppuurriittiieess iinn tthhee bbooiilleerr ffeeeeddwwaatteerr aarree nnoott ddeeaalltt wwiitthh pprrooppeerrllyy,, ccaarrrryyoovveerr ooff

bbooiilleerr wwaatteerr iinnttoo tthhee sstteeaamm ssyysstteemm ccaann ooccccuurr.. TThhiiss mmaayy lleeaadd ttoo pprroobblleemmss eellsseewwhheerree iinn tthhee

sstteeaamm ssyysstteemm,, ssuucchh aass:: CCoonnttaammiinnaattiioonn ooff tthhee ssuurrffaacceess ooff ccoonnttrrooll vvaallvveess -- TThhiiss wwiillll aaffffeecctt

tthheeiirr ooppeerraattiioonn aanndd rreedduuccee tthheeiirr ccaappaacciittyy..CCoonnttaammiinnaattiioonn ooff tthhee hheeaatt ttrraannssffeerr ssuurrffaacceess ooff

pprroocceessss ppllaanntt -- TThhiiss wwiillll iinnccrreeaassee tthheerrmmaall rreessiissttaannccee,, aanndd rreedduuccee tthhee eeffffeeccttiivveenneessss ooff hheeaatt

ttrraannssffeerr..RReessttrriiccttiioonn ooff sstteeaamm ttrraapp oorriiffiicceess -- TThhiiss wwiillll rreedduuccee sstteeaamm ttrraapp ccaappaacciittiieess,, aanndd

uullttiimmaatteellyy lleeaadd ttoo wwaatteerrllooggggiinngg ooff tthhee ppllaanntt,, aanndd rreedduucceedd oouuttppuutt..

CCaarrrryyoovveerr ccaann bbee ccaauusseedd bbyy ttwwoo ffaaccttoorrss:: PPrriimmiinngg -- TThhiiss iiss tthhee eejjeeccttiioonn ooff bbooiilleerr wwaatteerr iinnttoo

tthhee sstteeaamm ttaakkee--ooffff aanndd iiss ggeenneerraallllyy dduuee ttoo oonnee oorr mmoorree ooff tthhee ffoolllloowwiinngg::

Page 51: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

OOppeerraattiinngg tthhee bbooiilleerr wwiitthh ttoooo hhiigghh aa wwaatteerr lleevveell..

OOppeerraattiinngg tthhee bbooiilleerr bbeellooww iittss ddeessiiggnn pprreessssuurree;; tthhiiss iinnccrreeaasseess tthhee vvoolluummee aanndd tthhee

vveelloocciittyy ooff tthhee sstteeaamm rreelleeaasseedd ffrroomm tthhee wwaatteerr ssuurrffaaccee..

EExxcceessssiivvee sstteeaamm ddeemmaanndd..

FFooaammiinngg -- TThhiiss iiss tthhee ffoorrmmaattiioonn ooff ffooaamm iinn tthhee ssppaaccee bbeettwweeeenn tthhee wwaatteerr ssuurrffaaccee aanndd tthhee

sstteeaamm ooffff--ttaakkee.. TThhee ggrreeaatteerr tthhee aammoouunntt ooff ffooaammiinngg,, tthhee ggrreeaatteerr tthhee pprroobblleemmss wwhhiicchh wwiillll

bbee eexxppeerriieenncceedd..

TThhee ffoolllloowwiinngg aarree iinnddiiccaattiioonnss aanndd ccoonnsseeqquueenncceess ooff ffooaammiinngg::

WWaatteerr wwiillll ttrriicckkllee ddoowwnn ffrroomm tthhee sstteeaamm ccoonnnneeccttiioonn ooff tthhee ggaauuggee ggllaassss;; tthhiiss mmaakkeess iitt

ddiiffffiiccuulltt ttoo aaccccuurraatteellyy ddeetteerrmmiinnee tthhee wwaatteerr lleevveell..

LLeevveell pprroobbeess,, ffllooaattss aanndd ddiiffffeerreennttiiaall pprreessssuurree cceellllss hhaavvee ddiiffffiiccuullttyy iinn aaccccuurraatteellyy

ddeetteerrmmiinniinngg wwaatteerr lleevveell.. AAllaarrmmss mmaayy bbee ssoouunnddeedd,, aanndd tthhee bbuurrnneerr((ss)) mmaayy eevveenn ‘‘lloocckkoouutt’’..

TThhiiss wwiillll rreeqquuiirree mmaannuuaall rreesseettttiinngg ooff tthhee bbooiilleerr ccoonnttrrooll ppaanneell bbeeffoorree ssuuppppllyy ccaann bbee rree--

eessttaabblliisshheedd..

TThheessee pprroobblleemmss mmaayy bbee ccoommpplleetteellyy oorr iinn ppaarrtt dduuee ttoo ffooaammiinngg iinn tthhee bbooiilleerr.. HHoowweevveerr,,

bbeeccaauussee ffooaammiinngg iiss eennddeemmiicc ttoo bbooiilleerr wwaatteerr,,

SSuurrffaaccee ddeeffiinniittiioonn -- FFooaamm oonn aa ggllaassss ooff bbeeeerr ssiittss oonn ttoopp ooff tthhee lliiqquuiidd,, aanndd tthhee lliiqquuiidd // ffooaamm

iinntteerrffaaccee iiss cclleeaarrllyy ddeeffiinneedd.. IInn aa bbooiilliinngg lliiqquuiidd,, tthhee lliiqquuiidd ssuurrffaaccee iiss iinnddiissttiinncctt,, vvaarryyiinngg

ffrroomm aa ffeeww ssmmaallll sstteeaamm bbuubbbblleess aatt tthhee bboottttoomm ooff tthhee vveesssseell,, ttoo mmaannyy llaarrggee sstteeaamm bbuubbbblleess

aatt tthhee ttoopp..

AAggiittaattiioonn iinnccrreeaasseess ffooaammiinngg -- TThhee ttrreenndd iiss ttoowwaarrddss ssmmaalllleerr bbooiilleerrss ffoorr aa ggiivveenn sstteeaammiinngg

rraattee.. SSmmaalllleerr bbooiilleerrss hhaavvee lleessss wwaatteerr ssuurrffaaccee aarreeaa,, ssoo tthhee rraattee aatt wwhhiicchh sstteeaamm iiss rreelleeaasseedd

ppeerr ssqquuaarree mmeettrree ooff wwaatteerr aarreeaa iiss iinnccrreeaasseedd.. TThhiiss mmeeaannss tthhaatt tthhee aaggiittaattiioonn aatt tthhee ssuurrffaaccee iiss

ggrreeaatteerr.. IItt ffoolllloowwss tthheenn tthhaatt ssmmaalllleerr bbooiilleerrss aarree mmoorree pprroonnee ttoo ffooaammiinngg..

HHaarrddnneessss -- HHaarrdd wwaatteerr ddooeess nnoott ffooaamm.. HHoowweevveerr,, bbooiilleerr wwaatteerr iiss ddeelliibbeerraatteellyy ssoofftteenneedd ttoo

pprreevveenntt ssccaallee ffoorrmmaattiioonn,, aanndd tthhiiss ggiivveess iitt aa pprrooppeennssiittyy ttoo ffooaamm..

CCoollllooiiddaall ssuubbssttaanncceess -- CCoonnttaammiinnaattiioonn ooff bbooiilleerr wwaatteerr wwiitthh aa ccoollllooiidd iinn ssuussppeennssiioonn,, ffoorr

eexxaammppllee.. mmiillkk,, ccaauusseess vviioolleenntt ffooaammiinngg.. NNoottee:: CCoollllooiiddaall ppaarrttiicclleess aarree lleessss tthhaann 00..000000 11

mmmm iinn ddiiaammeetteerr,, aanndd ccaann ppaassss tthhrroouugghh aa nnoorrmmaall ffiilltteerr..

Page 52: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TTDDSS lleevveell -- AAss tthhee bbooiilleerr wwaatteerr TTDDSS iinnccrreeaasseess,, tthhee sstteeaamm bbuubbbblleess bbeeccoommee mmoorree ssttaabbllee,,

aanndd aarree mmoorree rreelluuccttaanntt ttoo bbuurrsstt aanndd sseeppaarraattee..

TThhee ffoolllloowwiinngg aalltteerrnnaattiivveess aarree ooppeenn ttoo tthhee EEnnggiinneeeerriinngg MMaannaaggeerr ttoo mmiinniimmiissee ffooaammiinngg iinn

tthhee bbooiilleerr:: OOppeerraattiioonn -- SSmmooootthh bbooiilleerr ooppeerraattiioonn iiss iimmppoorrttaanntt.. WWiitthh aa bbooiilleerr ooppeerraattiinngg

uunnddeerr ccoonnssttaanntt llooaadd aanndd wwiitthhiinn iittss ddeessiiggnn ppaarraammeetteerrss,, tthhee aammoouunntt ooff eennttrraaiinneedd mmooiissttuurree

ccaarrrriieedd oovveerr wwiitthh sstteeaamm mmaayy bbee lleessss tthhaann 22%%.. IIff llooaadd cchhaannggeess aarree rraappiidd aanndd ooff llaarrggee

mmaaggnniittuuddee,, tthhee pprreessssuurree iinn tthhee bbooiilleerr ccaann ddrroopp ccoonnssiiddeerraabbllyy,, iinniittiiaattiinngg eexxttrreemmeellyy ttuurrbbuulleenntt

ccoonnddiittiioonnss aass tthhee ccoonntteennttss ooff tthhee bbooiilleerr ffllaasshh ttoo sstteeaamm.. TToo mmaakkee mmaatttteerrss wwoorrssee,, tthhee

rreedduuccttiioonn iinn pprreessssuurree aallssoo mmeeaannss tthhaatt tthhee ssppeecciiffiicc vvoolluummee ooff tthhee sstteeaamm iiss iinnccrreeaasseedd,, aanndd

tthhee ffooaamm bbuubbbblleess aarree pprrooppoorrttiioonnaallllyy llaarrggeerr..

CChheemmiiccaall ccoonnttrrooll -- AAnnttii--ffooaammiinngg aaggeennttss mmaayy bbee aaddddeedd ttoo tthhee bbooiilleerr wwaatteerr.. TThheessee ooppeerraattee

bbyy bbrreeaakkiinngg ddoowwnn tthhee ffooaamm bbuubbbblleess.. HHoowweevveerr,, tthheessee aaggeennttss aarree nnoott eeffffeeccttiivvee wwhheenn

ttrreeaattiinngg ffooaammss ccaauusseedd bbyy ssuussppeennddeedd ssoolliiddss..

CCoonnttrrooll  ooff  TTDDSS  ‐‐  AA  bbaallaannccee  hhaass  ttoo  bbee  ffoouunndd  bbeettwweeeenn:: 

AA hhiigghh TTDDSS lleevveell wwiitthh iittss aatttteennddaanntt eeccoonnoommyy ooff ooppeerraattiioonn..

AA llooww TTDDSS lleevveell wwhhiicchh mmiinniimmiisseess ffooaammiinngg..

SSaaffeettyy -- TThhee ddaannggeerrss ooff oovveerrhheeaattiinngg dduuee ttoo ssccaallee,, aanndd ooff ccoorrrroossiioonn dduuee ttoo ddiissssoollvveedd ggaasseess,,

aarree eeaassyy ttoo uunnddeerrssttaanndd.. IInn eexxttrreemmee ccaasseess,, ffooaammiinngg,, ssccaallee aanndd sslluuddggee ffoorrmmaattiioonn ccaann lleeaadd ttoo

tthhee bbooiilleerr wwaatteerr lleevveell ccoonnttrroollss sseennssiinngg iimmpprrooppeerr lleevveellss,, ccrreeaattiinngg aa ddaannggeerr ttoo ppeerrssoonnnneell aanndd

pprroocceessss aalliikkee..

EExxtteerrnnaall wwaatteerr ttrreeaattmmeenntt

IItt iiss ggeenneerraallllyy aaggrreeeedd tthhaatt wwhheerree ppoossssiibbllee oonn sstteeaamm bbooiilleerrss,, tthhee pprriinncciippaall ffeeeeddwwaatteerr

ttrreeaattmmeenntt sshhoouulldd bbee eexxtteerrnnaall ttoo tthhee bbooiilleerr.. AA ssuummmmaarryy ooff tthhee ttrreeaatteedd wwaatteerr qquuaalliittyy tthhaatt

mmiigghhtt bbee oobbttaaiinneedd ffrroomm tthhee vvaarriioouuss pprroocceesssseess,, bbaasseedd oonn aa ttyyppiiccaall hhaarrdd rraaww wwaatteerr ssuuppppllyy,,

TThhee eexxtteerrnnaall ttrreeaattmmeenntt ppllaanntt hhaass ttoo ddeeaall wwiitthh..

EExxtteerrnnaall wwaatteerr ttrreeaattmmeenntt pprroocceesssseess ccaann bbee lliisstteedd aass::

RReevveerrssee oossmmoossiiss -- AA pprroocceessss wwhheerree ppuurree wwaatteerr iiss ffoorrcceedd tthhrroouugghh aa sseemmii--ppeerrmmeeaabbllee

mmeemmbbrraannee lleeaavviinngg aa ccoonncceennttrraatteedd ssoolluuttiioonn ooff iimmppuurriittiieess,, wwhhiicchh iiss rreejjeecctteedd ttoo wwaassttee..

LLiimmee;; lliimmee // ssooddaa ssoofftteenniinngg -- WWiitthh lliimmee ssoofftteenniinngg,, hhyyddrraatteedd lliimmee ((ccaallcciiuumm hhyyddrrooxxiiddee))

rreeaaccttss wwiitthh ccaallcciiuumm aanndd mmaaggnneessiiuumm bbiiccaarrbboonnaatteess ttoo ffoorrmm aa rreemmoovvaabbllee sslluuddggee.. TThhiiss

Page 53: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

rreedduucceess tthhee aallkkaalliinnee ((tteemmppoorraarryy)) hhaarrddnneessss.. LLiimmee // ssooddaa ((ssooddaa aasshh)) ssoofftteenniinngg rreedduucceess nnoonn--

aallkkaalliinnee ((ppeerrmmaanneenntt)) hhaarrddnneessss bbyy cchheemmiiccaall rreeaaccttiioonn..

IIoonn eexxcchhaannggee -- IIss bbyy ffaarr tthhee mmoosstt wwiiddeellyy uusseedd mmeetthhoodd ooff wwaatteerr ttrreeaattmmeenntt ffoorr sshheellll bbooiilleerrss

pprroodduucciinngg ssaattuurraatteedd sstteeaamm.. TThhiiss mmoodduullee wwiillll ccoonncceennttrraattee oonn tthhee ffoolllloowwiinngg pprroocceesssseess bbyy

wwhhiicchh wwaatteerr iiss ttrreeaatteedd:: BBaassee eexxcchhaannggee,, DDeeaallkkaalliissaattiioonn aanndd DDeemmiinneerraalliissaattiioonn..

IIoonn eexxcchhaannggee

AAnn iioonn eexxcchhaannggeerr iiss aann iinnssoolluubbllee mmaatteerriiaall nnoorrmmaallllyy mmaaddee iinn tthhee ffoorrmm ooff rreessiinn bbeeaaddss ooff

00..55 ttoo 11..00 mmmm ddiiaammeetteerr.. TThhee rreessiinn bbeeaaddss aarree uussuuaallllyy eemmppllooyyeedd iinn tthhee ffoorrmm ooff aa ppaacckkeedd

bbeedd ccoonnttaaiinneedd iinn aa ggllaassss rreeiinnffoorrcceedd ppllaassttiicc pprreessssuurree vveesssseell.. TThhee rreessiinn bbeeaaddss aarree ppoorroouuss aanndd

hhyyddrroopphhiilliicc -- tthhaatt iiss,, tthheeyy aabbssoorrbb wwaatteerr.. WWiitthhiinn tthhee bbeeaadd ssttrruuccttuurree aarree ffiixxeedd iioonniicc ggrroouuppss

wwiitthh wwhhiicchh aarree aassssoocciiaatteedd mmoobbiillee eexxcchhaannggeeaabbllee iioonnss ooff ooppppoossiittee cchhaarrggee.. TThheessee mmoobbiillee

iioonnss ccaann bbee rreeppllaacceedd bbyy ssiimmiillaarrllyy cchhaarrggeedd iioonnss,, ffrroomm tthhee ssaallttss ddiissssoollvveedd iinn tthhee wwaatteerr

ssuurrrroouunnddiinngg tthhee bbeeaaddss..

BBaassee eexxcchhaannggee ssoofftteenniinngg

TThhiiss iiss tthhee ssiimmpplleesstt ffoorrmm ooff iioonn eexxcchhaannggee aanndd aallssoo tthhee mmoosstt wwiiddeellyy uusseedd..

TThhee rreessiinn bbeedd iiss iinniittiiaallllyy aaccttiivvaatteedd ((cchhaarrggeedd)) bbyy ppaassssiinngg aa 77 -- 1122%% ssoolluuttiioonn ooff bbrriinnee

((ssooddiiuumm cchhlloorriiddee oorr ccoommmmoonn ssaalltt)) tthhrroouugghh iitt,, wwhhiicchh lleeaavveess tthhee rreessiinn rriicchh iinn ssooddiiuumm iioonnss..

TThheerreeaafftteerr,, tthhee wwaatteerr ttoo bbee ssoofftteenneedd iiss ppuummppeedd tthhrroouugghh tthhee rreessiinn bbeedd aanndd iioonn eexxcchhaannggee

ooccccuurrss..

CCaallcciiuumm aanndd mmaaggnneessiiuumm iioonnss ddiissppllaaccee ssooddiiuumm iioonnss ffrroomm tthhee rreessiinn,, lleeaavviinngg tthhee fflloowwiinngg

wwaatteerr rriicchh iinn ssooddiiuumm ssaallttss..

SSooddiiuumm ssaallttss ssttaayy iinn ssoolluuttiioonn aatt vveerryy hhiigghh ccoonncceennttrraattiioonnss aanndd tteemmppeerraattuurreess aanndd ddoo nnoott

ffoorrmm hhaarrmmffuull ssccaallee iinn tthhee bbooiilleerr..

TThhee ttoottaall hhaarrddnneessss iioonnss aarree eexxcchhaannggeedd ffoorr ssooddiiuumm.. WWiitthh ssooddiiuumm bbaassee eexxcchhaannggee ssoofftteenniinngg

tthheerree iiss nnoo rreedduuccttiioonn iinn tthhee ttoottaall ddiissssoollvveedd ssoolliiddss lleevveell ((TTDDSS iinn ppaarrttss ppeerr mmiilllliioonn oorr ppppmm))

aanndd nnoo cchhaannggee iinn tthhee ppHH..

Page 54: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AA

ssaa

AA

iinn

RR

SS

yy

ppr

AAllll tthhaatt hhaass hh

aallttss ffoorr aannootthh

AAss tthheerree iiss nnoo

nn ccoonndduuccttiivviit

RReeggeenneerraattiioonn

Soofftteenneerrss aarree

yeeaarrss.. TThheeyy cc

rroovviiddeedd tthhaatt

hhaappppeenneedd iiss aa

hheerr ttyyppee ooff lle

oo cchhaannggee iinn tt

ttyy ((TTDDSS aanndd

nn iiss tthheerreeffoorree

rreellaattiivveellyy cchh

ccaann bbee uusseedd ss

t aatt lleeaasstt 5500%%

Figure 48

aann eexxcchhaannggee

eessss hhaarrmmffuull,,

tthhee TTDDSS lleevvee

dd ccoonndduuccttiivviitt

e aaccttiivvaatteedd oonn

hheeaapp ttoo ooppeerr

ssuucccceessssffuullllyy

%% ooff ccoonnddeennss

base exchan

ooff oonnee ggrroouu

,, nnoonn--ssccaallee ff

eell,, rreessiinn bbeedd

ttyy aarree rreellaatteedd

nn aa ttiimmee oorr tto

rraattee aanndd ccaann

eevveenn iinn hhiigghh

ssaattee iiss rreettuurrnn

nger softeni

uupp ooff ppootteennttiia

ffoorrmmiinngg ssaallttss

d eexxhhaauussttiioonn

dd))..

toottaall ffllooww bbaa

pprroodduuccee ttrreeaa

hh aallkkaalliinnee ((ttee

nneedd..

ing

aallllyy hhaarrmmffuull

ss..

ccaannnnoott bbee dde

assiiss..

aatteedd wwaatteerr rree

eemmppoorraarryy)) hh

ll ssccaallee ffoorrmmii

eetteecctteedd bbyy aa

eelliiaabbllyy ffoorr mm

hhaarrddnneessss aarreeaa

iinngg

rriissee

mmaannyy

aass

Page 55: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

WWhheerree tthh

pprreeffeerraabbll

SSoommeettiimm

eexxcchhaannggee

DD

TT

aall

TT

tthh

TT

IItt iiss rreeaallll

ssoofftteenneerr..

hheerree iiss lliittttllee oo

llee..

mmeess aa lliimmee // ss

ee.. TThhiiss rreedduucc

DDeeaallkkaalliissaatt

TThhee ddiissaaddvvaann

llkkaalliinniittyy..

TThhiiss mmaayy bbee oo

hhrroouugghh tthhee uu

TThheerree aarree sseevv

llyy aa sseett ooff tthhrr

oorr nnoo ccoonnddeenn

sooddaa ssoofftteenniinn

cceess tthhee llooaadd

ttiioonn

nnttaaggee ooff bbaassee

oovveerrccoommee bbyy

uussee ooff aa ddeeaallkk

vveerraall ttyyppeess oof

rreeee uunniittss,, aa dd

nnssaattee rreettuurrnn,,

nngg ttrreeaattmmeenntt

oonn tthhee rreessiinnss

ee eexxcchhaannggee ss

yy tthhee pprriioorr rree

kkaalliisseerr..

ff ddeeaallkkaalliisseerr

ddeeaallkkaalliisseerr,, ff

FFiigguurr

aa mmoorree ssoopphh

iiss eemmppllooyyeedd

ss..

ssoofftteenniinngg iiss tt

eemmoovvaall ooff tthh

rr

ffoolllloowweedd bbyy

rree 4499 DDeeaallkk

hhiissttiiccaatteedd ttyyp

dd aass aa pprree--ttrree

tthhaatt tthheerree iiss

hhee aallkkaalliinniittyy

aa ddeeggaasssseerr aa

kkaalliissaattiioonn

yyppee ooff iioonn eexx

eeaattmmeenntt bbeeffoo

nnoo rreedduuccttiioonn

aanndd tthhiiss iiss uu

aanndd tthheenn aa bbaa

xcchhaannggee iiss

oorree bbaassee

nn iinn tthhee TTDDSS

uussuuaallllyy aacchhiiee

aassee eexxcchhaanngg

SS aanndd

eevveedd

gee

Page 56: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

DD

TT

IItt

SS

dd

TT

ccoo

IItt

IIff

eexx

II

bb

DDeemmiinneerraalli

TThhiiss pprroocceessss

tt iinnvvoollvveess ppaa

Soommeettiimmeess tthh

deemmiinneerraalliissaatt

TThhee pprroocceessss rr

oonnttaaiinniinngg aallmm

tt iiss uusseedd ffoorr v

ff tthhee rraaww wwaa

xxcchhaannggee mmaat

IInn tthheessee ccaassee

ee nneecceessssaarryy..

iissaattiioonn

wwiillll rreemmoovvee

aassssiinngg tthhee rraaww

hhee rreessiinnss mmaayy

ttiioonn..

rreemmoovveess vviirrtt

mmoosstt nnoo ddiissss

vveerryy hhiigghh pprr

atteerr hhaass aa hhiigg

tteerriiaall,, ddrraassttiic

eess,, ssoommee pprree--

ee vviirrttuuaallllyy aall

ww wwaatteerr tthhrroo

yy bbee ccoonnttaaiinn

ttuuaallllyy aallll tthhee

ssoollvveedd ssoolliiddss

rreessssuurree bbooiillee

gghh aammoouunntt ooff

ccaallllyy iinnccrreeaass

--ttrreeaattmmeenntt ooff

FFiigg 5500

llll tthhee ssaallttss..

oouugghh bbootthh ccaa

nneedd iinn oonnee vvee

mmiinneerraallss aann

ss..

eerrss ssuucchh aass tthh

ff ssuussppeennddeedd

ssiinngg ooppeerraattiinn

ff tthhee rraaww wwaa

00 DDeemmiinneerr

aattiioonn aanndd aannii

eesssseell aanndd tthhiiss

nndd pprroodduucceess v

hhoossee iinn ppoowwee

ssoolliiddss tthhiiss ww

nngg ccoossttss..

aatteerr ssuucchh aass cc

rraalliissaattiioonn

iioonn eexxcchhaanngge

ss iiss tteerrmmeedd ‘‘

vveerryy hhiigghh qquu

eerr ssttaattiioonnss..

wwiillll qquuiicckkllyy ff

ccllaarriiffiiccaattiioonn

ee rreessiinnss

mmiixxeedd bbeedd’’

uuaalliittyy wwaatteerr

ffoouull tthhee iioonn

oorr ffiillttrraattiioonnn mmaayy

Page 57: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

SShheellll bbooiilleerr ppllaanntt

GGeenneerraallllyy,, sshheellll bbooiilleerrss aarree aabbllee ttoo ttoolleerraattee aa ffaaiirrllyy hhiigghh TTDDSS lleevveell,, aanndd tthhee rreellaattiivveellyy llooww

ccaappiittaall aanndd rruunnnniinngg ccoossttss ooff bbaassee--eexxcchhaannggee ssoofftteenniinngg ppllaannttss wwiillll uussuuaallllyy mmaakkee tthheemm tthhee

ffiirrsstt cchhooiiccee..

IIff tthhee rraaww wwaatteerr ssuuppppllyy hhaass aa hhiigghh TTDDSS vvaalluuee,, aanndd // oorr tthhee ccoonnddeennssaattee rreettuurrnn rraattee iiss llooww

((<<4400%%)),, tthheerree aarree aa ffeeww ooppttiioonnss wwhhiicchh mmaayy bbee ccoonnssiiddeerreedd::

PPrree--ttrreeaattmmeenntt wwiitthh lliimmee // ssooddaa wwhhiicchh wwiillll ccaauussee tthhee aallkkaalliinnee hhaarrddnneessss ttoo pprreecciippiittaattee oouutt ooff

ssoolluuttiioonn aass ccaallcciiuumm ccaarrbboonnaattee aanndd mmaaggnneessiiuumm hhyyddrrooxxiiddee,, aanndd tthheenn ddrraaiinn ffrroomm tthhee

rreeaaccttiioonn vveesssseell..

AA ddeeaallkkaalliissaattiioonn ppllaanntt ttoo rreedduuccee tthhee TTDDSS lleevveell ooff tthhee wwaatteerr ssuupppplliieedd ttoo tthhee bbooiilleerr ppllaanntt..

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerr ppllaanntt..

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerr ppllaanntt iiss mmuucchh lleessss ttoolleerraanntt ooff hhiigghh TTDDSS lleevveellss,, aanndd eevveenn lleessss ssoo aass tthhee

pprreessssuurree iinnccrreeaasseess.. TThhiiss iiss dduuee ttoo aa nnuummbbeerr ooff rreeaassoonnss,, iinncclluuddiinngg::

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerrss hhaavvee aa lliimmiitteedd wwaatteerr ssuurrffaaccee aarreeaa iinn tthhee sstteeaamm ddrruumm,, rreellaattiivvee ttoo tthhee

eevvaappoorraattiioonn rraattee..

TThhiiss rreessuullttss iinn vveerryy hhiigghh sstteeaamm rreelleeaassee rraatteess ppeerr uunniitt ooff wwaatteerr aarreeaa,, aanndd ttuurrbbuulleennccee..

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerrss tteenndd ttoo bbee hhiigghheerr rraatteedd,, ppeerrhhaappss oovveerr 11 000000 ttoonnnneess // hh ooff sstteeaamm.. TThhiiss

mmeeaannss tthhaatt eevveenn aa ssmmaallll ppeerrcceennttaaggee bblloowwddoowwnn ccaann rreepprreesseenntt aa hhiigghh mmaassss ttoo bbee bblloowwnn

ddoowwnn..

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerrss tteenndd ttoo ooppeerraattee aatt hhiigghheerr pprreessssuurreess,, uussuuaallllyy uupp ttoo 115500 bbaarr gg.. TThhee hhiigghheerr tthhee

pprreessssuurree,, tthhee ggrreeaatteerr tthhee eenneerrggyy ccoonnttaaiinneedd iinn tthhee bblloowwddoowwnn wwaatteerr..

HHiigghheerr pprreessssuurreess aallssoo mmeeaann hhiigghheerr tteemmppeerraattuurreess.. TThhiiss mmeeaannss tthhaatt tthhee mmaatteerriiaallss ooff ccoonnssttrruuccttiioonn

wwiillll bbee ssuubbjjeecctteedd ttoo hhiigghheerr tthheerrmmaall ssttrreesssseess,, aanndd bbee ooppeerraattiinngg cclloosseerr ttoo tthheeiirr mmeettaalllluurrggiiccaall

lliimmiittaattiioonnss.. EEvveenn aa ssmmaallll aammoouunntt ooff iinntteerrnnaall ccoonnttaammiinnaattiioonn hhiinnddeerriinngg tthhee hheeaatt ttrraannssffeerr ffrroomm ttuubbeess

ttoo wwaatteerr mmaayy rreessuulltt iinn tthhee ttuubbeess oovveerrhheeaattiinngg..

WWaatteerr--ttuubbee bbooiilleerrss oofftteenn iinnccoorrppoorraattee aa ssuuppeerrhheeaatteerr..

TThhee   ddrryy   ssaattuurraatteedd   sstteeaamm   ffrroomm   tthhee   sstteeaamm   ddrruumm  mmaayy   bbee   ddiirreecctteedd   ttoo   aa   ssuuppeerrhheeaatteerr   ttuubbeess  

ssiittuuaatteedd   iinn   tthhee   hhiigghheesstt   tteemmppeerraattuurree   aarreeaa   ooff   tthhee   ffuurrnnaaccee..   AAnnyy   ccaarrrryyoovveerr   ooff   ccoonnttaammiinnaatteedd  

wwaatteerr   wwiitthh   tthhee   sstteeaamm   wwoouulldd   ccooaatt   tthhee   iinnssiiddee   ooff   tthhee   ssuuppeerrhheeaatteerr   ttuubbeess,,   aanndd   iinnhhiibbiitt   hheeaatt  

ttrraannssffeerr  wwiitthh  ppootteennttiiaallllyy  ddiissaassttrroouuss  rreessuullttss.. 

Page 58: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee aabboovvee ffaaccttoorrss mmeeaann tthhaatt::

HHiigghh qquuaalliittyy wwaatteerr ttrreeaattmmeenntt iiss eesssseennttiiaall ffoorr tthhee ssaaffee ooppeerraattiioonn ooff tthhiiss ttyyppee ooff ppllaanntt..

IItt mmaayy bbee eeccoonnoommiiccaallllyy vviiaabbllee ttoo iinnvveesstt iinn aa wwaatteerr ttrreeaattmmeenntt ppllaanntt tthhaatt wwiillll mmiinniimmiizzee

bbllooww ddoowwnn rraatteess..

IInn eeaacchh ooff tthheessee ccaasseess,, tthhee sseelleeccttiioonn wwiillll oofftteenn bbee aa ddeemmiinneerraalliizzaattiioonn oorr aa rreevveerrssee oossmmoossiiss

ppllaanntt CCoonnttrroolllliinngg TTDDSS iinn tthhee BBooiilleerr WWaatteerr

AAss aa bbooiilleerr ggeenneerraatteess sstteeaamm,, aannyy iimmppuurriittiieess wwhhiicchh aarree iinn tthhee bbooiilleerr ffeeeedd wwaatteerr aanndd wwhhiicchh

ddoo nnoott bbooiill ooffff wwiitthh tthhee sstteeaamm wwiillll ccoonncceennttrraattee iinn tthhee bbooiilleerr wwaatteerr..

AAss tthhee ddiissssoollvveedd ssoolliiddss bbeeccoommee mmoorree aanndd mmoorree ccoonncceennttrraatteedd,, tthhee sstteeaamm bbuubbbblleess tteenndd ttoo

bbeeccoommee mmoorree ssttaabbllee,, ffaaiilliinngg ttoo bbuurrsstt aass tthheeyy rreeaacchh tthhee wwaatteerr ssuurrffaaccee ooff tthhee bbooiilleerr..

TThheerree ccoommeess aa ppooiinntt ((ddeeppeennddiinngg oonn bbooiilleerr pprreessssuurree,, ssiizzee,, aanndd sstteeaamm llooaadd)) wwhheerree aa

ssuubbssttaannttiiaall ppaarrtt ooff tthhee sstteeaamm ssppaaccee iinn tthhee bbooiilleerr bbeeccoommeess ffiilllleedd wwiitthh bbuubbbblleess aanndd ffooaamm iiss

ccaarrrriieedd oovveerr iinnttoo tthhee sstteeaamm mmaaiinn..

TThhiiss iiss oobbvviioouussllyy uunnddeessiirraabbllee nnoott oonnllyy bbeeccaauussee tthhee sstteeaamm iiss eexxcceessssiivveellyy wweett aass iitt lleeaavveess

tthhee bbooiilleerr,, bbuutt iitt ccoonnttaaiinnss bbooiilleerr wwaatteerr wwiitthh aa hhiigghh lleevveell ooff ddiissssoollvveedd aanndd ppeerrhhaappss

ssuussppeennddeedd ssoolliiddss.. TThheessee ssoolliiddss wwiillll ccoonnttaammiinnaattee ccoonnttrrooll vvaallvveess,, hheeaatt eexxcchhaannggeerrss aanndd

sstteeaamm ttrraappss..

WWhhiillsstt ffooaammiinngg ccaann bbee ccaauusseedd bbyy hhiigghh lleevveellss ooff ssuussppeennddeedd ssoolliiddss,, hhiigghh aallkkaalliinniittyy oorr

ccoonnttaammiinnaattiioonn bbyy ooiillss aanndd ffaattss,, tthhee mmoosstt ccoommmmoonn ccaauussee ooff ccaarrrryyoovveerr ((pprroovviiddeedd tthheessee

ootthheerr ffaaccttoorrss aarree pprrooppeerrllyy ccoonnttrroolllleedd)) iiss aa hhiigghh TToottaall DDiissssoollvveedd SSoolliiddss ((TTDDSS)) lleevveell..

CCaarreeffuull ccoonnttrrooll ooff bbooiilleerr wwaatteerr TTDDSS lleevveell ttooggeetthheerr wwiitthh aatttteennttiioonn ttoo tthheessee ootthheerr ffaaccttoorrss

sshhoouulldd eennssuurree tthhaatt tthhee rriisskkss ooff ffooaammiinngg aanndd ccaarrrryyoovveerr aarree mmiinniimmiisseedd..

BBoottttoomm BBlloowwddoowwnn

SSuussppeennddeedd ssoolliiddss ccaann bbee kkeepptt iinn ssuussppeennssiioonn aass lloonngg aass tthhee bbooiilleerr wwaatteerr iiss aaggiittaatteedd,, bbuutt aass

ssoooonn aass tthhee aaggiittaattiioonn ssttooppss,, tthheeyy wwiillll ffaallll ttoo tthhee bboottttoomm ooff tthhee bbooiilleerr..

IIff tthheeyy aarree nnoott rreemmoovveedd,, tthheeyy wwiillll aaccccuummuullaattee aanndd,, ggiivveenn ttiimmee,, wwiillll iinnhhiibbiitt hheeaatt ttrraannssffeerr

ffrroomm tthhee bbooiilleerr ffiirree ttuubbeess,, wwhhiicchh wwiillll oovveerrhheeaatt aanndd mmaayy eevveenn ffaaiill..

TThhee rreeccoommmmeennddeedd mmeetthhoodd ooff rreemmoovviinngg tthhiiss sslluuddggee iiss vviiaa sshhoorrtt,, sshhaarrpp bbllaassttss uussiinngg aa

rreellaattiivveellyy llaarrggee vvaallvvee aatt tthhee bboottttoomm ooff tthhee bbooiilleerr..

Page 59: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

rree

FF

tthh

ffoo

BB

oor

TT

tthh

TT

TT

TT

TThhee lleenngg

FF

kk

TThhee oobbjjeeccttiivvee

eemmoovveedd oonn tth

Foorr tthhiiss rreeaassoo

hhaann oonnee,, ttwwee

oorr tthhee rreesstt ooff

BBlloowwddoowwnn ww

rr aa mmeettaall bblloo

TThhee ssiizzee ooff tthh

hhaatt eenntteerrss tthhee

TThhee mmaajjoorr iinnff

TThhee bbooiilleerr pprre

TThhee ssiizzee ooff tthh

gtthh ooff tthhee bblloo

FFiigguurree 5511 bboo

kkeeyy

ee iiss ttoo aallllooww

thhee nneexxtt bbllooww

oonn,, aa ssiinnggllee ff

eellvvee--sseeccoonndd bb

ff tthhee ddaayy..

wwaatteerr wwiillll eeiitthh

oowwddoowwnn vveess

hhee vveesssseell iiss dd

ee vveesssseell wwhhee

fflluueenncceess oonn bb

eessssuurree..

hhee bblloowwddoowwnn

oowwddoowwnn lliinnee

oottttoomm bbllooww dd

tthhee sslluuddggee ttii

wwddoowwnn..

ffoouurr--sseeccoonndd b

bblloowwddoowwnn iinn

hheerr ppaassss iinnttoo

sseell ssiittuuaatteedd a

ddeetteerrmmiinneedd bb

eenn tthhee bblloowwdd

bblloowwddoowwnn rra

nn lliinnee..

e bbeettwweeeenn tthhee

ddoowwnn vvaallvvee

iimmee ttoo rreeddiisstt

bblloowwddoowwnn ee

nn tthhee ffiirrsstt eeiigg

oo aa bbrriicckk--lliinnee

aabboovvee ggrroouunn

bbyy tthhee fflloowwrraa

ddoowwnn vvaallvvee ii

aattee aarree::

ee bbooiilleerr aanndd

wwiitthh WWaatteerr

ttrriibbuuttee iittsseellff

eevveerryy eeiigghhtt hh

gghhtt hhoouurr sshhiif

eedd bblloowwddoowwnn

nndd..

aattee ooff bblloowwdd

iiss ooppeenneedd..

tthhee bblloowwddooww

rr LLeevveellss iinn SS

ff ssoo tthhaatt mmoorr

hhoouurrss iiss mmuucc

fftt ppeerriioodd,, aann

nn ppiitt eennccaasseedd

ddoowwnn wwaatteerr aa

wwnn vveesssseell..

SStteeaamm BBooiillee

ree ccaann bbee

chh mmoorree eeffffeecc

nndd tthheenn nnootthhii

dd bbeellooww ggrroouu

aanndd ffllaasshh ssttee

eerrss rreemmoovvaabb

ccttiivvee

iinngg

uunndd,,

eaamm

bbllee

Page 60: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee ttaasskk ooff aannyy sstteeaamm bbooiilleerr iiss ttoo pprroovviiddee tthhee ccoorrrreecctt aammoouunntt ooff hhiigghh qquuaalliittyy sstteeaamm::

ssaaffeellyy,, eeffffiicciieennttllyy,, aanndd aatt tthhee ccoorrrreecctt pprreessssuurree..

SStteeaamm iiss ggeenneerraatteedd bbyy hheeaatt ffrroomm tthhee ccoommbbuussttiioonn ooff ffuueell iinn aa ffuurrnnaaccee,, oorr bbyy wwaassttee hheeaatt

ffrroomm aa pprroocceessss.. TThhee hheeaatt iiss ttrraannssffeerrrreedd ttoo wwaatteerr iinn tthhee bbooiilleerr sshheellll,, wwhhiicchh tthheenn eevvaappoorraatteess

ttoo pprroodduuccee sstteeaamm uunnddeerr pprreessssuurree..

AA cceerrttaaiinn aarreeaa ooff wwaatteerr ssuurrffaaccee iiss rreeqquuiirreedd iinn aa bbooiilleerr ffrroomm wwhhiicchh ttoo rreelleeaassee tthhee sstteeaamm..

AA cceerrttaaiinn hheeiigghhtt sshhoouulldd aallssoo bbee aalllloowweedd aabboovvee tthhee nnoorrmmaall wwoorrkkiinngg lleevveell,, ttoo aallllooww tthhee wwaatteerr lleevveell

ttoo rriissee wwiitthh iinnccrreeaassiinngg llooaadd,, bbuutt ssttiillll aalllloowwiinngg ssuuffffiicciieenntt aarreeaa ttoo rreelleeaassee tthhee sstteeaamm wwiitthhoouutt

ccaarrrryyoovveerr ooff wwaatteerr ttaakkiinngg ppllaaccee..

IInn hhoorriizzoonnttaall sshheellll bbooiilleerrss,, tthhee wwaatteerr lleevveell rriisseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg llooaadd ((dduuee ttoo tthhee pprreesseennccee ooff mmoorree

sstteeaamm bbeeiinngg bbeellooww tthhee wwaatteerr lleevveell iinn tthhee bbooiilleerr)).. AAss iitt ddooeess ssoo,, tthhee wwaatteerr ssuurrffaaccee aarreeaa ((sstteeaamm

rreelleeaassee aarreeaa)) wwiillll ddeeccrreeaassee bbeeccaauussee,, aass tthhee wwaatteerr lleevveell iiss aabboovvee tthhee cceennttrree lliinnee ooff tthhee bbooiilleerr,, tthhee

ssiiddeess ooff tthhee ccoonnttaaiinniinngg sshheellll ccoonnvveerrggee..

TThhee bbooiilleerrmmaakkeerr wwiillll hhaavvee ddeessiiggnneedd tthhee bbooiilleerr ttoo eennssuurree tthhaatt tthhee aarreeaa ooff tthhee nnoorrmmaall wwaatteerr lleevveell

((NNWWLL)) iiss ssuucchh tthhaatt sstteeaamm wwiillll bbee rreelleeaasseedd aatt aann aacccceeppttaabbllee vveelloocciittyy.. TThhee ddeessiiggnn wwiillll aallssoo aallllooww aa

ssppeecciiffiicc mmiinniimmuumm hheeiigghhtt ooff tthhee sstteeaamm ooffff--ttaakkee aabboovvee tthhee NNWWLL..

CClleeaarrllyy,, aass sstteeaamm iiss ggeenneerraatteedd,, tthhee wwaatteerr iinn tthhee bbooiilleerr eevvaappoorraatteess,, aanndd tthhee bbooiilleerr mmuusstt rreecceeiivvee aa

ssuuppppllyy ooff wwaatteerr ttoo mmaaiinnttaaiinn tthhee lleevveell.. BBeeccaauussee ooff tthhee ffaaccttoorrss oouuttlliinneedd aabboovvee,, wwaatteerr mmuusstt bbee

mmaaiinnttaaiinneedd aatt tthhee ccoorrrreecctt lleevveell..

SSaaffeettyy iiss aallssoo ooff ppaarraammoouunntt iimmppoorrttaannccee.. IIff tthhee bbooiilleerr ooppeerraatteess wwiitthh iinnssuuffffiicciieenntt wwaatteerr,, sseevveerree

ddaammaaggee ccoouulldd ooccccuurr aanndd tthheerree iiss uullttiimmaatteellyy tthhee rriisskk ooff eexxpplloossiioonn..

FFoorr tthhiiss rreeaassoonn,, ccoonnttrroollss aarree rreeqquuiirreedd wwhhiicchh wwiillll::

MMoonniittoorr aanndd ccoonnttrrooll tthhee wwaatteerr lleevveell

DDeetteecctt iiff aa llooww wwaatteerr lleevveell ppooiinntt iiss rreeaacchheedd,, aanndd ttaakkee aapppprroopprriiaattee aaccttiioonn..

TThhiiss aaccttiioonn mmaayy iinncclluuddee::

SSoouunnddiinngg aann aallaarrmm,, sshhuuttttiinngg ddoowwnn tthhee ffeeeeddwwaatteerr ssuuppppllyy aanndd sshhuuttttiinngg ddoowwnn tthhee bbuurrnneerr((ss))..

IItt iiss aallssoo eesssseennttiiaall ttoo pprroovviiddee aann eexxtteerrnnaall iinnddiiccaattiioonn ooff tthhee wwaatteerr lleevveell..

aatteerr lleevveell iinnddiiccaattiioonn aanndd bbooiilleerr wwaatteerr lleevveellss

WWaatteerr lleevveell iinnddiiccaattiioonn aapppplliieess ttoo sstteeaamm bbooiilleerrss wwhheerree tthhee wwaatteerr lleevveell ccaann bbee ddeetteecctteedd..

Page 61: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

IItt

ttyy

ppr

IInn

tthh

MMaannyy sstt

ttoo pprreevveenn

pprrootteeccttiioo

WWaatteerr ggaa

bbooiilleerrss..

TThhee ggaauugg

aanndd iiss uussu

lleevveell..

tt iinncclluuddeess mmoo

yyppee,, wwhheerree tthh

rree--sseett vvaalluuee

nn mmoosstt ccaasseess

hhee iinnddiiccaattoorr..

taannddaarrddss ssttiipp

nntt aa bbrreeaakkaaggee

onn iiss aa ttoouugghhee

aauuggee ggllaassss ccoo

ggee ggllaassss ddeevvii

uuaallllyy aarrrraanngg

oosstt sstteeaamm bboo

hheerree iiss nnoo sstte

aarree ttaakkeenn ttoo

ss,, tthhee ssiimmppllee

puullaattee tthhee pprroo

ee ffrroomm ccaauussii

eenneedd ggllaassss sscc

oonnssttrruucctteedd ffrr

iiccee,, wwhhiicchh hha

geedd ttoo ggiivvee aa

Fig

ooiilleerrss,, tthhee eexx

eeaamm ddrruumm.. II

iinnddiiccaattee iinnss

ggaauuggee ggllaassss

oovviissiioonn ooff ttww

inngg aa hhaazzaarrdd

ccrreeeenn ttoo tthhee

rroomm ffllaatt oorr ppr

aass ssttoooodd tthhee

vviissiibbllee rraanngg

gure 52 wate

xxcceeppttiioonn bbeeiinn

Inn ssuucchh ccaasseess

ssuuffffiicciieenntt wwaa

ss oonn tthhee sstteeaamm

wwoo ggaauuggee ggllaa

ttoo tthhee ooppeerraa

ffrroonntt aanndd ssiidd

rriissmmaattiicc ggllaass

tteesstt ooff ttiimmee,,

ggee ooff wwaatteerr llee

er gauge gla

nngg tthhoossee ooff tthh

ss,, sstteeaamm oouuttll

aatteerr iinnppuutt..

mm // wwaatteerr ddrruu

aasssseess.. AArrrraanngg

aattoorr.. TThhee mmoo

ddeess ooff tthhee wwa

ssss mmaayy bbee rree

,, iiss uusseedd oonn tt

eevveell aabboovvee aa

ass and mou

hhee ‘‘oonnccee tthhrro

lleett tteemmppeerraattuu

ruumm oorr bbooiilleerr

ggeemmeennttss aarree

osstt ccoommmmoonn f

waatteerr ggaauuggee gg

eeqquuiirreedd ffoorr hh

tthhee vvaasstt mmaajjo

aanndd bbeellooww tthh

untings

oouugghh’’ oorr ccooii

uurreess eexxcceeeeddii

rr sshheellll iiss uussee

uussuuaallllyy rreeqquu

ffoorrmm ooff

ggllaassss..

hhiigghh--pprreessssuurree

oorriittyy ooff bbooiill

hhee nnoorrmmaall wwaa

iill

iinngg aa

eedd aass

uuiirreedd

ee

eerrss

aatteerr

Page 62: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

MMeetthhooddss ooff DDeetteeccttiinngg WWaatteerr LLeevveell iinn SStteeaamm BBooiilleerrss

OOnn aa sstteeaamm rraaiissiinngg bbooiilleerr tthheerree aarree tthhrreeee cclleeaarr aapppplliiccaattiioonnss ffoorr lleevveell mmoonniittoorriinngg ddeevviicceess::

LLeevveell ccoonnttrrooll -- TToo eennssuurree tthhaatt tthhee rriigghhtt aammoouunntt ooff wwaatteerr iiss aaddddeedd ttoo tthhee bbooiilleerr aatt tthhee rriigghhtt

ttiimmee..

LLooww wwaatteerr aallaarrmm -- FFoorr ssaaffee bbooiilleerr ooppeerraattiioonn,, tthhee llooww wwaatteerr aallaarrmm eennssuurreess tthhaatt tthhee

ccoommbbuussttiioonn ooff ffuueell ddooeess nnoott ccoonnttiinnuuee iiff tthhee wwaatteerr lleevveell iinn tthhee bbooiilleerr hhaass ddrrooppppeedd ttoo,, oorr

bbeellooww aa pprreeddeetteerrmmiinneedd lleevveell..

FFoorr aauuttoommaattiiccaallllyy ccoonnttrroolllleedd sstteeaamm bbooiilleerrss,, nnaattiioonnaall ssttaannddaarrddss uussuuaallllyy ccaallll ffoorr ttwwoo

iinnddeeppeennddeenntt llooww lleevveell aallaarrmmss,, ttoo eennssuurree ssaaffeettyy..

HHiigghh wwaatteerr aallaarrmm -- TThhee aallaarrmm ooppeerraatteess iiff tthhee wwaatteerr lleevveell rriisseess ttoooo hhiigghh,, iinnffoorrmmiinngg tthhee

bbooiilleerr ooppeerraattoorr ttoo sshhuutt ooffff tthhee ffeeeeddwwaatteerr ssuuppppllyy..

AAlltthhoouugghh nnoott uussuuaallllyy mmaannddaattoorryy,, tthhee uussee ooff hhiigghh lleevveell aallaarrmmss iiss sseennssiibbllee aass tthheeyy rreedduuccee

tthhee cchhaannccee ooff wwaatteerr ccaarrrryyoovveerr

WWaatteerr LLeevveell AAllaarrmmss

WWhheerree bbooiilleerrss aarree ooppeerraatteedd wwiitthhoouutt ccoonnssttaanntt ssuuppeerrvviissiioonn ((wwhhiicchh iinncclluuddeess tthhee mmaajjoorriittyy ooff

iinndduussttrriiaall bbooiilleerrss)) llooww wwaatteerr lleevveell aallaarrmmss aarree rreeqquuiirreedd ttoo sshhuutt ddoowwnn tthhee bbooiilleerr iinn tthhee eevveenntt

ooff aa llaacckk ooff wwaatteerr iinn tthhee bbooiilleerr.. LLooww lleevveell mmaayy bbee ccaauusseedd bbyy::

AA ffeeeeddwwaatteerr sshhoorrttaaggee iinn tthhee ffeeeeddttaannkk..

FFaaiilluurree ooff aa ffeeeeddppuummpp..

AAcccciiddeennttaall iissoollaattiioonn ooff tthhee ffeeeeddwwaatteerr lliinnee..

FFaaiilluurree ooff tthhee lleevveell ccoonnttrrooll ssyysstteemm..

TThhee rreegguullaattiioonnss ccoovveerriinngg bbooiilleerrss hhaavvee bbuuiilltt uupp oovveerr tthhee yyeeaarrss iinn rreessppoonnssee ttoo bbooiilleerr

eexxpplloossiioonnss,, ddaammaaggee aanndd lloossss ooff lliiffee..

WWhhiillsstt bbooiilleerr eexxpplloossiioonnss aarree nnooww vveerryy rraarree,, ddaammaaggee ttoo bbooiilleerrss wwhhiicchh iiss aattttrriibbuuttaabbllee ttoo llooww

wwaatteerr lleevveell ssttiillll ooccccuurrss..

TThhee eeffffeecctt ooff llooww wwaatteerr lleevveell iinn aa bbooiilleerr iiss tthhaatt tthhee hheeaatteedd ttuubbeess oorr tthhee ffuurrnnaaccee ttuubbee((ss))

bbeeccoommee uunnccoovveerreedd aanndd aarree nnoo lloonnggeerr ccoooolleedd bbyy tthhee bbooiilleerr wwaatteerr.. TThhee mmeettaall tteemmppeerraattuurree

rraappiiddllyy iinnccrreeaasseess,, iittss ssttrreennggtthh iiss rreedduucceedd aanndd ccoollllaappssee oorr rruuppttuurree ffoolllloowwss..

Page 63: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

LLooww wwaatteerr aallaarrmm

TThhee aaccttiioonn ooff tthhee llooww wwaatteerr lleevveell aallaarrmmss uunnddeerr UUKK rreegguullaattiioonnss iiss aass ffoolllloowwss::

11sstt llooww lleevveell aallaarrmm -- SShhuuttss ddoowwnn tthhee bbuurrnneerr aatt tthhee aallaarrmm lleevveell,, bbuutt aalllloowwss iitt ttoo rree--ffiirree iiff

tthhee lleevveell rreeccoovveerrss..

22nndd llooww lleevveell aallaarrmm ((oofftteenn ccaalllleedd lloocckkoouutt)) -- AAllssoo sshhuuttss ddoowwnn tthhee bbuurrnneerr aatt tthhee aallaarrmm

lleevveell,, bbuutt tthhee bbuurrnneerr ccoonnttrroollss rreemmaaiinn ‘‘lloocckkeedd oouutt’’ eevveenn iiff tthhee wwaatteerr lleevveell rreeccoovveerrss aanndd aannyy

ffaauullttss hhaavvee bbeeeenn rreeccttiiffiieedd.. TThhee lloocckkoouutt hhaass ttoo bbee mmaannuuaallllyy rreesseett ttoo aallllooww tthhee bbuurrnneerr ttoo rree--

ffiirree..

TThhee rruulleess aanndd rreegguullaattiioonnss ccoovveerriinngg bbooiilleerr ooppeerraattiioonn,, aanndd tthhee ccoonnttrroollss rreeqquuiirreedd,, wwiillll vvaarryy ffrroomm

ccoouunnttrryy ttoo ccoouunnttrryy,, aalltthhoouugghh ddeemmaannddss ffoorr hhiigghheerr lleevveellss ooff ssaaffeettyy,, pplluuss aa ddeessiirree ttoo rruunn sstteeaamm

bbooiilleerrss wwiitthhoouutt tthhee ppeerrmmaanneenntt pprreesseennccee ooff aa bbooiilleerr aatttteennddaanntt,, aarree tteennddiinngg ttoo ddrriivvee tthhee rreegguullaattiioonnss

iinn tthhee ssaammee ddiirreeccttiioonn..

TThhee aaccttiioonn ooff llooww wwaatteerr aallaarrmmss oouuttlliinneedd aabboovvee,, rreellaatteess ttoo tthhee rreegguullaattiioonnss ggoovveerrnniinngg uunnaatttteennddeedd

sstteeaamm bbooiilleerr ppllaanntt iinn tthhee UUKK.. HHoowweevveerr,, tthheeyy aarree ssiimmiillaarr ttoo tthhee rruulleess wwhhiicchh aarree aapppplliieedd iinn mmaannyy

EEuurrooppeeaann ccoouunnttrriieess aanndd ffuurrtthheerr aa ffiieelldd..

HHiigghh wwaatteerr aallaarrmm

WWiitthh tthhee eexxcceeppttiioonn ooff oonnee oorr ttwwoo ooppeerraattiinngg ssttaannddaarrddss,, tthhee rriisskkss ffrroomm aa wwaatteerr lleevveell ttoooo

hhiigghh aarree ttrreeaatteedd vveerryy lliigghhttllyy,, iiff nnoott iiggnnoorreedd aallttooggeetthheerr..

TThhee ddaannggeerrss ooff aann eexxcceessssiivveellyy hhiigghh wwaatteerr lleevveell iinn aa sstteeaamm bbooiilleerr iinncclluuddee::

IInnccrreeaasseedd ccaarrrryyoovveerr ooff wwaatteerr iinnttoo tthhee sstteeaamm wwiillll rreessuulltt iinn ppoooorr ooppeerraattiioonn aanndd // oorr

mmaallffuunnccttiioonn ooff tthhee sstteeaamm ssyysstteemm ccoommppoonneennttss,, dduuee ttoo ddiirrtt..

WWeett aanndd ddiirrttyy sstteeaamm ccaann ccoonnttaammiinnaattee oorr ssppooiill tthhee pprroodduucctt wwhheerree iitt iiss uusseedd ddiirreeccttllyy..

WWeett sstteeaamm ccaann iinnccrreeaassee tthhee wwaatteerr ffiillmm tthhiicckknneessss ooff tthhee hheeaatt ttrraannssffeerr ssuurrffaaccee,, lloowweerr

pprroocceessssiinngg tteemmppeerraattuurreess,, ppeerrhhaappss iinntteerrffeerriinngg wwiitthh pprrooppeerr sstteerriilliissaattiioonn ooff ffoooodd pprroodduuccttss oorr

pprroocceessssiinngg ooff pphhaarrmmaacceeuuttiiccaallss,, aanndd ccaauussiinngg wwaassttaaggee..

AAtt bbeesstt,, lloowweerr pprroocceessss aanndd pprroodduuccttiioonn eeffffiicciieennccyy wwiillll iinnccrreeaassee pprroocceessss ttiimmee aanndd uunniitt

ccoossttss..

OOvveerrffiilllliinngg tthhee bbooiilleerr ccaann lleeaadd ttoo wwaatteerrhhaammmmeerr iinn tthhee sstteeaamm ssyysstteemm,, rriisskkiinngg ddaammaaggee ttoo

ppllaanntt aanndd eevveenn iinnjjuurryy ttoo ppeerrssoonnnneell..

Page 64: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AAllll ooff tthheessee,, ttaakkeenn ttooggeetthheerr,, ccaann rreessuulltt iinn::

SSppooiilltt pprroodduucctt..

LLoowweerr pprroodduuccttiioonn rraatteess..

PPoooorr pprroodduucctt qquuaalliittyy..

IInnccrreeaasseedd ppllaanntt aanndd ccoommppoonneenntt mmaaiinntteennaannccee..

DDaammaaggee ttoo tthhee sstteeaamm ssyysstteemm..

RRiisskk ttoo ppeerrssoonnnneell..

AAss ccaann bbee sseeeenn,, tthhee ddaannggeerrss ooff aann eexxcceessssiivveellyy hhiigghh wwaatteerr lleevveell aarree ttoooo sseerriioouuss ttoo iiggnnoorree,,

aanndd ddeesseerrvvee eeqquuaall ccoonnssiiddeerraattiioonn ttoo tthhaatt ggiivveenn ttoo llooww wwaatteerr lleevveell ccoonnddiittiioonnss..

AA hhiigghh wwaatteerr ccoonnddiittiioonn ccoouulldd::

SSiimmppllyy ssoouunndd aann aallaarrmm iiff tthhee bbooiilleerr hhoouussee iiss mmaannnneedd..

SShhuutt--ddoowwnn tthhee ffeeeeddppuummpp..

LLoocckkoouutt tthhee bbuurrnneerr..

CClloossee tthhee ffeeeeddwwaatteerr vvaallvvee..

TThhee aaccttiioonn ttoo bbee ttaakkeenn llaarrggeellyy ddeeppeennddss oonn tthhee iinnddiivviidduuaall ppllaanntt rreeqquuiirreemmeennttss..

SSaaffeettyy VVaallvveess

IInnttrroodduuccttiioonn

AAss ssoooonn aass mmaannkkiinndd wwaass aabbllee ttoo bbooiill wwaatteerr ttoo ccrreeaattee sstteeaamm,, tthhee nneecceessssiittyy ooff tthhee ssaaffeettyy

ddeevviiccee bbeeccaammee eevviiddeenntt.. AAss lloonngg aass 22000000 yyeeaarrss aaggoo,, tthhee CChhiinneessee wweerree uussiinngg ccaauullddrroonnss

wwiitthh hhiinnggeedd lliiddss ttoo aallllooww ((rreellaattiivveellyy)) ssaaffeerr pprroodduuccttiioonn ooff sstteeaamm.. AAtt tthhee bbeeggiinnnniinngg ooff tthhee

1144tthh cceennttuurryy,, cchheemmiissttss uusseedd ccoonniiccaall pplluuggss aanndd llaatteerr,, ccoommpprreesssseedd sspprriinnggss ttoo aacctt aass ssaaffeettyy

ddeevviicceess oonn pprreessssuurriisseedd vveesssseellss..

EEaarrllyy iinn tthhee 1199tthh cceennttuurryy,, bbooiilleerr eexxpplloossiioonnss oonn sshhiippss aanndd llooccoommoottiivveess ffrreeqquueennttllyy rreessuulltteedd

ffrroomm ffaauullttyy ssaaffeettyy ddeevviicceess,, wwhhiicchh lleedd ttoo tthhee ddeevveellooppmmeenntt ooff tthhee ffiirrsstt ssaaffeettyy rreelliieeff vvaallvveess..

IInn 11884488,, CChhaarrlleess RReettcchhiiee iinnvveenntteedd tthhee aaccccuummuullaattiioonn cchhaammbbeerr,, wwhhiicchh iinnccrreeaasseess tthhee

ccoommpprreessssiioonn ssuurrffaaccee wwiitthhiinn tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee aalllloowwiinngg iitt ttoo ooppeenn rraappiiddllyy wwiitthhiinn aa nnaarrrrooww

oovveerrpprreessssuurree mmaarrggiinn..

TTooddaayy,, mmoosstt sstteeaamm uusseerrss aarree ccoommppeelllleedd bbyy llooccaall hheeaalltthh aanndd ssaaffeettyy rreegguullaattiioonnss ttoo eennssuurree

tthhaatt tthheeiirr ppllaanntt aanndd pprroocceesssseess iinnccoorrppoorraattee ssaaffeettyy ddeevviicceess aanndd pprreeccaauuttiioonnss,, wwhhiicchh eennssuurree

tthhaatt ddaannggeerroouuss ccoonnddiittiioonnss aarree pprreevveenntteedd..

Page 65: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee pprriimmaarryy ffuunnccttiioonn ooff aa ssaaffeettyy vvaallvvee iiss tthheerreeffoorree ttoo pprrootteecctt lliiffee aanndd pprrooppeerrttyy..

TThhee pprriinncciippllee ttyyppee ooff ddeevviiccee uusseedd ttoo pprreevveenntt oovveerrpprreessssuurree iinn ppllaanntt iiss tthhee ssaaffeettyy oorr ssaaffeettyy

rreelliieeff vvaallvvee..

TThhee ssaaffeettyy vvaallvvee ooppeerraatteess bbyy rreelleeaassiinngg aa vvoolluummee ooff fflluuiidd ffrroomm wwiitthhiinn tthhee ppllaanntt wwhheenn aa

pprreeddeetteerrmmiinneedd mmaaxxiimmuumm pprreessssuurree iiss rreeaacchheedd,, tthheerreebbyy rreedduucciinngg tthhee eexxcceessss pprreessssuurree iinn aa

ssaaffee mmaannnneerr..

AAss tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee mmaayy bbee tthhee oonnllyy rreemmaaiinniinngg ddeevviiccee ttoo pprreevveenntt ccaattaassttrroopphhiicc ffaaiilluurree uunnddeerr

oovveerrpprreessssuurree ccoonnddiittiioonnss,, iitt iiss iimmppoorrttaanntt tthhaatt aannyy ssuucchh ddeevviiccee iiss ccaappaabbllee ooff ooppeerraattiinngg aatt aallll ttiimmeess

aanndd uunnddeerr aallll ppoossssiibbllee ccoonnddiittiioonnss..

IInn sstteeaamm ssyysstteemmss,, ssaaffeettyy vvaallvveess aarree ttyyppiiccaallllyy uusseedd ffoorr bbooiilleerr oovveerrpprreessssuurree pprrootteeccttiioonn aanndd

ootthheerr aapppplliiccaattiioonnss ssuucchh aass ddoowwnnssttrreeaamm ooff pprreessssuurree rreedduucciinngg ccoonnttrroollss.. AAlltthhoouugghh tthheeiirr

pprriimmaarryy rroollee iiss ffoorr ssaaffeettyy,, ssaaffeettyy vvaallvveess aarree aallssoo uusseedd iinn pprroocceessss ooppeerraattiioonnss ttoo pprreevveenntt

pprroodduucctt ddaammaaggee dduuee ttoo eexxcceessss pprreessssuurree..

PPrreessssuurree eexxcceessss ccaann bbee ggeenneerraatteedd iinn aa nnuummbbeerr ooff ddiiffffeerreenntt ssiittuuaattiioonnss,, iinncclluuddiinngg::

AAnn iimmbbaallaannccee ooff fflluuiidd fflloowwrraattee ccaauusseedd bbyy iinnaaddvveerrtteennttllyy cclloosseedd oorr ooppeenneedd iissoollaattiioonn vvaallvveess

oonn aa pprroocceessss vveesssseell..

FFaaiilluurree ooff aa ccoooolliinngg ssyysstteemm,, wwhhiicchh aalllloowwss vvaappoouurr oorr fflluuiidd ttoo eexxppaanndd..

CCoommpprreesssseedd aaiirr oorr eelleeccttrriiccaall ppoowweerr ffaaiilluurree ttoo ccoonnttrrooll iinnssttrruummeennttaattiioonn

TTrraannssiieenntt pprreessssuurree ssuurrggeess

EExxppoossuurree ttoo ppllaanntt ffiirreess..

HHeeaatt eexxcchhaannggeerr ttuubbee ffaaiilluurree..

UUnnccoonnttrroollllaabbllee eexxootthheerrmmiicc rreeaaccttiioonnss iinn cchheemmiiccaall ppllaannttss..

AAmmbbiieenntt tteemmppeerraattuurree cchhaannggeess..

TThhee tteerrmmss ‘‘ssaaffeettyy vvaallvvee’’ aanndd ‘‘ssaaffeettyy rreelliieeff vvaallvvee’’ aarree ggeenneerriicc tteerrmmss ttoo ddeessccrriibbee mmaannyy

vvaarriieettiieess ooff pprreessssuurree rreelliieeff ddeevviicceess tthhaatt aarree ddeessiiggnneedd ttoo pprreevveenntt eexxcceessssiivvee iinntteerrnnaall fflluuiidd

pprreessssuurree bbuuiilldd--uupp

.. AA wwiiddee rraannggee ooff ddiiffffeerreenntt vvaallvveess iiss aavvaaiillaabbllee ffoorr mmaannyy ddiiffffeerreenntt aapppplliiccaattiioonnss aanndd ppeerrffoorrmmaannccee

ccrriitteerriiaa.. FFuurrtthheerrmmoorree,, ddiiffffeerreenntt ddeessiiggnnss aarree rreeqquuiirreedd ttoo mmeeeett tthhee nnuummeerroouuss nnaattiioonnaall ssttaannddaarrddss tthhaatt

ggoovveerrnn tthhee uussee ooff ssaaffeettyy vvaallvveess..

Page 66: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

SS

AA

ffll

ppr

ppr

rree

SS

TT

ssii

TT

vv

ccoo

HHoowweevveerr

oouuttlleett ccoon

Saaffeettyy vvaallvvee

AA vvaallvvee wwhhiic

lluuiidd ccoonncceerrnn

rreeddeetteerrmmiinnee

rreevveenntt tthhee ff

eessttoorreedd..

Saaffeettyy vvaallvvee

TThhee bbaassiicc ssppr

iimmppllee,, rreelliiaabb

TThhee bbaassiicc eelleem

aallvvee iinnlleett ccoo

oonnnneeccttiioonn mm

rr,, iinn ssoommee aapp

nnnneeccttiioonn,, aann

––

cchh aauuttoommaattiicc

nneedd,, ddiisscchhaa

dd ssaaffee pprreess

ffuurrtthheerr ffllooww

ddeessiiggnn

rriinngg llooaaddeedd

bbllee sseellff--aaccttiinn

mmeennttss ooff tthhee

oonnnneeccttiioonn,, oorr

mmaayy bbee ssccrreeww

pppplliiccaattiioonnss,, ss

nndd tthhee fflluuiidd iis

ccaallllyy,, wwiitthhoouu

aarrggeess aa cceerr

ssuurree bbeeiinngg

ooff fflluuiidd aafftt

ssaaffeettyy vvaallvvee

nngg ddeevviiccee tthhaa

ee ddeessiiggnn ccoonns

rr nnoozzzzllee,, mmoou

wweedd oorr ffllaannggee

ssuucchh aass ccoommpp

ss vveenntteedd ddiirree

FFiigguurree

uutt tthhee aassssiissttaa

rrttiiffiieedd aammoouu

eexxcceeeeddeedd,, aa

teerr nnoorrmmaall pp

,, rreeffeerrrreedd ttoo

aatt pprroovviiddeess oo

ssiisstt ooff aa rriigghh

uunntteedd oonn tthhee

eedd ffoorr ccoonnnneecc

pprreesssseedd aaiirr ss

eeccttllyy ttoo tthhee aa

5533 SSaaffeettyy vva

aannccee ooff aannyy

uunntt ooff tthhee

aanndd wwhhiicchh

pprreessssuurree ccoonn

aass ‘‘ssttaannddaarrdd

oovveerrpprreessssuurree

hhtt aannggllee ppaattttee

ee pprreessssuurree--ccoo

ccttiioonn ttoo aa ppiipp

ssyysstteemmss,, tthhee

aattmmoosspphheerree..

aallvvee ddeessiiggnn

eenneerrggyy ootthhee

fflluuiidd ssoo aa

iiss ddeessiiggnneedd

nddiittiioonnss ooff sse

dd’’ oorr ‘‘ccoonnvveenn

pprrootteeccttiioonn..

eerrnn vvaallvvee bboo

oonnttaaiinniinngg ssyys

ppeedd ddiisscchhaarrgg

ssaaffeettyy vvaallvvee

eerr tthhaann tthhaatt oo

aass ttoo pprreevvee

dd ttoo rree--cclloossee

eerrvviiccee hhaavvee

nnttiioonnaall’’ iiss aa

ooddyy wwiitthh tthhee

sstteemm.. TThhee oouu

ggee ssyysstteemm..

ee wwiillll nnoott hhaavv

ooff tthhee

eenntt aa

ee aanndd

bbeeeenn

uuttlleett

vvee aann

Page 67: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

ttyy

AA

aapp

ddu

FF

ppr

CC

oo

TT

rree

TT

ww

ttoo

bby

cchh

TT

TT

ttoo

SS

dd

bb

11

nn

CCuurrttaaiinn a

ssuurrffaacceess

rreepprreesseenntt

TThhee vvaallvvee iinnll

yyppee..

AA ffuullll--nnoozzzzllee

pppprrooaacchh cchhaa

duurriinngg nnoorrmmaa

Fuullll--nnoozzzzlleess aa

rreessssuurree aappppll

CCoonnvveerrsseellyy,, tt

ff wwhhiicchh ffoorrmm

TThhee aaddvvaannttaagg

eeppllaacciinngg tthhee

TThhee ddiisscc iiss hhee

wwhhiicchh iiss hhoouuss

oopp ooff tthhee bboodd

yy aa sshhrroouudd,, dd

hhaarraacctteerriissttiicc

TThhee cclloossiinngg ff

TThhee aammoouunntt oo

oo aalltteerr t

Sttaannddaarrddss tthhaa

diimmeennssiioonnss tthh

oorree)) aarreeaa,, tthh

.. FFllooww aarreeaa

naarrrroowweesstt ppooii

aarreeaa -- TThhee

ccrreeaatteedd bbyy

tteedd bbyy ddiimmeenn

eett ((oorr aapppprrooaa

ee ddeessiiggnn hhaass

annnneell iiss tthhee oo

aall ooppeerraattiioonn,,

aarree uussuuaallllyy ii

liiccaattiioonnss,, eesspp

tthhee sseemmii--nnoozz

mmss tthhee sseeaatt oo

ggee ooff tthhiiss aarrrra

wwhhoollee iinnlleett..

eelldd aaggaaiinnsstt tthh

sseedd iinn aann ooppee

ddyy.. TThhee ddiissccs

ddiisscc hhoollddeerr oo

c..

ffoorrccee oonn tthhee

ooff ccoommpprreessssi

tthhee pprreessssuu

aatt ggoovveerrnn tthhee

hhaatt rreellaattee ttoo

hee ccuurrttaaiinn aarree

-- TThhee mmiinnii

iinntt.. TThhee ddiiaamm

aarreeaa ooff tthhee

tthhee lliifftt ooff

nnssiioonn ‘‘dd11’’ iinn

aacchh cchhaannnneell))

tthhee eennttiirree ‘‘ww

oonnllyy ppaarrtt ooff tt

ootthheerr tthhaann tthh

innccoorrppoorraatteedd

ppeecciiaallllyy wwhheen

zzzzllee ddeessiiggnn cc

ooff tthhee vvaallvvee..

aannggeemmeenntt iiss

..

hhee nnoozzzzllee sseea

eenn oorr cclloosseedd

ss uusseedd iinn rraapp

oorr hhuuddddlliinngg cc

ddiisscc iiss pprroovv

iioonn oonn tthhee sspp

uurree aatt ww

ee ddeessiiggnn aanndd

tthhee ddiisscchhaarrg

eeaa aanndd tthhee ddii

immuumm ccrroossss--

mmeetteerr ooff tthhee

ccyylliinnddrriiccaall

tthhee ddiisskk aabb

nn FFiigguurree 99..11..

)) ddeessiiggnn ccaann

wweetttteedd’’ iinnlleett

tthhee ssaaffeettyy vvaa

hhee ddiisscc,, uunnllee

dd iinn ssaaffeettyy vvaa

nn tthhee fflluuiidd iiss

ccoonnssiissttss ooff aa

tthhaatt tthhee sseeaatt

aatt ((uunnddeerr nnoo

sspprriinngg hhoouuss

ppiidd ooppeenniinngg ((

cchhaammbbeerr wwhh

vviiddeedd bbyy aa ss

pprriinngg iiss uussuuaa

wwhhiicchh tthhee

dd uussee ooff ssaaffee

ggee ccaappaacciittyy

iisscchhaarrggee ((oorr

--sseeccttiioonnaall aarr

ffllooww aarreeaa iiss

oorr ccoonniiccaall

bboovvee tthhee sseeaa

44..

bbee eeiitthheerr aa ff

tt ttrraacctt ffoorrmmeedd

aallvvee tthhaatt iiss eexx

eessss tthhee vvaallvvee

aallvveess ddeessiiggnnee

ss ccoorrrroossiivvee..

sseeaattiinngg rriinngg

att ccaann eeaassiillyy bb

oorrmmaall ooppeerraattii

ssiinngg aarrrraannggeemm

((ppoopp ttyyppee)) ssa

hhiicchh hheellppss ttoo

sspprriinngg,, ttyyppiicca

aallllyy aaddjjuussttaabb

e ddiisscc iiss

eettyy vvaallvveess ggee

ooff tthhee ssaaffeettyy

oorriiffiiccee)) aarreeaa

rreeaa bbeettwweeeenn

rreepprreesseenntteedd

ddiisscchhaarrggee oo

aatt.. TThhee ddiiaamm

ffuullll--nnoozzzzllee oo

dd ffrroomm oonnee pp

xxppoosseedd ttoo tthh

ee iiss ddiisscchhaarrggii

eedd ffoorr pprrooccees

gg ffiitttteedd iinnttoo tth

bbee rreeppllaacceedd,,

iinngg ccoonnddiittiioonn

mmeenntt ((oorr bboonn

aaffeettyy vvaallvveess

pprroodduuccee tthhee

aallllyy mmaaddee ffrr

bbllee,, uussiinngg tthh

ss lliifftteedd

eenneerraallllyy oonnllyy

tyy vvaallvvee,, nnaamm

aa

tthhee iinnlleett aann

dd bbyy ddiimmeennssiio

ooppeenniinngg bbeettww

mmeetteerr ooff tthhe

oorr aa sseemmii--nnoozz

ppiieeccee.. TThhee

hhee pprroocceessss fflluu

iinngg..

ssss aanndd hhiigghh

thhee bbooddyy,, tthhee

, wwiitthhoouutt

nnss)) bbyy tthhee sspp

nnnneett)) mmoouunnttee

s aarree ssuurrrroouunn

ee rraappiidd ooppeennii

rroomm ccaarrbboonn

hee sspprriinngg aaddjjuu

ooffff iittss

yy ddeeffiinnee tthhee

mmeellyy tthhee ffllooww

nndd tthhee sseeaatt,,

oonn ‘‘dd’’ iinn FFiigg

wweeeenn tthhee ssee

ee ccuurrttaaiinn aarr

zzzzllee

uuiidd

ee ttoopp

pprriinngg,,

eedd oonn

nnddeedd

iinngg

sstteeeell..

uusstteerr,,

sseeaatt..

tthhrreeee

ww ((oorr

aatt iittss

gguurree..

eeaattiinngg

rreeaa iiss

Page 68: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

BB

WW

bb

ffoo

ffuu

TT

cca

TT

aapp

llii

IInn

bb

TT

ccoo

F

AA

ffll

oo

BBaassiicc ooppeerraattiio

WWhheenn tthhee iinnllee

eeggiinn ttoo lliifftt oo

oorrccee wwiillll iinncc

uurrtthheerr lliifftt ccaan

TThhee aaddddiittiioonnaa

aappaacciittyy iiss ccaa

TThhee aalllloowwaabblle

pppplliiccaattiioonn.. FF

iiqquuiiddss bbeettwwee

nn oorrddeerr ttoo aacc

ee ssppeecciiaallllyy dd

TThhiiss iiss uussuuaallll

oonnttaaiinneedd wwiitt

Figure 54 Ty

AAss lliifftt bbeeggiinnss

lluuiidd pprreessssuurree

ff tthhee pprreessssuurr

oonn ooff aa ssaaffeett

eett ssttaattiicc pprreess

ooffff iittss sseeaatt.. HH

crreeaassee;; tthhiiss mm

ann ooccccuurr,, aanndd

aall pprreessssuurree rrii

aalllleedd tthhee oovveer

ee oovveerrpprreessssuu

FFoorr ccoommpprreessss

eeeenn 1100%% aanndd

cchhiieevvee ffuullll oopp

ddeessiiggnneedd ttoo pp

llyy ddoonnee bbyy ppl

tthhiinn tthhiiss sshhrroo

ypical disc a

ss aanndd fflluuiidd eenn

ee.. SSiinnccee tthhee mm

rree ((PP)) aanndd tthh

ttyy vvaallvvee LLiifftt

ssssuurree rriisseess aabb

HHoowweevveerr,, aass

mmeeaannss tthhaatt tthh

dd ffoorr tthheerree ttoo

iissee rreeqquuiirreedd

rrpprreessssuurree..

uurree ddeeppeennddss

ssiibbllee fflluuiiddss,,

dd 2255%%..

ppeenniinngg ffrroomm

pprroovviiddee rraappiidd

llaacciinngg aa sshhrroo

oouudd iiss kknnoowwnn

and shround

nntteerrss tthhee cchhaa

mmaaggnniittuuddee oo

hhee aarreeaa eexxppooss

tiinngg

bboovvee tthhee sseett

ssoooonn aass tthhee s

hhee pprreessssuurree ww

o bbee aannyy ssiiggnn

bbeeffoorree tthhee ss

oonn tthhee ssttaanndd

tthhiiss iiss nnoorrmm

m tthhiiss ssmmaallll oo

dd ooppeenniinngg..

oouudd,, sskkiirrtt oorr

nn aass tthhee ccoonntt

d arrangem

aammbbeerr,, aa llaarrgg

off tthhee lliiffttiinngg

sseedd ttoo tthhee fflluu

pprreessssuurree ooff tt

sspprriinngg ssttaarrttss

wwoouulldd hhaavvee tt

nniiffiiccaanntt ffllooww

aaffeettyy vvaallvvee ww

ddaarrddss bbeeiinngg ff

mmaallllyy bbeettwweeeenn

oovveerrpprreessssuurree

hhoooodd aarroouunnd

ttrrooll oorr hhuuddddll

ment used on

ggeerr aarreeaa ooff tthh

ffoorrccee ((FF)) iiss p

uuiidd ((AA));; ((FF ==

tthhee ssaaffeettyy vvaa

ss ttoo ccoommpprreess

ttoo ccoonnttiinnuuee tt

w tthhrroouugghh tthhee

wwiillll ddiisscchhaarrgg

ffoolllloowweedd aanndd

nn 33%% aanndd 1100

,, tthhee ddiisscc aarrrr

dd tthhee ddiisscc.. TT

lliinngg cchhaammbbee

n rapid open

hhee sshhrroouudd iiss

pprrooppoorrttiioonnaall

== PP xx AA)),, tthhee

aallvvee,, tthhee ddiisscc

ss,, tthhee sspprriinngg

ttoo rriissee bbeeffoorree

ee vvaallvvee..

ggee aatt iittss rraatteed

dd tthhee ppaarrttiiccuul

00%%,, aanndd ffoorr

rraannggeemmeenntt hh

TThhee vvoolluummee

eerr..

ning safety v

eexxppoosseedd ttoo tt

ll ttoo tthhee pprroodd

ooppeenniinngg ffoorr

cc wwiillll

gg

ee aannyy

dd

llaarr

hhaass ttoo

valve

tthhee

dduucctt

rrccee iiss

Page 69: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

iinnccrreeaasseedd.. TThhiiss iinnccrreemmeennttaall iinnccrreeaassee iinn ooppeenniinngg ffoorrccee oovveerrccoommppeennssaatteess ffoorr tthhee iinnccrreeaassee iinn

sspprriinngg ffoorrccee,, ccaauussiinngg rraappiidd ooppeenniinngg..

AAtt tthhee ssaammee ttiimmee,, tthhee sshhrroouudd rreevveerrsseess tthhee ddiirreeccttiioonn ooff tthhee ffllooww,, wwhhiicchh pprroovviiddeess aa rreeaaccttiioonn

ffoorrccee,, ffuurrtthheerr eennhhaanncciinngg tthhee lliifftt..

TThheessee ccoommbbiinneedd eeffffeeccttss aallllooww tthhee vvaallvvee ttoo aacchhiieevvee iittss ddeessiiggnneedd lliifftt wwiitthhiinn aa rreellaattiivveellyy

ssmmaallll ppeerrcceennttaaggee oovveerrpprreessssuurree..

FFoorr ccoommpprreessssiibbllee fflluuiiddss,, aann aaddddiittiioonnaall ccoonnttrriibbuuttoorryy ffaaccttoorr iiss tthhee rraappiidd eexxppaannssiioonn aass tthhee

fflluuiidd vvoolluummee iinnccrreeaasseess ffrroomm aa hhiigghheerr ttoo aa lloowweerr pprreessssuurree aarreeaa..

TThhiiss ppllaayyss aa mmaajjoorr rroollee iinn eennssuurriinngg tthhaatt tthhee vvaallvvee ooppeennss ffuullllyy wwiitthhiinn tthhee ssmmaallll oovveerrpprreessssuurree lliimmiitt..

FFoorr lliiqquuiiddss,, tthhiiss eeffffeecctt iiss mmoorree pprrooppoorrttiioonnaall aanndd ssuubbsseeqquueennttllyy,, tthhee oovveerrpprreessssuurree iiss ttyyppiiccaallllyy

ggrreeaatteerr;; 2255%% iiss ccoommmmoonn..

RReesseeaattiinngg

OOnnccee nnoorrmmaall ooppeerraattiinngg ccoonnddiittiioonnss hhaavvee bbeeeenn rreessttoorreedd,, tthhee vvaallvvee iiss rreeqquuiirreedd ttoo cclloossee

aaggaaiinn,, bbuutt ssiinnccee tthhee llaarrggeerr aarreeaa ooff tthhee ddiisscc iiss ssttiillll eexxppoosseedd ttoo tthhee fflluuiidd,, tthhee vvaallvvee wwiillll nnoott

cclloossee uunnttiill tthhee pprreessssuurree hhaass ddrrooppppeedd bbeellooww tthhee oorriiggiinnaall sseett pprreessssuurree..

TThhee ddiiffffeerreennccee bbeettwweeeenn tthhee sseett pprreessssuurree aanndd tthhiiss rreesseeaattiinngg pprreessssuurree iiss kknnoowwnn aass tthhee

‘‘bblloowwddoowwnn’’,, aanndd iitt iiss uussuuaallllyy ssppeecciiffiieedd aass aa ppeerrcceennttaaggee ooff tthhee sseett pprreessssuurree.. FFoorr

ccoommpprreessssiibbllee fflluuiiddss,, tthhee bblloowwddoowwnn iiss uussuuaallllyy lleessss tthhaann 1100%%,, aanndd ffoorr lliiqquuiiddss,, iitt ccaann bbee uupp

ttoo 2200%%..

TThhee ddeessiiggnn ooff tthhee sshhrroouudd mmuusstt bbee ssuucchh tthhaatt iitt ooffffeerrss bbootthh rraappiidd ooppeenniinngg aanndd rreellaattiivveellyy

ssmmaallll bblloowwddoowwnn,, ssoo tthhaatt aass ssoooonn aass aa ppootteennttiiaallllyy hhaazzaarrddoouuss ssiittuuaattiioonn iiss rreeaacchheedd,, aannyy

oovveerrpprreessssuurree iiss rreelliieevveedd,, bbuutt eexxcceessssiivvee qquuaannttiittiieess ooff tthhee fflluuiidd aarree pprreevveenntteedd ffrroomm bbeeiinngg

ddiisscchhaarrggeedd..

AAtt tthhee ssaammee ttiimmee,, iitt iiss nneecceessssaarryy ttoo eennssuurree tthhaatt tthhee ssyysstteemm pprreessssuurree iiss rreedduucceedd

ssuuffffiicciieennttllyy ttoo pprreevveenntt iimmmmeeddiiaattee rreeooppeenniinngg..

TThhee bblloowwddoowwnn rriinnggss ffoouunndd oonn mmoosstt AASSMMEE ttyyppee ssaaffeettyy vvaallvveess aarree uusseedd ttoo mmaakkee ffiinnee

aaddjjuussttmmeennttss ttoo tthhee oovveerrpprreessssuurree aanndd bblloowwddoowwnn vvaalluueess ooff tthhee vvaallvveess

TThhee lloowweerr bblloowwddoowwnn ((nnoozzzzllee)) rriinngg iiss aa ccoommmmoonn ffeeaattuurree oonn mmaannyy vvaallvveess wwhheerree tthhee ttiigghhtteerr

oovveerrpprreessssuurree aanndd bblloowwddoowwnn rreeqquuiirreemmeennttss rreeqquuiirree aa mmoorree ssoopphhiissttiiccaatteedd ddeessiiggnneedd ssoolluuttiioonn..

Page 70: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee uuppppeerr bblloowwddoowwnn rriinngg iiss uussuuaallllyy ffaaccttoorryy sseett aanndd eesssseennttiiaallllyy ttaakkeess oouutt tthhee

mmaannuuffaaccttuurriinngg ttoolleerraanncceess wwhhiicchh aaffffeecctt tthhee ggeeoommeettrryy ooff tthhee hhuuddddlliinngg cchhaammbbeerr..

TThhee lloowweerr bblloowwddoowwnn rriinngg iiss aallssoo ffaaccttoorryy sseett ttoo aacchhiieevvee tthhee aapppprroopprriiaattee ccooddee ppeerrffoorrmmaannccee

rreeqquuiirreemmeennttss bbuutt uunnddeerr cceerrttaaiinn cciirrccuummssttaanncceess ccaann bbee aalltteerreedd..

WWhheenn tthhee lloowweerr bblloowwddoowwnn rriinngg iiss aaddjjuusstteedd ttoo iittss ttoopp ppoossiittiioonn tthhee hhuuddddlliinngg cchhaammbbeerr

vvoolluummee iiss ssuucchh tthhaatt tthhee vvaallvvee wwiillll ppoopp rraappiiddllyy,, mmiinniimmiissiinngg tthhee oovveerrpprreessssuurree vvaalluuee bbuutt

ccoorrrreessppoonnddiinnggllyy rreeqquuiirriinngg aa ggrreeaatteerr bblloowwddoowwnn bbeeffoorree tthhee vvaallvvee rree--sseeaattss..

WWhheenn tthhee lloowweerr bblloowwddoowwnn rriinngg iiss aaddjjuusstteedd ttoo iittss lloowweerr ppoossiittiioonn tthheerree iiss mmiinniimmaall

rreessttrriiccttiioonn iinn tthhee hhuuddddlliinngg cchhaammbbeerr aanndd aa ggrreeaatteerr oovveerrpprreessssuurree wwiillll bbee rreeqquuiirreedd bbeeffoorree tthhee

vvaallvvee iiss ffuullllyy ooppeenn bbuutt tthhee bblloowwddoowwnn vvaalluuee wwiillll bbee rreedduucceedd..

TTyyppeess ooff SSaaffeettyy VVaallvvee

TThheerree iiss aa wwiiddee rraannggee ooff ssaaffeettyy vvaallvveess aavvaaiillaabbllee ttoo mmeeeett tthhee mmaannyy ddiiffffeerreenntt aapppplliiccaattiioonnss

aanndd ppeerrffoorrmmaannccee ccrriitteerriiaa ddeemmaannddeedd bbyy ddiiffffeerreenntt iinndduussttrriieess..

TThhee AASSMMEE ssttaannddaarrdd II aanndd AASSMMEE ssttaannddaarrdd VVIIIIII ffoorr bbooiilleerr aanndd pprreessssuurree vveesssseell

aapppplliiccaattiioonnss aanndd tthhee AASSMMEE // AANNSSII PPTTCC 2255..33 ssttaannddaarrdd ffoorr ssaaffeettyy vvaallvveess aanndd rreelliieeff vvaallvveess

pprroovviiddee tthhee ffoolllloowwiinngg ddeeffiinniittiioonn.. TThheessee ssttaannddaarrddss sseett ppeerrffoorrmmaannccee cchhaarraacctteerriissttiiccss aass wweellll

aass ddeeffiinniinngg tthhee ddiiffffeerreenntt ttyyppeess ooff ssaaffeettyy vvaallvveess tthhaatt aarree uusseedd::

lliifftt ssaaffeettyy vvaallvvee -- TThhee aaccttuuaall ppoossiittiioonn ooff tthhee ddiisscc ddeetteerrmmiinneess tthhee ddiisscchhaarrggee aarreeaa ooff tthhee

vvaallvvee..

FFuullll lliifftt ssaaffeettyy vvaallvvee -- TThhee ddiisscchhaarrggee aarreeaa iiss nnoott ddeetteerrmmiinneedd bbyy tthhee ppoossiittiioonn ooff tthhee ddiisscc..

FFuullll bboorree ssaaffeettyy vvaallvvee -- AA ssaaffeettyy vvaallvvee hhaavviinngg nnoo pprroottrruussiioonnss iinn tthhee bboorree,, aanndd wwhheerreeiinn tthhee

vvaallvvee lliiffttss ttoo aann eexxtteenntt ssuuffffiicciieenntt ffoorr tthhee mmiinniimmuumm aarreeaa aatt aannyy sseeccttiioonn,, aatt oorr bbeellooww tthhee

sseeaatt,, ttoo bbeeccoommee tthhee ccoonnttrroolllliinngg oorriiffiiccee..

CCoonnvveennttiioonnaall ssaaffeettyy rreelliieeff vvaallvvee -- TThhee sspprriinngg hhoouussiinngg iiss vveenntteedd ttoo tthhee ddiisscchhaarrggee ssiiddee,,

hheennccee ooppeerraattiioonnaall cchhaarraacctteerriissttiiccss aarree ddiirreeccttllyy aaffffeecctteedd bbyy cchhaannggeess iinn tthhee bbaacckkpprreessssuurree ttoo

tthhee vvaallvvee..

BBaallaanncceedd ssaaffeettyy rreelliieeff vvaallvvee -- AA bbaallaanncceedd vvaallvvee iinnccoorrppoorraatteess aa mmeeaannss ooff mmiinniimmiissiinngg tthhee

eeffffeecctt ooff bbaacckkpprreessssuurree oonn tthhee ooppeerraattiioonnaall cchhaarraacctteerriissttiiccss ooff tthhee vvaallvvee..

PPiilloott ooppeerraatteedd pprreessssuurree rreelliieeff vvaallvvee -- TThhee mmaajjoorr rreelliieevviinngg ddeevviiccee iiss ccoommbbiinneedd wwiitthh,, aanndd iiss

ccoonnttrroolllleedd bbyy,, aa sseellff--aaccttuuaatteedd aauuxxiilliiaarryy pprreessssuurree rreelliieeff ddeevviiccee..

Page 71: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

PPoowweerr--aaccttuuaatteedd ssaaffeettyy rreelliieeff vvaallvvee -- AA pprreessssuurree rreelliieeff vvaallvvee iinn wwhhiicchh tthhee mmaajjoorr pprreessssuurree

rreelliieevviinngg ddeevviiccee iiss ccoommbbiinneedd wwiitthh,, aanndd ccoonnttrroolllleedd bbyy,, aa ddeevviiccee rreeqquuiirriinngg aann eexxtteerrnnaall

ssoouurrccee ooff eenneerrggyy..

CCoonnvveennttiioonnaall ssaaffeettyy vvaallvveess

TThhee ccoommmmoonn cchhaarraacctteerriissttiicc sshhaarreedd bbeettwweeeenn tthhee ddeeffiinniittiioonnss ooff ccoonnvveennttiioonnaall ssaaffeettyy vvaallvveess

iinn tthhee ddiiffffeerreenntt ssttaannddaarrddss,, iiss tthhaatt tthheeiirr ooppeerraattiioonnaall cchhaarraacctteerriissttiiccss aarree aaffffeecctteedd bbyy aannyy

bbaacckkpprreessssuurree iinn tthhee ddiisscchhaarrggee ssyysstteemm.. IItt iiss iimmppoorrttaanntt ttoo nnoottee tthhaatt tthhee ttoottaall bbaacckkpprreessssuurree iiss

ggeenneerraatteedd ffrroomm ttwwoo ccoommppoonneennttss;; ssuuppeerriimmppoosseedd bbaacckkpprreessssuurree aanndd tthhee bbuuiilltt--uupp

bbaacckkpprreessssuurree::

SSuuppeerriimmppoosseedd bbaacckkpprreessssuurree -- TThhee ssttaattiicc pprreessssuurree tthhaatt eexxiissttss oonn tthhee oouuttlleett ssiiddee ooff aa cclloosseedd

vvaallvvee..

BBuuiilltt--uupp bbaacckkpprreessssuurree -- TThhee aaddddiittiioonnaall pprreessssuurree ggeenneerraatteedd oonn tthhee oouuttlleett ssiiddee wwhheenn tthhee

vvaallvvee iiss ddiisscchhaarrggiinngg..

SSuubbsseeqquueennttllyy,, iinn aa ccoonnvveennttiioonnaall ssaaffeettyy vvaallvvee,, oonnllyy tthhee ssuuppeerriimmppoosseedd bbaacckkpprreessssuurree wwiillll

aaffffeecctt tthhee ooppeenniinngg cchhaarraacctteerriissttiicc aanndd sseett vvaalluuee,, bbuutt tthhee ccoommbbiinneedd bbaacckkpprreessssuurree wwiillll aalltteerr

tthhee bblloowwddoowwnn cchhaarraacctteerriissttiicc aanndd rree--sseeaatt vvaalluuee..

TThhee AASSMMEE//AANNSSII ssttaannddaarrdd mmaakkeess tthhee ffuurrtthheerr ccllaassssiiffiiccaattiioonn tthhaatt ccoonnvveennttiioonnaall vvaallvveess hhaavvee

aa sspprriinngg hhoouussiinngg tthhaatt iiss vveenntteedd ttoo tthhee ddiisscchhaarrggee ssiiddee ooff tthhee vvaallvvee..

IIff tthhee sspprriinngg hhoouussiinngg iiss vveenntteedd ttoo tthhee aattmmoosspphheerree,, aannyy ssuuppeerriimmppoosseedd bbaacckkpprreessssuurree wwiillll

ssttiillll aaffffeecctt tthhee ooppeerraattiioonnaall cchhaarraacctteerriissttiiccss..

FFiigguurree wwhhiicchh sshhoowwss sscchheemmaattiicc ddiiaaggrraammss ooff vvaallvveess wwhhoossee sspprriinngg hhoouussiinnggss aarree vveenntteedd ttoo

tthhee ddiisscchhaarrggee ssiiddee ooff tthhee vvaallvvee aanndd ttoo tthhee aattmmoosspphheerree..

BBaallaanncceedd ssaaffeettyy vvaallvveess

BBaallaanncceedd ssaaffeettyy vvaallvveess aarree tthhoossee tthhaatt iinnccoorrppoorraattee aa mmeeaannss ooff eelliimmiinnaattiinngg tthhee eeffffeeccttss ooff

bbaacckkpprreessssuurree.. TThheerree aarree ttwwoo bbaassiicc ddeessiiggnnss tthhaatt ccaann bbee uusseedd ttoo aacchhiieevvee tthhiiss::

PPiissttoonn ttyyppee bbaallaanncceedd ssaaffeettyy vvaallvvee

AAlltthhoouugghh tthheerree aarree sseevveerraall vvaarriiaattiioonnss ooff tthhee ppiissttoonn vvaallvvee,, tthheeyy ggeenneerraallllyy ccoonnssiisstt ooff aa

ppiissttoonn ttyyppee ddiisscc wwhhoossee mmoovveemmeenntt iiss ccoonnssttrraaiinneedd bbyy aa vveenntteedd gguuiiddee.. TThhee aarreeaa ooff tthhee ttoopp

ffaaccee ooff tthhee ppiissttoonn,, AAPP,, aanndd tthhee nnoozzzzllee sseeaatt aarreeaa,, AANN,, aarree ddeessiiggnneedd ttoo bbee eeqquuaall..

Page 72: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

ttoo

aadd

aatt

BB

AA

ttoo

TT

ww

TThhee ddiisscc

ffoorrcceess aacc

pprreessssuurree..

TThhiiss mmeeaannss tthh

oo tthhee bbaacckkpprre

ddddiittiioonn,, tthhee

ttmmoosspphheerriicc pp

BBeelllloowwss ttyyppee

AA bbeelllloowwss wwii

oo tthhee uuppppeerr ss

TThhee bbeelllloowwss aa

wwiitthhiinn tthhee aarree

aarreeaa eexxtteennddi

ccttiinngg oonn tthhee dd

.

hhaatt tthhee eeffffeecct

eessssuurree aarree eeqq

sspprriinngg bboonnnne

pprreessssuurree,,

ee bbaallaanncceedd ss

iitthh aann eeffffeeccttii

ssuurrffaaccee ooff tthhe

aarrrraannggeemmeenntt

eeaa ooff tthhee bbeellll

iinngg bbeeyyoonndd tt

ddiisscc aarree bbaallaa

ttiivvee aarreeaa ooff bb

qquuaall,, aanndd tthhee

eett iiss vveenntteedd

FFiigguurree 5555

saaffeettyy vvaallvvee

iivvee aarreeaa ((AABB

ee ddiisscc aanndd ttoo

tt pprreevveennttss bbaa

lloowwss..

tthhee bbeelllloowwss a

aanncceedd,, aanndd tthh

bbootthh tthhee ttoopp

eerreeffoorree aannyy aa

ssuucchh tthhaatt tthhee

55 BBaallaanncceedd

BB)) eeqquuiivvaalleenntt

oo tthhee ssppiinnddllee

aacckkpprreessssuurree aa

aanndd tthhee ooppppoo

hhee bbaacckkpprreessssu

aanndd bboottttoomm

aaddddiittiioonnaall ffoo

ee ttoopp ffaaccee ooff

ssaaffeettyy vvaallvvee

tt ttoo tthhee nnoozzzz

ee gguuiiddee..

aaccttiinngg oonn tthhee

oossiinngg ddiisscc aarr

suurree hhaass lliittttllee

mm ssuurrffaacceess ooff

oorrcceess aarree bbaallaa

ff tthhee ppiissttoonn ii

eess

zllee sseeaatt aarreeaa (

ee uuppppeerr ssiiddee

rreeaa aarree eeqquuaall

ee eeffffeecctt oonn tthh

f tthhee ddiisscc eexxpp

aanncceedd.. IInn

iss ssuubbjjeecctteedd tt

((AANN)) iiss aattttaacc

e ooff tthhee ddiisscc

ll,, aanndd ssoo tthhee

hhee vvaallvvee ooppee

ppoosseedd

ttoo

cchheedd

e

eenniinngg

Page 73: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee bbeelllloo

BBeelllloowwss

aaffffeecctt tthhe

mmeecchhaanniiss

ssoommee bbeell

eeffffeeccttss oo

uusseedd oo

IInn aaddddiittiioo

gguuiiddee aann

SSiinnccee bbaa

ccoouunntteerrpp

ccrriittiiccaall aapp

PP

TT

tthh

oowwss vveenntt aallll

ffaaiilluurree iiss aann

ee sseett pprreessssuu

ssmm ffoorr ddeetteecc

lllloowwss bbaallaanncc

ff bbaacckkpprreessssuu

oonn ccrriittiiccaa

oonn ttoo rreedduuccii

nndd tthhee sspprriinn

aallaanncceedd pprrees

aarrttss,, tthheeyy aarre

pppplliiccaattiioonnss ww

PPiilloott ooppeerraattee

TThhiiss ttyyppee ooff

hhee cclloossiinngg ffoo

FFiigguurree

loowwss aaiirr ttoo ffl

nn iimmppoorrttaanntt cc

uurree aanndd ccaappaa

ccttiinngg aannyy uunn

cceedd ssaaffeettyy vv

uurree iinn tthhee ccaa

aall aapppplliiccaa

iinngg tthhee eeffffeecc

nngg ffrroomm tthhee

ssssuurree rreelliieeff

ee ccoommmmoonnllyy

wwhheerree aa vveerryy

eedd ssaaffeettyy vvaal

f ssaaffeettyy vvaallvvee

oorrccee oonn tthhee

5566 BBeelllloowwss

ffllooww ffrreeeellyy iinn

ccoonncceerrnn wwhhee

aacciittyy ooff tthhee

nncchhaarraacctteerriissttii

vvaallvveess iinncclluudd

aassee ooff bbeellllooww

aattiioonnss iinn

ccttss ooff bbaacckkpprr

pprroocceessss fflluu

f vvaallvveess aarree

yy oonnllyy uusseedd ww

yy pprreecciissee sseett

llvvee

ee uusseess tthhee ffllo

ssaaffeettyy vvaallvvee

ttyyppee bbaallaanncc

nn aanndd oouutt ooff

eenn uussiinngg aa bbee

vvaallvvee.. IItt iiss

iicc fflluuiidd ffllooww

ddee aann aauuxxiillii

wwss ffaaiilluurree.. TT

tthhee ooii

rreessssuurree,, tthhee

uuiidd,, tthhiiss iiss

ee ttyyppiiccaallllyy mm

wwhheerree hhiigghh pp

pprreessssuurree oorr

oowwiinngg mmeeddiiu

ee ddiisscc.. TThhee pp

cceedd ssaaffeettyy vva

ff tthhee bbeellllooww

eelllloowwss bbaallaann

iimmppoorrttaanntt,, t

ww tthhrroouugghh tthh

iiaarryy ppiissttoonn tt

TThhiiss ttyyppee ooff

iill aanndd

bbeelllloowwss aallssoo

iimmppoorrttaanntt ww

mmoorree eexxppeenn

pprreessssuurree mmaann

bblloowwddoowwnn ii

iuumm iittsseellff,, tthh

ppiilloott vvaallvvee ii

aallvvee

wss aass tthheeyy eexx

nncceedd ssaaffeettyy vv

tthheerreeffoorree,, tthh

hhee bbeelllloowwss vv

tthhaatt iiss uusseedd

ff ssaaffeettyy vvaallvv

ppeettrroocchheemmii

oo sseerrvvee ttoo iiss

wwhheenn tthhee ffll

nnssiivvee tthhaann tt

nniiffoollddss aarree uu

iiss rreeqquuiirreedd..

hhrroouugghh aa ppiilloo

iiss iittsseellff aa ssmm

xxppaanndd oorr ccoonn

vvaallvvee,, aass tthhiiss

hhaatt tthheerree iiss

vveennttss.. IInn aadddd

ttoo oovveerrccoomm

vvee iiss uussuuaallllyy

iccaall iinndduuss

ssoollaattee tthhee sspp

luuiidd iiss ccoorrrroo

tthheeiirr uunnbbaallaa

uunnaavvooiiddaabbllee,,

oott vvaallvvee,, ttoo a

mmaallll ssaaffeettyy vv

nnttrraacctt..

ss mmaayy

ssoommee

ddiittiioonn,,

mmee tthhee

yy oonnllyy

ssttrriieess..

ppiinnddllee

oossiivvee..

aanncceedd

, oorr iinn

aappppllyy

vvaallvvee..

Page 74: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

pp

TT

ppr

TT

ccoo

TT

((oo

TThheerree aarree ttww

iissttoonn ttyyppee..

TThhee ddiiaapphhrraagg

rroodduucceess aa pprr

TThheeyy aarree tthhee

oonnssiiddeerreedd iinn

TThhee ppiissttoonn ttyy

oorr oobbttuurraattoorr))

wwoo bbaassiicc ttyypp

ggmm ttyyppee iiss

rrooppoorrttiioonnaall tty

eerreeffoorree ooff l

nn tthhiiss tteexxtt..

yppee vvaallvvee ccoonn

)),, aanndd aann eexxtte

ppeess ooff ppiilloott

ttyyppiiccaallllyy oonn

yyppee aaccttiioonn,, cc

lliittttllee uussee iinn

nnssiissttss ooff aa mm

eerrnnaall ppiilloott vv

FFiigguurree 5577 PP

ooppeerraatteedd ssaa

nnllyy aavvaaiillaabbll

cchhaarraacctteerriissttiic

nn sstteeaamm ssyys

mmaaiinn vvaallvvee,, ww

vaallvvee..

PPiilloott ooppeerraatte

aaffeettyy vvaallvvee,,

llee ffoorr llooww p

cc ooff rreelliieeff vvaa

sstteemmss,, ccoonnss

wwhhiicchh uusseess aa

teedd ssaaffeettyy vvaa

nnaammeellyy,, tthhee

pprreessssuurree aapp

aallvveess uusseedd iinn

sseeqquueennttllyy,, tthh

ppiissttoonn sshhaappe

aallvvee

ee ddiiaapphhrraaggmm

ppplliiccaattiioonnss aa

nn lliiqquuiidd ssyyssttee

hheeyy wwiillll nnoo

eedd cclloossiinngg dd

mm aanndd

aanndd iitt

eemmss..

oott bbee

ddeevviiccee

Page 75: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee ppiissttoonn aanndd sseeaattiinngg aarrrraannggeemmeenntt iinnccoorrppoorraatteedd iinn tthhee mmaaiinn vvaallvvee iiss ddeessiiggnneedd ssoo tthhaatt tthhee bboottttoomm

aarreeaa ooff tthhee ppiissttoonn,, eexxppoosseedd ttoo tthhee iinnlleett fflluuiidd,, iiss lleessss tthhaann tthhee aarreeaa ooff tthhee ttoopp ooff tthhee ppiissttoonn.. AAss bbootthh

eennddss ooff tthhee ppiissttoonn aarree eexxppoosseedd ttoo tthhee fflluuiidd aatt tthhee ssaammee pprreessssuurree,, tthhiiss mmeeaannss tthhaatt uunnddeerr nnoorrmmaall

ssyysstteemm ooppeerraattiinngg ccoonnddiittiioonnss,, tthhee cclloossiinngg ffoorrccee,, rreessuullttiinngg ffrroomm tthhee llaarrggeerr ttoopp aarreeaa,, iiss ggrreeaatteerr tthhaann

tthhee iinnlleett ffoorrccee.. TThhee rreessuullttaanntt ddoowwnnwwaarrdd ffoorrccee tthheerreeffoorree hhoollddss tthhee ppiissttoonn ffiirrmmllyy oonn iittss sseeaatt..

IIff tthhee iinnlleett pprreessssuurree wweerree ttoo rriissee,, tthhee nneett cclloossiinngg ffoorrccee oonn tthhee ppiissttoonn aallssoo iinnccrreeaasseess,, eennssuurriinngg tthhaatt aa

ttiigghhtt sshhuutt--ooffff iiss ccoonnttiinnuuaallllyy mmaaiinnttaaiinneedd.. HHoowweevveerr,, wwhheenn tthhee iinnlleett pprreessssuurree rreeaacchheess tthhee sseett

pprreessssuurree,, tthhee ppiilloott vvaallvvee wwiillll ppoopp ooppeenn ttoo rreelleeaassee tthhee fflluuiidd pprreessssuurree aabboovvee tthhee ppiissttoonn.. WWiitthh mmuucchh

lleessss fflluuiidd pprreessssuurree aaccttiinngg oonn tthhee uuppppeerr ssuurrffaaccee ooff tthhee ppiissttoonn,, tthhee iinnlleett pprreessssuurree ggeenneerraatteess aa nneett

uuppwwaarrddss ffoorrccee aanndd tthhee ppiissttoonn wwiillll lleeaavvee iittss sseeaatt.. TThhiiss ccaauusseess tthhee mmaaiinn vvaallvvee ttoo ppoopp ooppeenn,, aalllloowwiinngg

tthhee pprroocceessss fflluuiidd ttoo bbee ddiisscchhaarrggeedd..

WWhheenn tthhee iinnlleett pprreessssuurree hhaass bbeeeenn ssuuffffiicciieennttllyy rreedduucceedd,, tthhee ppiilloott vvaallvvee wwiillll rreecclloossee,, pprreevveennttiinngg tthhee

ffuurrtthheerr rreelleeaassee ooff fflluuiidd ffrroomm tthhee ttoopp ooff tthhee ppiissttoonn,, tthheerreebbyy rree--eessttaabblliisshhiinngg tthhee nneett ddoowwnnwwaarrdd

ffoorrccee,, aanndd ccaauussiinngg tthhee ppiissttoonn ttoo rreesseeaatt..

PPiilloott ooppeerraatteedd ssaaffeettyy vvaallvveess ooffffeerr ggoooodd oovveerrpprreessssuurree aanndd bblloowwddoowwnn ppeerrffoorrmmaannccee ((aa bblloowwddoowwnn ooff

22%% iiss aattttaaiinnaabbllee)).. FFoorr tthhiiss rreeaassoonn,, tthheeyy aarree uusseedd wwhheerree aa nnaarrrrooww mmaarrggiinn iiss rreeqquuiirreedd bbeettwweeeenn tthhee

sseett pprreessssuurree aanndd tthhee ssyysstteemm ooppeerraattiinngg pprreessssuurree.. PPiilloott ooppeerraatteedd vvaallvveess aarree aallssoo aavvaaiillaabbllee iinn mmuucchh

llaarrggeerr ssiizzeess,, mmaakkiinngg tthheemm tthhee pprreeffeerrrreedd ttyyppee ooff ssaaffeettyy vvaallvvee ffoorr llaarrggeerr ccaappaacciittiieess..

OOnnee ooff tthhee mmaaiinn ccoonncceerrnnss wwiitthh ppiilloott ooppeerraatteedd ssaaffeettyy vvaallvveess iiss tthhaatt tthhee ssmmaallll bboorree,, ppiilloott

ccoonnnneeccttiinngg ppiippeess aarree ssuusscceeppttiibbllee ttoo bblloocckkaaggee bbyy ffoorreeiiggnn mmaatttteerr,, oorr dduuee ttoo tthhee ccoolllleeccttiioonn ooff

ccoonnddeennssaattee iinn tthheessee ppiippeess.. TThhiiss ccaann lleeaadd ttoo tthhee ffaaiilluurree ooff tthhee vvaallvvee,, eeiitthheerr iinn tthhee ooppeenn oorr cclloosseedd

ppoossiittiioonn,, ddeeppeennddiinngg oonn wwhheerree tthhee bblloocckkaaggee ooccccuurrss

FFuullll lliifftt,, hhiigghh lliifftt aanndd llooww lliifftt ssaaffeettyy vvaallvveess

TThhee tteerrmmss ffuullll lliifftt,, hhiigghh lliifftt aanndd llooww lliifftt rreeffeerr ttoo tthhee aammoouunntt ooff ttrraavveell tthhee ddiisscc uunnddeerrggooeess

aass iitt mmoovveess ffrroomm iittss cclloosseedd ppoossiittiioonn ttoo tthhee ppoossiittiioonn rreeqquuiirreedd ttoo pprroodduuccee tthhee cceerrttiiffiieedd

ddiisscchhaarrggee ccaappaacciittyy,, aanndd hhooww tthhiiss aaffffeeccttss tthhee ddiisscchhaarrggee ccaappaacciittyy ooff tthhee vvaallvvee..

AA ffuullll lliifftt ssaaffeettyy vvaallvvee iiss oonnee iinn wwhhiicchh tthhee ddiisscc lliiffttss ssuuffffiicciieennttllyy,, ssoo tthhaatt tthhee ccuurrttaaiinn aarreeaa nnoo lloonnggeerr

iinnfflluueenncceess tthhee ddiisscchhaarrggee aarreeaa..

TThhee ddiisscchhaarrggee aarreeaa,, aanndd tthheerreeffoorree tthhee ccaappaacciittyy ooff tthhee vvaallvvee aarree ssuubbsseeqquueennttllyy ddeetteerrmmiinneedd

bbyy tthhee bboorree aarreeaa..

Page 76: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhiiss ooccccuurrss wwhheenn tthhee ddiisscc lliiffttss aa ddiissttaannccee ooff aatt lleeaasstt aa qquuaarrtteerr ooff tthhee bboorree ddiiaammeetteerr.. AA ffuullll

lliifftt ccoonnvveennttiioonnaall ssaaffeettyy vvaallvvee iiss oofftteenn tthhee bbeesstt cchhooiiccee ffoorr ggeenneerraall sstteeaamm aapppplliiccaattiioonnss..

TThhee ddiisscc ooff aa hhiigghh lliifftt ssaaffeettyy vvaallvvee lliiffttss aa ddiissttaannccee ooff aatt lleeaasstt 11//1122tthh ooff tthhee bboorree ddiiaammeetteerr.. TThhiiss

mmeeaannss tthhaatt tthhee ccuurrttaaiinn aarreeaa,, aanndd uullttiimmaatteellyy tthhee ppoossiittiioonn ooff tthhee ddiisscc,, ddeetteerrmmiinneess tthhee ddiisscchhaarrggee aarreeaa..

TThhee ddiisscchhaarrggee ccaappaacciittiieess ooff hhiigghh lliifftt vvaallvveess tteenndd ttoo bbee ssiiggnniiffiiccaannttllyy lloowweerr tthhaann tthhoossee ooff

ffuullll lliifftt vvaallvveess,, aanndd ffoorr aa ggiivveenn ddiisscchhaarrggee ccaappaacciittyy,, iitt iiss uussuuaallllyy ppoossssiibbllee ttoo sseelleecctt aa ffuullll lliifftt vvaallvvee

tthhaatt hhaass aa nnoommiinnaall ssiizzee sseevveerraall ttiimmeess ssmmaalllleerr tthhaann aa ccoorrrreessppoonnddiinngg hhiigghh lliifftt vvaallvvee,, wwhhiicchh uussuuaallllyy

iinnccuurrss ccoosstt aaddvvaannttaaggeess.. FFuurrtthheerrmmoorree,, hhiigghh lliifftt vvaallvveess tteenndd ttoo bbee uusseedd oonn ccoommpprreessssiibbllee fflluuiiddss

wwhheerree tthheeiirr aaccttiioonn iiss mmoorree pprrooppoorrttiioonnaall..

IInn llooww lliifftt vvaallvveess,, tthhee ddiisscc oonnllyy lliiffttss aa ddiissttaannccee ooff 11//2244tthh ooff tthhee bboorree ddiiaammeetteerr.. TThhee ddiisscchhaarrggee

aarreeaa iiss ddeetteerrmmiinneedd eennttiirreellyy bbyy tthhee ppoossiittiioonn ooff tthhee ddiisscc,, aanndd ssiinnccee tthhee ddiisscc oonnllyy lliiffttss aa ssmmaallll

aammoouunntt,, tthhee ccaappaacciittiieess tteenndd ttoo bbee mmuucchh lloowweerr tthhaann tthhoossee ooff ffuullll oorr hhiigghh lliifftt vvaallvveess..

MMaatteerriiaallss ooff ccoonnssttrruuccttiioonn

EExxcceepptt wwhheenn ssaaffeettyy vvaallvveess aarree ddiisscchhaarrggiinngg,, tthhee oonnllyy ppaarrttss tthhaatt aarree wweetttteedd bbyy tthhee pprroocceessss

fflluuiidd aarree tthhee iinnlleett ttrraacctt ((nnoozzzzllee)) aanndd tthhee ddiisscc..

SSiinnccee ssaaffeettyy vvaallvveess ooppeerraattee iinnffrreeqquueennttllyy uunnddeerr nnoorrmmaall ccoonnddiittiioonnss,, aallll ootthheerr ccoommppoonneennttss

ccaann bbee mmaannuuffaaccttuurreedd ffrroomm ssttaannddaarrdd mmaatteerriiaallss ffoorr mmoosstt aapppplliiccaattiioonnss..

TThheerree aarree hhoowweevveerr sseevveerraall eexxcceeppttiioonnss,, iinn wwhhiicchh ccaassee,, ssppeecciiaall mmaatteerriiaallss hhaavvee ttoo bbee uusseedd,,

tthheessee iinncclluuddee::

CCrryyooggeenniicc aapppplliiccaattiioonnss..

CCoorrrroossiivvee fflluuiiddss..

WWhheerree ccoonnttaammiinnaattiioonn ooff ddiisscchhaarrggeedd fflluuiidd iiss nnoott ppeerrmmiitttteedd

WWhheenn tthhee vvaallvvee ddiisscchhaarrggeess iinnttoo aa mmaanniiffoolldd tthhaatt ccoonnttaaiinnss ccoorrrroossiivvee mmeeddiiaa ddiisscchhaarrggeedd bbyy

aannootthheerr vvaallvvee..

TThhee pprriinncciippaall pprreessssuurree--ccoonnttaaiinniinngg ccoommppoonneennttss ooff ssaaffeettyy vvaallvveess aarree nnoorrmmaallllyy ccoonnssttrruucctteedd

ffrroomm oonnee ooff tthhee ffoolllloowwiinngg mmaatteerriiaallss::

BBrroonnzzee -- CCoommmmoonnllyy uusseedd ffoorr ssmmaallll ssccrreewweedd vvaallvveess ffoorr ggeenneerraall dduuttyy oonn sstteeaamm,, aaiirr aanndd hhoott

wwaatteerr aapppplliiccaattiioonnss ((uupp ttoo 1155 bbaarr))..

CCaasstt iirroonn -- UUsseedd eexxtteennssiivveellyy ffoorr AASSMMEE ttyyppee vvaallvveess.. IIttss uussee iiss ttyyppiiccaallllyy lliimmiitteedd ttoo 1177 bbaarr

gg..

Page 77: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

CCaasstt sstteeee

uussuuaallllyy mm

SS

AA

vv

bb

aarr

TT

CC

ccrr

cca

tthh

vv

TT

ttoo

aacc

FF

bb

ccll

eell -- CCoommmmoonn

mmaaddee ffrroomm aa

Saaffeettyy VVaallvvee

AAss tthheerree iiss ssuu

aallvvee tthhaatt mmee

eeeenn sseelleecctteedd

rree eessttaabblliisshh

TThhee sseelleeccttiioonn

CCoosstt -- TThhiiss ii

rriittiiccaall aappppllii

aappaacciittyy ooff tthh

hheerree ccaann bbee

aarryyiinngg lliifftt cchh

TTyyppee ooff ddiissppoo

ooxxiicc ggaass,, iiff

cccceeppttaabbllee.. AA

Foorr ggaass oorr lliiqq

oonnnneett mmuusstt

lloosseedd//ggaass ttiigg

nnllyy uusseedd oonn hh

ccaasstt sstteeeell bboo

TTaabbllee 22

ee SSeelleeccttiioonn

uucchh aa wwiiddee rr

eeeettss tthhee ssppeecci

dd,, iitt iiss iimmppeerr

hheedd,, aanndd

nn ooff aa ssppeecciiffii

iss tthhee mmoosstt oo

ccaattiioonn.. WWhhee

hhee vvaallvvee aass ww

llaarrggee vvaarriiaatt

hhaarraacctteerriissttiicc

oossaall ssyysstteemm

ddiisscchhaarrggee ttoo

AA lliiffttiinngg lleevveer

qquuiidd aapppplliiccaatt

bbee ssppeecciiffiiee

gghhtt ccaapp oorr ppaa

hhiigghheerr pprreessssuu

ooddyy wwiitthh aann

SSeeaattiinngg mmaa

rraannggee ooff ssaaffee

iiffiicc rreeqquuiirreemm

rraattiivvee tthhaatt tthh

aa ssuuiittaabbllyy

cc ttyyppee ooff ssaaff

oobbvviioouuss ccoonn

eenn mmaakkiinngg c

wweellll aass tthhee nn

ttiioonnss bbeettwweeee

ss..

-- VVaallvveess wwii

oo tthhee aattmmooss

rr iiss oofftteenn ssppee

ttiioonnss,, wwhheerree

eedd.. IInn ssuucchh

aacckkeedd lleevveerr..

uurree vvaallvveess ((uu

aauusstteenniittiicc ffuu

atteerriiaallss uusseedd

eettyy vvaallvveess,, tth

mmeennttss ooff aa ggii

hhee ccoorrrreecctt rree

ssiizzeedd vvaa

ffeettyy vvaallvvee iiss

nnssiiddeerraattiioonn ww

ccoosstt ccoommppaarr

nnoommiinnaall ssiizzee

eenn mmooddeellss ww

itthh aann ooppeenn bb

sspphheerree,, ootthheerr

eecciiffiieedd iinn tthhee

ee eessccaappee ttoo tth

aapppplliiccaattiioonn

uupp ttoo 4400 bbaarr

uullll nnoozzzzllee ttyypp

dd iinn ssaaffeettyy vva

tthheerree iiss nnoo dd

iivveenn aapppplliiccaatt

eelliieevviinngg pprree

aallvvee aanndd ss

ggoovveerrnneedd bbyy

wwhheenn sseelleeccttii

arriissoonnss,, iitt iiss

ee.. AAss mmeennttiioo

wwiitthh tthhee ssaamm

bboonnnneett ccaann bb

rr tthhaann tthhrroouu

eessee aapppplliiccaattii

tthhee aattmmoosspphhee

nnss,, iitt iiss aallssoo

gg)).. PPrroocceessss tt

ppee ccoonnssttrruuccttii

aallvveess

ddiiffffiiccuullttyy iinn s

ttiioonn.. OOnnccee aa

ssssuurree aanndd ddii

sseett pprreessssuurr

yy sseevveerraall ffaacc

iinngg aa ssaaffeettyy

ss iimmppeerraattiivvee

oonneedd iinn tthhee pp

mmee iinnlleett ccoonn

bbee uusseedd oonn ss

uugghh tthhee ddiisscc

iioonnss..

eerree iiss nnoott ppee

oo nneecceessssaarryy

ttyyppee vvaallvveess a

iioonn..

sseelleeccttiinngg aa ss

a ssuuiittaabbllee ttyypp

iisscchhaarrggee ccaapp

rree iiss ssppeecc

ccttoorrss::

vvaallvvee ffoorr aa

ee ttoo ccoonnssiiddee

pprreevviioouuss mmoo

nnnneeccttiioonn bbuutt

sstteeaamm,, aaiirr oorr

cchhaarrggee ssyyssttee

eerrmmiitttteedd,, aa cc

yy ttoo uussee eeiitthh

aarree

ssaaffeettyy

ppee hhaass

ppaacciittyy

cciiffiieedd..

nnoonn--

eerr tthhee

oodduullee,,

t wwiitthh

rr nnoonn--

eemm,, iiss

cclloosseedd

hheerr aa

Page 78: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

FFoorr aapppplliiccaattiioonnss wwiitthh aa ssiiggnniiffiiccaanntt ssuuppeerriimmppoosseedd bbaacckkpprreessssuurree ((ccoommmmoonn iinn mmaanniiffoollddss,,

ttyyppiiccaallllyy sseeeenn iinn tthhee pprroocceessss iinndduussttrryy)) aa bbaallaanncciinngg bbeelllloowwss oorr ppiissttoonn ccoonnssttrruuccttiioonn iiss

rreeqquuiirreedd..

VVaallvvee ccoonnssttrruuccttiioonn -- AA sseemmii--nnoozzzzllee ttyyppee ccoonnssttrruuccttiioonn sshhoouulldd bbee uusseedd ffoorr nnoonn--ttooxxiicc,, nnoonn--

ccoorrrroossiivvee ttyyppee mmeeddiiaa aatt mmooddeerraattee pprreessssuurreess,, wwhheerreeaass vvaallvveess wwiitthh tthhee ffuullll nnoozzzzllee ttyyppee

ccoonnssttrruuccttiioonn aarree ttyyppiiccaallllyy uusseedd iinn tthhee pprroocceessss iinndduussttrryy ffoorr ccoorrrroossiivvee mmeeddiiaa oorr ffoorr

eexxttrreemmeellyy hhiigghh pprreessssuurreess.. FFoorr ccoorrrroossiivvee fflluuiiddss oorr hhiigghh tteemmppeerraattuurreess,, ssppeecciiaall mmaatteerriiaallss ooff

ccoonnssttrruuccttiioonn mmaayy aallssoo bbee rreeqquuiirreedd..

OOppeerraattiinngg cchhaarraacctteerriissttiiccss -- PPeerrffoorrmmaannccee rreeqquuiirreemmeennttss vvaarryy aaccccoorrddiinngg ttoo aapppplliiccaattiioonn aanndd

tthhee vvaallvvee mmuusstt bbee sseelleecctteedd aaccccoorrddiinnggllyy.. FFoorr sstteeaamm bbooiilleerrss,, aa ssmmaallll oovveerrpprreessssuurree iiss

rreeqquuiirreedd,, uussuuaallllyy 33%% oorr 55%%.. FFoorr mmoosstt ootthheerr aapppplliiccaattiioonnss,, 1100%% oovveerrpprreessssuurree iiss rreeqquuiirreedd,,

bbuutt aaccccoorrddiinngg ttoo AAPPII 552200,, ffoorr ssppeecciiaall aapppplliiccaattiioonnss ssuucchh aass ffiirree pprrootteeccttiioonn,, llaarrggeerr vvaallvveess

wwiitthh oovveerrpprreessssuurreess ooff 2200%% aarree aalllloowweedd.. FFoorr lliiqquuiiddss,, oovveerrpprreessssuurreess ooff 1100%% oorr 2255%% aarree

ccoommmmoonn,, aanndd bblloowwddoowwnn vvaalluueess tteenndd ttoo bbee uupp ttoo 2200%%..

AApppprroovvaall -- FFoorr mmaannyy vvaallvvee aapppplliiccaattiioonnss,, tthhee eenndd uusseerr wwiillll ssttaattee tthhee rreeqquuiirreedd ccooddee oorr

ssttaannddaarrdd ffoorr tthhee ccoonnssttrruuccttiioonn aanndd ppeerrffoorrmmaannccee ooff tthhee vvaallvvee.. TThhiiss iiss uussuuaallllyy aaccccoommppaanniieedd

bbyy aa rreeqquuiirreemmeenntt ffoorr aapppprroovvaall bbyy aann iinnddeeppeennddeenntt aauutthhoorriittyy,, ttoo gguuaarraanntteeee ccoonnffoorrmmaannccee

wwiitthh tthhee rreeqquuiirreedd ssttaannddaarrdd.. SSeettttiinngg aanndd sseeaalliinngg IInn oorrddeerr ttoo eessttaabblliisshh tthhee sseett pprreessssuurree

ccoorrrreeccttllyy,, tthhee ffoolllloowwiinngg tteerrmmss rreeqquuiirree ccaarreeffuull ccoonnssiiddeerraattiioonn::

NNoorrmmaall wwoorrkkiinngg pprreessssuurree ((NNWWPP)) -- TThhee ooppeerraattiinngg pprreessssuurree ooff tthhee ssyysstteemm uunnddeerr ffuullll--llooaadd

ccoonnddiittiioonnss.. MMaaxxiimmuumm aalllloowwaabbllee wwoorrkkiinngg pprreessssuurree ((MMAAWWPP)) -- SSoommeettiimmeess ccaalllleedd tthhee ssaaffee

wwoorrkkiinngg pprreessssuurree ((SSWWPP)) oorr ddeessiiggnn pprreessssuurree ooff tthhee ssyysstteemm.. TThhiiss iiss tthhee mmaaxxiimmuumm pprreessssuurree

eexxiissttiinngg aatt nnoorrmmaall ooppeerraattiinngg ccoonnddiittiioonnss ((rreellaattiivvee ttoo tthhee mmaaxxiimmuumm ooppeerraattiinngg tteemmppeerraattuurree))

ooff tthhee ssyysstteemm..

MMaaxxiimmuumm aalllloowwaabbllee aaccccuummuullaattiioonn pprreessssuurree ((MMAAAAPP)) -- TThhee mmaaxxiimmuumm pprreessssuurree tthhee

ssyysstteemm iiss aalllloowweedd ttoo rreeaacchh iinn aaccccoorrddaannccee wwiitthh tthhee ssppeecciiffiiccaattiioonn ooff tthhee ddeessiiggnn ssttaannddaarrddss ooff

tthhee ssyysstteemm.. TThhee MMAAAAPP iiss oofftteenn eexxpprreesssseedd aass aa ppeerrcceennttaaggee ooff tthhee MMAAWWPP..

SSeett PPrreessssuurree ((PPSS)) -- TThhee pprreessssuurree aatt wwhhiicchh tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee ssttaarrttss ttoo lliifftt..

RReelliieevviinngg pprreessssuurree ((PPRR)) -- TThhiiss iiss tthhee pprreessssuurree aatt wwhhiicchh tthhee ffuullll ccaappaacciittyy ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee

iiss aacchhiieevveedd.. IItt iiss tthhee ssuumm ooff tthhee sseett pprreessssuurree ((PPss)) aanndd tthhee oovveerrpprreessssuurree ((PPoo))..

Page 79: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

OOvveerrpprreessssuurree ((PPOO)) -- TThhee oovveerrpprreessssuurree iiss tthhee ppeerrcceennttaaggee ooff tthhee sseett pprreessssuurree aatt wwhhiicchh tthhee

ssaaffeettyy vvaallvvee iiss ddeessiiggnneedd ttoo ooppeerraattee..

TThheerree aarree ttwwoo ffuunnddaammeennttaall ccoonnssttrraaiinnttss,, wwhhiicchh mmuusstt bbee ttaakkeenn iinnttoo aaccccoouunntt wwhheenn

eessttaabblliisshhiinngg aa ssaaffeettyy vvaallvvee sseett pprreessssuurree::

11.. TThhee sseett pprreessssuurree mmuusstt bbee llooww eennoouugghh ttoo eennssuurree tthhaatt tthhee rreelliieevviinngg pprreessssuurree nneevveerr

eexxcceeeeddss tthhee mmaaxxiimmuumm aalllloowwaabbllee aaccccuummuullaattiioonn pprreessssuurree ((MMAAAAPP)) ooff tthhee ssyysstteemm..

22.. TThhee sseett pprreessssuurree mmuusstt bbee hhiigghh eennoouugghh ttoo eennssuurree tthhaatt tthheerree iiss ssuuffffiicciieenntt mmaarrggiinn aabboovvee

tthhee nnoorrmmaall wwoorrkkiinngg pprreessssuurree ((NNWWPP)) ttoo aallllooww tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee ttoo cclloossee.. HHoowweevveerr,, tthhee sseett

pprreessssuurree mmuusstt nneevveerr bbee ggrreeaatteerr tthhaann tthhee mmaaxxiimmuumm aalllloowwaabbllee wwoorrkkiinngg pprreessssuurree ((MMAAWWPP))..

IInn oorrddeerr ttoo mmeeeett tthhee ffiirrsstt ccoonnssttrraaiinntt,, iitt iiss nneecceessssaarryy ttoo ccoonnssiiddeerr tthhee rreellaattiivvee mmaaggnniittuuddeess ooff

tthhee ppeerrcceennttaaggee oovveerrpprreessssuurree aanndd tthhee ppeerrcceennttaaggee MMAAAAPP ((eexxpprreesssseedd aass aa ppeerrcceennttaaggee ooff tthhee

MMAAWWPP)).. TThheerree aarree ttwwoo ppoossssiibbllee ccaasseess::

TThhee ppeerrcceennttaaggee oovveerrpprreessssuurree ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee iiss lleessss tthhaann oorr eeqquuaall ttoo tthhee ppeerrcceennttaaggee MMAAAAPP ooff

tthhee ssyysstteemm -- TThhiiss mmeeaannss tthhaatt tthhee sseett pprreessssuurree ccaann bbee mmaaddee ttoo eeqquuaall tthhee MMAAWWPP,, aass tthhee rreelliieevviinngg

pprreessssuurree wwiillll aallwwaayyss bbee lleessss tthhaann tthhee aaccttuuaall MMAAAAPP..

FFoorr eexxaammppllee,, iiff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee oovveerrpprreessssuurree wwaass 55%%,, aanndd tthhee MMAAAAPP wwaass 1100%% ooff tthhee MMAAWWPP,,

tthhee sseett pprreessssuurree wwoouulldd bbee cchhoosseenn ttoo eeqquuaall tthhee MMAAWWPP.. IInn tthhiiss ccaassee,, tthhee rreelliieevviinngg pprreessssuurree ((eeqquuaall

ttoo tthhee sseett pprreessssuurree ++ 55%% oovveerrpprreessssuurree)) wwoouulldd bbee lleessss tthhaann tthhee MMAAAAPP,, wwhhiicchh iiss aacccceeppttaabbllee..

NNoottee tthhaatt iiff tthhee ppeerrcceennttaaggee MMAAAAPP wweerree hhiigghheerr tthhaann tthhee ppeerrcceennttaaggee oovveerrpprreessssuurree,, tthhee sseett pprreessssuurree

wwiillll ssttiillll bbee mmaaddee ttoo eeqquuaall tthhee MMAAWWPP,, aass iinnccrreeaassiinngg iitt aabboovvee tthhee MMAAWWPP wwoouulldd vviioollaattee tthhee

sseeccoonndd ccoonnssttrraaiinntt..

AAlltteerrnnaattiivvee PPllaanntt PPrrootteeccttiioonn DDeevviicceess

AAlltthhoouugghh ssaaffeettyy vvaallvveess aarree bbyy ffaarr tthhee mmoosstt ccoommmmoonn ddeevviicceess uusseedd ffoorr ppllaanntt pprrootteeccttiioonn iinn sstteeaamm

ssyysstteemmss,, tthheerree aarree sseevveerraall ootthheerr ddeevviicceess aavvaaiillaabbllee ttoo pprrootteecctt ppllaanntt ffrroomm oovveerrpprreessssuurree ccoonnddiittiioonnss..

WWhhiillsstt ssoommee ooff tthheemm ccaann bbee uusseedd iinn ppllaaccee ooff aa ssaaffeettyy vvaallvvee,, mmoosstt hhaavvee tthheeiirr oowwnn uunniiqquuee

aapppplliiccaattiioonnss aanndd iinnddeeeedd ssoommee ddeevviicceess,, ssuucchh aass tthhee bbuurrssttiinngg ddiisscc,, mmaayy bbee uusseedd ttoo ccoommpplleemmeenntt tthhee

ssaaffeettyy vvaallvvee..

WWeeiigghhtteedd ppaalllleett -- TThhiiss iiss tthhee ssiimmpplleesstt ttyyppee ooff oovveerrpprreessssuurree pprrootteeccttiioonn ddeevviiccee,, aanndd iitt iiss oonn llooww--

pprreessssuurree ttaannkkss aanndd ccoonnddeennsseerrss,, ffoorr pprreessssuurree rreelliieeff,, vvaaccuuuumm rreelliieeff oorr bbootthh..

Page 80: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AA wweeiigghh

uunnddeerrssiidde

cclloosseedd,, tthh

pprreessssuurreess

ooccccuurrrreedd

CCoouunntteerr

ssaaffeettyy vvaa

tthhee ssaaffeettyy

aa wweeiigghhtt

ffuullllyy..

SSuupppplleemm

AA

ww

OO

rree

SSuupppp

bbeellooww

ttiigghhtt

hhtt iiss aapppplliieedd

ee ooff tthhee ppaall

hhiiss ttyyppee ooff vv

ss,, tthhee wweeiigghh

d aatt vvaallvvee ooppee

rrwweeiigghhtt ssaaffee

aallvveess,, tthheeyy aa

yy vvaallvvee iiss pprr

,, iitt wwiillll rreemm

mmeennttaarryy llooaadd

AA ssuupppplleemmeenn

wwiitthh aann aaddddiittii

OOnnee ooff tthhee mm

eelleeaasseedd wwhheenn

plleemmeennttaarryy lloo

ww sseett pprreessssuurr

sshhuutt--ooffff iiss oo

dd ttoo tthhee ttoopp

lllleett eeqquuaallss tt

vvaallvvee iiss ddeessiig

hhtt rreeqquuiirreedd ww

eenniinngg..

eettyy vvaallvvee -- AA

aarree ssttiillll ssoomme

rroovviiddeedd bbyy aa

maaiinn ccoonnssttaanntt

ddeedd ssaaffeettyy vv

nttaarryy llooaaddeedd

iioonnaall sseeaalliinngg

mmaaiinn ccoonncceerrnn

nn tthhee sseett pprree

ooaaddeedd ssaaffeettyy

rree iiss uunnaacccceepp

ootthheerrwwiissee ddiiff

Figure 5

ooff aa ddiisscc,,

tthhee wweeiigghhtt..

ggnneedd ffoorr llooww

wwoouulldd bbee pprr

AAlltthhoouugghh tthh

eettiimmeess uusseedd

aa wweeiigghhtt rraatthh

tt aanndd oonnccee tthh

vvaallvvee ––

ssaaffeettyy vvaallvvee

gg ffoorrccee tthhaatt ii

nnss wwiitthh tthhiiss ttyy

ssssuurree iiss rreeaacc

yy vvaallvveess tteenndd

ppttaabbllee,, oorr oonn

ffffiiccuulltt..

58 Typical su

kkeeeeppiinngg iitt

DDuuee ttoo tthhee

ww pprreessssuurree aap

rroohhiibbiittiivvee aann

hheessee hhaavvee bbee

d ffoorr llooww--pprree

hheerr tthhaann aa sspp

hhee sseett pprreessssuu

ccoonnssiissttss ooff

iiss rreelleeaasseedd oonn

yyppee ooff ddeevviicc

cchheedd..

dd oonnllyy ttoo bbee uu

nn vveerryy hhiigghh pp

upplementa

cclloosseedd uunnttiill

llaarrggee wweeiigghh

apppplliiccaattiioonnss bb

nndd ddaannggeerroouu

eeeenn llaarrggeellyy s

eessssuurree aapppplliicc

pprriinngg.. AAss tthhee

uurree iiss rreeaacchhee

aa ccoonnvveennttiioonn

nnccee tthhee sseett pp

ccee iiss eennssuurriinngg

uusseedd wwhheerree aa

pprreessssuurree ssyysstte

ary loaded s

ll tthhee pprreessssuu

hhttss rreeqquuiirreedd

bbeellooww 00..11 bba

uuss iiff oosscciillllaatt

ssuuppeerrsseeddeedd

ccaattiioonnss.. TThhee

ee cclloossiinngg ffoorrc

eedd,, tthhee ssaaffeettyy

nnaall ssaaffeettyy vvaa

pprreessssuurree iiss rree

gg tthhaatt tthhee llooa

aannyy lleeaakkaaggee

teemmss wwhheerree mm

safety valve

uurree aaccttiinngg oon

ttoo kkeeeepp aa pp

aarr.. FFoorr hhiigghh

ttiioonn ooff tthhee pp

bbyy sspprriinngg--lloo

ee cclloossiinngg ffoorr

ccee iiss pprroovviidde

yy vvaallvvee wwiillll

aallvvee pprroovviiddeed

eeaacchheedd..

aadd iiss ssuuiittaabbllyy

ooff tthhee fflluuiidd

mmaaiinnttaaiinniinngg

s

nn tthhee

ppaalllleett

heerr sseett

ppaalllleett

ooaaddeedd

rrccee ooff

eedd bbyy

ooppeenn

dd

yy

aa

Page 81: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

CCoonnttrroolllleedd ssaaffeettyy pprreessssuurree rreelliieeff ssyysstteemmss ((CCSSPPRRSS)) ––

TThheessee aarree eelleeccttrriicc oorr eelleeccttrroo ppnneeuummaattiicc ssyysstteemmss,, wwhhiicchh aarree nnoott sseellff--aaccttiinngg.. WWhheenn aann

oovveerrpprreessssuurree ssiittuuaattiioonn iiss ddeetteecctteedd,, aa ccoonnttrrooll ddeevviiccee aaccttss ttoo ccoorrrreecctt tthhee ssiittuuaattiioonn..

NNoonn--rreecclloossiinngg ddeevviicceess aarree tthhoossee wwhhiicchh aarree ddeessiiggnneedd ttoo rreemmaaiinn ooppeenn aafftteerr ooppeerraattiioonn.. AA mmaannuuaall

mmeeaannss ooff rreesseettttiinngg iiss uussuuaallllyy pprroovviiddeedd..

BBuurrssttiinngg oorr rruuppttuurree ddiissccss -- TThhiiss ccoonnssiissttss ooff aann eellaassttoommeerriicc mmeemmbbrraannee oorr tthhiinn mmeettaall ddiisskk tthhaatt wwiillll

bbuurrsstt aatt aa sseett pprreessssuurree,, rreelliieevviinngg aannyy oovveerrpprreessssuurree.. AAlltthhoouugghh tthheeyy ccaann bbee uusseedd bbyy tthheemmsseellvveess,, oonn

mmaannyy aapppplliiccaattiioonnss,, tthheeyy aarree uusseedd iinn ccoonnjjuunnccttiioonn wwiitthh aa ssaaffeettyy vvaallvvee..

AA rruuppttuurree ddiisscc ccaann bbee iinnssttaalllleedd eeiitthheerr oonn tthhee iinnlleett oorr oouuttlleett ssiiddee ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee.. IIff iinnssttaalllleedd oonn

tthhee iinnlleett,, iitt iissoollaatteess tthhee ccoonnttaaiinneedd mmeeddiiaa ffrroomm tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee.. WWhheenn tthheerree iiss aann oovveerrpprreessssuurree

ssiittuuaattiioonn;; tthhee rruuppttuurree ddiisscc bbuurrssttss aalllloowwiinngg tthhee fflluuiidd ttoo ffllooww iinnttoo tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee,, wwhhiicchh wwiillll tthheenn

ssuubbsseeqquueennttllyy lliifftt.. TThhiiss aarrrraannggeemmeenntt iiss uusseedd ttoo pprrootteecctt tthhee iinntteerrnnaallss ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee ffrroomm

ccoorrrroossiivvee fflluuiiddss..

AAlltteerrnnaattiivveellyy,, iiff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee ddiisscchhaarrggeess iinnttoo aa mmaanniiffoolldd ccoonnttaaiinniinngg ccoorrrroossiivvee mmeeddiiaa,, aa rruuppttuurree

ddiisscc ccaann bbee iinnssttaalllleedd oonn tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee oouuttlleett,, pprreevveennttiinngg aannyy ooff tthhee fflluuiidd ffrroomm tthhee mmaanniiffoolldd

ccoonnttaaccttiinngg tthhee iinntteerrnnaallss ooff tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee iinn nnoorrmmaall uussee..

RRuuppttuurree ddiissccss ccaann aallssoo bbee iinnssttaalllleedd aalloonnggssiiddee aa ssaaffeettyy vvaallvvee aass aa sseeccoonnddaarryy rreelliieeff ddeevviiccee..

RRuuppttuurree ddiissccss aarree lleeaakk ttiigghhtt aanndd llooww ccoosstt,, bbuutt tthheeyy rreeqquuiirree rreeppllaacciinngg aafftteerr eeaacchh ooppeerraattiioonn.. MMoosstt

rruuppttuurree ddiisscc iinnssttaallllaattiioonnss ccoonnttaaiinn aa mmeecchhaanniissmm ttoo iinnddiiccaattee wwhheenn tthhee ddiisscc hhaass rruuppttuurreedd aanndd tthhaatt iitt

nneeeeddss ttoo bbee rreeppllaacceedd.. TTyyppiiccaallllyy,, aa pprreessssuurree ggaauuggee iiss uusseedd

EExxpplloossiioonn ppaanneellss oorr eexxpplloossiioonn rruuppttuurree ddiissccss aarree ssiimmiillaarr ttoo rruuppttuurree ddiissccss bbuutt aarree ddeessiiggnneedd ffoorr uussee

aatt hhiigghheerr rraatteess ooff pprreessssuurree rriissee,, aanndd ffoorr llaarrggeerr ccaappaacciittiieess..

FFuussiibbllee pplluugg ddeevviicceess -- TThheessee ccoonnssiisstt ooff aa pplluugg wwiitthh aa lloowweerr mmeellttiinngg ppooiinntt tthhaann tthhee

mmaaxxiimmuumm ooppeerraattiinngg tteemmppeerraattuurree ooff tthhee ssyysstteemm tthhaatt iitt iiss ttoo pprrootteecctt.. IInn oolldd sstteeaamm

llooccoommoottiivveess,, tthhiiss ttyyppee ooff ddeevviiccee wwaass uusseedd ttoo dduummpp tthhee bbooiilleerr wwaatteerr oonnttoo tthhee ffiirree iiff oovveerr

tteemmppeerraattuurree ooccccuurrrreedd..

Page 82: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

BB

AA

ppr

ww

TT

TT

iinn

TT

dd

TThheeyy hhaavv

IInnttrroodduucc

SS

TT

TT

WW

tthh

BBrreeaakkiinngg oorr

AA bbrreeaakkiinngg pp

rreessssuurree aanndd

wwhhiicchh ssuuppppoorr

TThhee ffoorrccee ooff oo

TThhee vvaallvvee ccaa

nnssttaalllleedd..

TThheessee ddeevviicc

diissttrriibbuuttiioonn ssy

vvee lliimmiitteedd pprr

ccttiioonn

Stteeaamm iiss uussuuaa

TToo pprroodduuccee ee

TToo ssuuppppllyy hheea

WWhheenn aa kkiilloogg

hhee ssaammee pprreess

FFiigg

sshheeaarr ppiinn dd

ppiinn ddeevviiccee iiss

ddeessiiggnneedd ttoo

rrttss aa pprreessssuurree

oovveerrpprreessssuurree

aann tthheenn bbee r

eess aarree uussuu

yysstteemmss..

rroocceessss aapppplliicc

aallllyy ggeenneerraattee

lleeccttrriiccaall ppooww

aatt ffoorr hheeaattiinn

ggrraamm ooff sstteeaam

ssssuurree aanndd tteemm

gguurree 5599 eexxaa

ddeevviicceess ––

ss aa nnoonn--rreeccll

oo ffuunnccttiioonn bb

ee--ccoonnttaaiinniinngg

ee ffoorrcceess tthhee pp

rreesseeaatteedd aafftt

uuaallllyy iinnssttaallll

ccaattiioonnss..

eedd ffoorr oonnee ooff

wweerr,, ffoorr eexxaamm

ngg aanndd pprroocceess

amm ccoonnddeennssee

mmppeerraattuurree.. AA

ammppllee ooff aa ffuu

loossiinngg pprreessssuu

byy tthhee bbrreeaakka

gg mmeemmbbeerr

ppiinn ttoo bbuucckkllee

teerr tthhee pprreessss

lleedd oonn llooww

ff ttwwoo rreeaassoonnss

mmppllee iinn ppoowwe

ssss ssyysstteemmss..

ess ccoommpplleetteellyy

AAnn eeffffiicciieenntt

uussiibbllee pplluugg dd

uurree rreelliieeff ddee

kaaggee ooff aa llooaa

ee aanndd tthhee vvaal

ssuurree iiss rreemmoo

ww--pprreessssuurree aa

ss::

weerr ssttaattiioonnss oo

yy,, aa kkiillooggrraamm

sstteeaamm ssyysstteemm

ddeevviiccee

eevviiccee aaccttuuaattee

aadd ccaarrrryyiinngg

allvvee ttoo ooppeenn..

oovveedd aanndd aa

aapppplliiccaattiioonnss

oorr ccoo--ggeenneerraatt

mm ooff ccoonnddeenn

mm wwiillll rreeuussee

eedd bbyy iinnlleett

sseeccttiioonn ooff aa

nneeww ppiinn ccaa

aanndd llaarrggee

ttiioonn ppllaannttss..

nnssaattee iiss ffoorrmm

ee tthhiiss ccoonnddeenn

ssttaattiicc

aa ppiinn,,

aann bbee

ee ggaass

mmeedd aatt

nnssaattee..

Page 83: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

FFaaiilluurree ttoo rreeccllaaiimm aanndd rreeuussee ccoonnddeennssaattee mmaakkeess nnoo ffiinnaanncciiaall,, tteecchhnniiccaall oorr eennvviirroonnmmeennttaall

sseennssee.. SSaattuurraatteedd sstteeaamm uusseedd ffoorr hheeaattiinngg ggiivveess uupp iittss llaatteenntt hheeaatt ((eenntthhaallppyy ooff eevvaappoorraattiioonn)),,

wwhhiicchh iiss aa llaarrggee pprrooppoorrttiioonn ooff tthhee ttoottaall hheeaatt iitt ccoonnttaaiinnss..

TThhee rreemmaaiinnddeerr ooff tthhee hheeaatt iinn tthhee sstteeaamm iiss rreettaaiinneedd iinn tthhee ccoonnddeennssaattee aass sseennssiibbllee hheeaatt

((eenntthhaallppyy ooff wwaatteerr)).. AAss wweellll aass hhaavviinngg hheeaatt ccoonntteenntt,, tthhee ccoonnddeennssaattee iiss bbaassiiccaallllyy ddiissttiilllleedd

wwaatteerr,, wwhhiicchh iiss iiddeeaall ffoorr uussee aass bbooiilleerr ffeeeedd wwaatteerr.. AAnn eeffffiicciieenntt sstteeaamm ssyysstteemm wwiillll ccoolllleecctt

tthhiiss ccoonnddeennssaattee aanndd eeiitthheerr rreettuurrnn iitt ttoo aa ddeeaaeerraattoorr,, aa bbooiilleerr ffeeeedd ttaannkk,, oorr uussee iitt iinn aannootthheerr

pprroocceessss.. OOnnllyy wwhheenn tthheerree iiss aa rreeaall rriisskk ooff ccoonnttaammiinnaattiioonn sshhoouulldd ccoonnddeennssaattee nnoott bbee

rreettuurrnneedd ttoo tthhee bbooiilleerr..

EEvveenn tthheenn,, iitt mmaayy bbee ppoossssiibbllee ttoo ccoolllleecctt tthhee ccoonnddeennssaattee aanndd uussee iitt aass hhoott pprroocceessss wwaatteerr oorr

ppaassss iitt tthhrroouugghh aa hheeaatt eexxcchhaannggeerr wwhheerree iittss hheeaatt ccoonntteenntt ccaann bbee rreeccoovveerreedd bbeeffoorree

ddiisscchhaarrggiinngg tthhee wwaatteerr mmaassss ttoo ddrraaiinn.. CCoonnddeennssaattee iiss ddiisscchhaarrggeedd ffrroomm sstteeaamm ppllaanntt aanndd

eeqquuiippmmeenntt tthhrroouugghh sstteeaamm ttrraappss ffrroomm aa hhiigghheerr ttoo aa lloowweerr pprreessssuurree..

AAss aa rreessuulltt ooff tthhiiss ddrroopp iinn pprreessssuurree,, ssoommee ooff tthhee ccoonnddeennssaattee wwiillll rree--eevvaappoorraattee iinnttoo ‘‘ffllaasshh

sstteeaamm’’.. TThhee pprrooppoorrttiioonn ooff sstteeaamm tthhaatt wwiillll ‘‘ffllaasshh ooffff’’ iinn tthhiiss wwaayy iiss ddeetteerrmmiinneedd bbyy tthhee

aammoouunntt ooff hheeaatt tthhaatt ccaann bbee hheelldd iinn tthhee sstteeaamm aanndd ccoonnddeennssaattee..

HHoowweevveerr,, tthhee ppeerrcceennttaaggee vvoolluummeettrriicc cchhaannggee ccaann bbee ccoonnssiiddeerraabbllyy mmoorree.. CCoonnddeennssaattee aatt 77

bbaarr gg wwiillll lloossee aabboouutt 1133%% ooff iittss mmaassss wwhheenn ffllaasshhiinngg ttoo aattmmoosspphheerriicc pprreessssuurree,, bbuutt tthhee

sstteeaamm pprroodduucceedd wwiillll rreeqquuiirree aa ssppaaccee ssoommee 220000 ttiimmeess llaarrggeerr tthhaann tthhee ccoonnddeennssaattee ffrroomm

wwhhiicchh iitt wwaass ffoorrmmeedd..

TThhiiss ccaann hhaavvee tthhee eeffffeecctt ooff cchhookkiinngg uunnddeerrssiizzeedd ttrraapp ddiisscchhaarrggee lliinneess,, aanndd mmuusstt bbee ttaakkeenn

iinnttoo aaccccoouunntt wwhheenn ssiizziinngg tthheessee lliinneess.. SStteeaamm pprroodduucceedd iinn aa bbooiilleerr bbyy tthhee pprroocceessss ooff aaddddiinngg

hheeaatt ttoo tthhee wwaatteerr iiss oofftteenn rreeffeerrrreedd ttoo aass lliivvee sstteeaamm.. TThhee tteerrmmss lliivvee sstteeaamm aanndd ffllaasshh sstteeaamm

aarree oonnllyy uusseedd ttoo ddiiffffeerreennttiiaattee tthheeiirr oorriiggiinn.. WWhheetthheerr sstteeaamm iiss pprroodduucceedd iinn aa bbooiilleerr oorr ffrroomm

tthhee nnaattuurraall pprroocceessss ooff ffllaasshhiinngg,, iitt hhaass eexxaaccttllyy tthhee ssaammee ppootteennttiiaall ffoorr ggiivviinngg uupp hheeaatt,, aanndd

eeaacchh iiss uusseedd ssuucccceessssffuullllyy ffoorr tthhiiss ppuurrppoossee..

TThhee ffllaasshh sstteeaamm ggeenneerraatteedd ffrroomm ccoonnddeennssaattee ccaann ccoonnttaaiinn uupp ttoo hhaallff ooff tthhee ttoottaall eenneerrggyy ooff

tthhee ccoonnddeennssaattee.. AAnn eeffffiicciieenntt sstteeaamm ssyysstteemm wwiillll rreeccoovveerr aanndd uussee ffllaasshh sstteeaamm.. CCoonnddeennssaattee

aanndd ffllaasshh sstteeaamm ddiisscchhaarrggeedd ttoo wwaassttee mmeeaannss mmoorree mmaakkee--uupp wwaatteerr,, mmoorree ffuueell,, aanndd

iinnccrreeaasseedd rruunnnniinngg ccoossttss..

Page 84: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AA

uu

rree

ccii

LLaayyoouutt oo

NNoo ssiinnggllee

oonn tthhee aapp

mmaaiinn rreellaa

bbeesstt ttoo sstt

bbaassiicc ggoooo

AAnn eeffffeeccttiivvee

ussiinngg eeqquuiippmm

eemmaarrkkaabbllyy ss

iirrccuuiitt,, wwiitthh cc

ooff CCoonnddeennssaa

ee sseett ooff rreeccoom

pppplliiccaattiioonn pprre

aattiivvee ttoo tthhee pp

ttaarrtt bbyy ccoonnssiid

oodd pprraaccttiiccee ii

ccoonnddeennssaattee

mmeenntt aanndd rree

sshhoorrtt ppeerriioodd

ccoonnddeennssaattee rr

FFiigguur

aattee RReettuurrnn LL

mmmmeennddaattiioonn

eessssuurree,, tthhee ss

ppllaanntt,, aanndd tthhee

ddeerriinngg wwhhaatt

ss mmeett..

rreeccoovveerryy ssyy

eettuurrnniinngg iitt tt

ooff ttiimmee.. FFii

rreettuurrnniinngg ttoo tt

rree 6600 ttyyppiiccaa

LLiinneess

nnss ccaann ccoovveerr

sstteeaamm ttrraapp cchh

ee pprreessssuurree iinn

hhaass ttoo bbee aacc

yysstteemm,, ccoolllleecc

ttoo tthhee bbooiillee

iigguurree 1144..11..44

tthhee bbooiilleerr ffeee

aall sstteeaamm aanndd

tthhee llaayyoouutt oo

hhaarraacctteerriissttiiccss

nn tthhee ccoonnddeenn

cchhiieevveedd,, aanndd

ccttiinngg tthhee hhoo

eerr ffeeeedd ssyyssttee

44 sshhoowwss aa ssii

eedd ttaannkk..

dd ccoonnddeennssaatt

ooff ccoonnddeennssaatt

ss,, tthhee ppoossiittiioo

nnssaattee rreettuurrnn mm

ttoo ddeessiiggnn aa

ott ccoonnddeennssaattee

eemm,, ccaann ppaay

iimmppllee sstteeaamm

ttee cciirrccuuiitt

ttee ppiippeewwoorrkk..

oonn ooff tthhee ccoonn

mmaaiinn.. FFoorr tthhii

llaayyoouutt wwhhiicch

ee ffrroomm tthhee ss

ayy ffoorr iittsseellff

mm aanndd ccoonnddee

MMuucchh ddeeppeenn

nnddeennssaattee rreettuu

iiss rreeaassoonn iitt ii

hh wwiillll eennssuurree

sstteeaamm

ff iinn aa

eennssaattee

nnddss

uurrnn

iss

ee tthhaatt

Page 85: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee pprriimmee oobbjjeeccttiivveess aarree tthhaatt::

CCoonnddeennssaattee mmuusstt nnoott bbee aalllloowweedd ttoo aaccccuummuullaattee iinn tthhee ppllaanntt,, uunnlleessss tthhee sstteeaamm uussiinngg

aappppaarraattuuss iiss ssppeecciiffiiccaallllyy ddeessiiggnneedd ttoo ooppeerraattee iinn tthhiiss wwaayy.. GGeenneerraallllyy aappppaarraattuuss iiss ddeessiiggnneedd

ttoo ooppeerraattee nnoonn--ffllooooddeedd,, aanndd wwhheerree tthhiiss iiss tthhee ccaassee,, aaccccuummuullaatteedd ccoonnddeennssaattee wwiillll iinnhhiibbiitt

ppeerrffoorrmmaannccee,, aanndd eennccoouurraaggee tthhee ccoorrrroossiioonn ooff ppiippeess,, ffiittttiinnggss aanndd eeqquuiippmmeenntt..

CCoonnddeennssaattee mmuusstt nnoott bbee aalllloowweedd ttoo aaccccuummuullaattee iinn tthhee sstteeaamm mmaaiinn.. HHeerree iitt ccaann bbee ppiicckkeedd

uupp bbyy hhiigghh vveelloocciittyy sstteeaamm,, lleeaaddiinngg ttoo eerroossiioonn aanndd wwaatteerrhhaammmmeerr iinn tthhee ppiippeewwoorrkk..DDrraaiinn

lliinneess ttoo sstteeaamm ttrraappss IInn tthhee ddrraaiinn lliinnee,, tthhee ccoonnddeennssaattee aanndd aannyy iinnccoonnddeennssaabbllee ggaasseess mmuusstt

ffllooww ffrroomm tthhee ddrraaiinn oouuttlleett ooff tthhee ppllaanntt ttoo tthhee sstteeaamm ttrraapp..

IInn aa pprrooppeerrllyy ssiizzeedd ddrraaiinn lliinnee,, tthhee ppllaanntt bbeeiinngg ddrraaiinneedd aanndd tthhee bbooddyy ooff tthhee sstteeaamm ttrraapp aarree

vviirrttuuaallllyy aatt tthhee ssaammee pprreessssuurree aanndd,, bbeeccaauussee ooff tthhiiss,, ccoonnddeennssaattee ddooeess nnoott ffllaasshh iinn tthhiiss lliinnee..

GGrraavviittyy iiss tthhee ddrriivviinngg ffoorrccee aanndd iiss rreelliieedd uuppoonn ttoo iinndduuccee ffllooww aalloonngg tthhee ppiippee.. FFoorr tthhiiss

rreeaassoonn,, iitt mmaakkeess sseennssee ffoorr tthhee ttrraapp ttoo bbee ssiittuuaatteedd bbeellooww tthhee oouuttlleett ooff tthhee ppllaanntt bbeeiinngg

ddrraaiinneedd,, aanndd tthhee ttrraapp ddiisscchhaarrggee ppiippee ttoo tteerrmmiinnaattee bbeellooww tthhee ttrraapp.. TThhee ttyyppee ooff sstteeaamm ttrraapp

uusseedd ((tthheerrmmoossttaattiicc,, tthheerrmmooddyynnaammiicc oorr mmeecchhaanniiccaall)) ccaann aaffffeecctt tthhee ppiippiinngg llaayyoouutt..

TThhee ddrraaiinn lliinnee sshhoouulldd bbee kkeepptt ttoo aa mmiinniimmuumm lleennggtthh,, iiddeeaallllyy lleessss tthhaann 22 mmeetteerrss..

LLoonngg ddrraaiinn lliinneess ffrroomm tthhee ppllaanntt ttoo tthhee sstteeaamm ttrraapp ccaann ffiillll wwiitthh sstteeaamm aanndd pprreevveenntt

ccoonnddeennssaattee rreeaacchhiinngg tthhee ttrraapp.. TThhiiss eeffffeecctt iiss tteerrmmeedd sstteeaamm lloocckkiinngg.. TToo mmiinniimmiizzee tthhiiss rriisskk,,

ddrraaiinn lliinneess sshhoouulldd bbee kkeepptt sshhoorrtt..

IInn ssiittuuaattiioonnss wwhheerree lloonngg ddrraaiinn lliinneess aarree uunnaavvooiiddaabbllee,, tthhee sstteeaamm lloocckkiinngg pprroobblleemm mmaayy bbee

oovveerrccoommee uussiinngg ffllooaatt ttrraappss wwiitthh sstteeaamm lloocckk rreelleeaassee ddeevviicceess.. TThhee pprroobblleemm ooff sstteeaamm

lloocckkiinngg sshhoouulldd bbee ttaacckklleedd bbyy ffiittttiinngg tthhee ccoorrrreecctt lleennggtthh ooff ppiippee iinn tthhee ffiirrsstt ppllaaccee,, iiff

ppoossssiibbllee..

WWiitthh sstteeaamm--uussiinngg ppllaanntt,, tthhee ppiippee ffrroomm tthhee ccoonnddeennssaattee ccoonnnneeccttiioonn sshhoouulldd ffaallll vveerrttiiccaallllyy ffoorr

aabboouutt 1100 ppiippee ddiiaammeetteerrss ttoo tthhee sstteeaamm ttrraapp.. AAssssuummiinngg aa ccoorrrreeccttllyy ssiizzeedd bbaallll ffllooaatt ttrraapp iiss

iinnssttaalllleedd,, tthhiiss wwiillll eennssuurree tthhaatt ssuurrggeess ooff ccoonnddeennssaattee ddoo nnoott aaccccuummuullaattee iinn tthhee bboottttoomm ooff

tthhee ppllaanntt wwiitthh iittss aatttteennddaanntt rriisskkss ooff ccoorrrroossiioonn aanndd wwaatteerr hhaammmmeerr..

IItt wwiillll aallssoo pprroovviiddee aa ssmmaallll aammoouunntt ooff ssttaattiicc hheeaadd ttoo hheellpp rreemmoovvee ccoonnddeennssaattee dduurriinngg ssttaarrtt--

uupp wwhheenn tthhee sstteeaamm pprreessssuurree mmiigghhtt bbee vveerryy llooww.. TThhee ppiippeewwoorrkk sshhoouulldd tthheenn rruunn

hhoorriizzoonnttaallllyy,, wwiitthh aa ffaallll iinn tthhee ddiirreeccttiioonn ooff ffllooww ttoo eennssuurree tthhaatt ccoonnddeennssaattee fflloowwss ffrreeeellyy

Page 86: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

DD

TT

tthh

ffrr

ccoo

ffrr

lloo

DD

rree

ttyy

ccoo

tthh

ttrr

lloo

nn

DDiisscchhaarrggee lliinn

TThheessee ppiippeess

hhee ccoonnddeennssaa

rroomm tthhee hhiigghh

oonnddeennssaattee rree

rreeee ffllooww ooff

oonnggeerr lliinneess,, tt

DDiisscchhaarrggiinngg

eeccoommmmeennddeedd

yyppeess)),, wwhhiicchh

oonnddeennssaattee mm

hhee ssaammee rroouutt

rraapp ddiisscchhaarrgg

oonngg ffllooooddeedd

nooiissee aanndd,, iinn

FFiigguurree 6611 II

nneess ffrroomm ttrraa

wwiillll ccaarrrryy ccoo

aattee rreettuurrnn ssyy

hh--pprreessssuurree ss

eettuurrnn ssyysstteemm

ccoonnddeennssaattee..

tthhee ffaallll sshhoouu

iinnttoo ffllooooddeedd

dd,, eessppeecciiaallllyy

hh rreemmoovvee ccoo

mmaaiinnss aarree ppuumm

ttee aass sstteeaamm ll

ggee lliinneess iinnttoo

lliinneess wwiillll vv

ttiimmee,, mmeecchhaa

IIddeeaall aarrrraann

aappss

oonnddeennssaattee,, iinn

yysstteemm)).. FFllaasshh

ssppaaccee bbeeffoorree

mm.. TThheessee lliinnee

.. OOnn sshhoorrtteerr

uulldd bbee aabboouutt

dd rreettuurrnn lliinnee

yy wwiitthh bbllaass

oonnddeennssaattee aatt

mmppeedd rreettuurrnn

lliinneess,, aanndd iitt

tthheemm.. HHooww

vviioolleennttllyy ppuus

aanniiccaall ffaaiilluurree

nggeemmeenntt wwhhee

nnccoonnddeennssaabbll

hh sstteeaamm iiss ff

ee tthhee sstteeaamm

ss sshhoouulldd aallssoo

rr lliinneess,, tthhee

11::7700,, tthhaatt iiss,

eess DDiisscchhaarrggiin

stt aaccttiioonn ttrraa

ssaattuurraattiioonn tt

lliinneess aanndd rrii

iiss tteemmppttiinngg

wweevveerr,, tthhee hhii

sshh tthhee wwaatteerr

ee ooff tthhee ppiippee

eenn ddrraaiinniinngg

llee ggaasseess,, aanndd

ffoorrmmeedd aass tt

ttrraapp ttoo tthhee

oo ffaallll iinn tthhee

ffaallll sshhoouulldd

,, 110000 mmmm eevv

inngg ttrraappss iinntt

aappss ((tthheerrmmoodd

tteemmppeerraattuurree..

issiinngg ccoonnddeenn

ttoo ssiimmppllyy cco

iigghh vvoolluummee

rr aalloonngg tthhee

..

gg aa sstteeaamm ppllaa

dd ffllaasshh sstteeaamm

tthhee ccoonnddeennssaa

lloowweerr pprreessss

ddiirreeccttiioonn ooff

bbee ddiisscceerrnniib

vveerryy 77 mmeettrree

ttoo ffllooooddeedd rree

ddyynnaammiicc oorr

. GGoooodd eexxaamm

nnssaattee lliinneess.. TT

oonnnneecctt mmaaiinn

ooff ffllaasshh ssttee

ppiippee,, ccaauussiinn

aanntt

mm ffrroomm tthhee ttrr

aattee iiss ddiisscchha

ssuurree ssppaaccee oo

ff ffllooww ttoo mmaaii

ibbllee bbyy ssiigghht

ess..

eettuurrnn lliinneess ii

iinnvveerrtteedd bbu

mmpplleess ooff fflloo

TThheeyy oofftteenn ffoo

nnss ddrraaiinnaaggee ss

eeaamm rreelleeaasseedd

nngg wwaatteerrhhaamm

rraapp ttoo

aarrggeedd

ooff tthhee

iinnttaaiinn

htt.. OOnn

iiss nnoott

uucckkeett

ooooddeedd

foollllooww

sstteeaamm

dd iinnttoo

mmmmeerr,,

Page 87: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

  

CCoommmmoonn  rreettuurrnn  lliinneess 

WWhheerree ccoonnddeennssaattee ffrroomm mmoorree tthhaann oonnee ttrraapp fflloowwss ttoo tthhee ssaammee ccoolllleeccttiinngg ppooiinntt ssuucchh aass aa

vveenntteedd rreecceeiivveerr,, iitt iiss uussuuaall ttoo rruunn aa ccoommmmoonn lliinnee iinnttoo wwhhiicchh iinnddiivviidduuaall ttrraapp ddiisscchhaarrggee

lliinneess aarree ccoonnnneecctteedd....

BBllaasstt ddiisscchhaarrggee ttrraappss

IIff bbllaasstt ddiisscchhaarrggee ttrraappss ((tthheerrmmooddyynnaammiicc oorr iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttyyppeess)) aarree uusseedd,, tthhee

rreeaaccttiioonnaarryy ffoorrcceess aanndd vveelloocciittiieess ccaann bbee hhiigghh.. SSwweepptt tteeeess wwiillll hheellpp ttoo rreedduuccee mmeecchhaanniiccaall

ssttrreessss aanndd eerroossiioonn aatt tthhee ppooiinntt wwhheerree tthhee ddiisscchhaarrggee lliinnee jjooiinnss tthhee ccoommmmoonn rreettuurrnn lliinnee

LLiiffttiinngg CCoonnddeennssaattee aanndd CCoonnttaammiinnaatteedd CCoonnddeennssaattee

IItt iiss ssoommeettiimmeess nneecceessssaarryy ttoo lliifftt ccoonnddeennssaattee ffrroomm aa sstteeaamm ttrraapp ttoo aa hhiigghheerr lleevveell

ccoonnddeennssaattee rreettuurrnn lliinnee.. TThhee ccoonnddeennssaattee wwiillll rriissee uupp tthhee lliiffttiinngg ppiippeewwoorrkk wwhheenn tthhee sstteeaamm

pprreessssuurree uuppssttrreeaamm ooff tthhee ttrraapp iiss hhiigghheerr tthhaann tthhee pprreessssuurree ddoowwnnssttrreeaamm ooff tthhee ttrraapp..

TThhee pprreessssuurree ddoowwnnssttrreeaamm ooff tthhee ttrraapp iiss ggeenneerraallllyy ccaalllleedd bbaacckkpprreessssuurree,, aanndd iiss mmaaddee uupp ooff

aannyy pprreessssuurree eexxiissttiinngg iinn tthhee ccoonnddeennssaattee lliinnee pplluuss tthhee ssttaattiicc lliifftt ccaauusseedd bbyy ccoonnddeennssaattee iinn tthhee

rriissiinngg ppiippeewwoorrkk.. TThhee uuppssttrreeaamm pprreessssuurree wwiillll vvaarryy bbeettwweeeenn ssttaarrtt--uupp ccoonnddiittiioonnss,, wwhheenn iitt iiss

aatt iittss lloowweesstt aanndd rruunnnniinngg ccoonnddiittiioonnss,, wwhheenn iitt iiss aatt iittss hhiigghheesstt..

BBaacckkpprreessssuurree iiss rreellaatteedd ttoo lliifftt bbyy uussiinngg tthhee ffoolllloowwiinngg aapppprrooxxiimmaattee ccoonnvveerrssiioonn::

11 mmeettrree lliifftt iinn ppiippeewwoorrkk == 11 mm hheeaadd ssttaattiicc pprreessssuurree @@ 00..11 bbaarr bbaacckkpprreessssuurree

IIff aa hheeaadd ooff 55 mm pprroodduucceess aa bbaacckkpprreessssuurree ooff 00..55 bbaarr,, tthheenn tthhiiss rreedduucceess tthhee ddiiffffeerreennttiiaall

pprreessssuurree aavvaaiillaabbllee ttoo ppuusshh ccoonnddeennssaattee tthhrroouugghh tthhee ttrraapp;; aalltthhoouugghh uunnddeerr rruunnnniinngg

ccoonnddiittiioonnss tthhee rreedduuccttiioonn iinn ttrraapp ccaappaacciittyy iiss lliikkeellyy ttoo bbee ssiiggnniiffiiccaanntt oonnllyy wwhheerree llooww

uuppssttrreeaamm pprreessssuurreess aarree uusseedd..

IInn sstteeaamm mmaaiinnss aatt ssttaarrtt--uupp,, tthhee sstteeaamm pprreessssuurree iiss lliikkeellyy ttoo bbee vveerryy llooww,, aanndd iitt iiss ccoommmmoonn

ffoorr wwaatteerr ttoo bbaacckk--uupp bbeeffoorree tthhee ttrraapp,, wwhhiicchh ccaann lleeaadd ttoo wwaatteerr hhaammmmeerr iinn tthhee ssppaaccee bbeeiinngg

ddrraaiinneedd..

AAss tthhee sstteeaamm mmaaiinn iiss wwaarrmmeedd,, tthhee ccoonnddeennssaattee tteemmppeerraattuurree rriisseess,, ccaauussiinngg tthhee lliiqquuiidd

eexxppaannssiioonn ttrraapp ttoo cclloossee.. AAtt tthhee ssaammee ttiimmee,, tthhee sstteeaamm pprreessssuurree rriisseess,, ffoorrcciinngg tthhee hhoott

ccoonnddeennssaattee tthhrroouugghh tthhee ‘‘wwoorrkkiinngg’’ ddrraaiinn ttrraapp ttoo tthhee rreettuurrnn lliinnee..

Page 88: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee ddiisscchhaarrggee lliinnee ffrroomm tthhee ttrraapp ttoo tthhee oovveerrhheeaadd rreettuurrnn lliinnee,, pprreeffeerraabbllyy ddiisscchhaarrggeess iinnttoo

tthhee ttoopp ooff tthhee mmaaiinn rraatthheerr tthhaann ssiimmppllyy ffeeeedd ttoo tthhee uunnddeerrssiiddee,,

TThhiiss aassssiissttss ooppeerraattiioonn,, bbeeccaauussee aalltthhoouugghh tthhee rriisseerr iiss pprroobbaabbllyy ffuullll ooff wwaatteerr aatt ssttaarrtt--uupp,, iitt

ssoommeettiimmeess ccoonnttaaiinnss lliittttllee mmoorree tthhaann ffllaasshh sstteeaamm oonnccee hhoott ccoonnddeennssaattee uunnddeerr pprreessssuurree

ppaasssseess tthhrroouugghh.. IIff tthhee ddiisscchhaarrggee lliinnee wweerree ffiitttteedd ttoo tthhee bboottttoomm ooff tthhee rreettuurrnn lliinnee,, iitt wwoouulldd

ffiillll wwiitthh ccoonnddeennssaattee aafftteerr eeaacchh ddiisscchhaarrggee aanndd iinnccrreeaassee tthhee tteennddeennccyy ffoorr wwaatteerr hhaammmmeerr aanndd

nnooiissee..

IItt iiss aallssoo rreeccoommmmeennddeedd tthhaatt aa cchheecckk vvaallvvee bbee ffiitttteedd aafftteerr aannyy sstteeaamm ttrraapp ffrroomm wwhheerree

ccoonnddeennssaattee iiss lliifftteedd,, pprreevveennttiinngg ccoonnddeennssaattee ffrroomm ffaalllliinngg bbaacckk ttoowwaarrddss tthhee ttrraapp..

TThhee aabboovvee ggeenneerraall rreeccoommmmeennddaattiioonnss aappppllyy nnoott jjuusstt ttoo ttrraappss lliiffttiinngg ccoonnddeennssaattee ffrroomm sstteeaamm

mmaaiinnss,, bbuutt aallssoo ttoo ttrraappss ddrraaiinniinngg aannyy ttyyppee ooff pprroocceessss rruunnnniinngg aatt aa ccoonnssttaanntt sstteeaamm pprreessssuurree..

TTeemmppeerraattuurree ccoonnttrroolllleedd pprroocceesssseess wwiillll oofftteenn rruunn wwiitthh llooww sstteeaamm pprreessssuurreess.. RRiissiinngg

ccoonnddeennssaattee ddiisscchhaarrggee lliinneess sshhoouulldd bbee aavvooiiddeedd aatt aallll ccoossttss,, uunnlleessss aauuttoommaattiicc ppuummpp--ttrraappss

aarree uusseedd..

CCoonnttaammiinnaatteedd ccoonnddeennssaattee

OOccccaassiioonnaallllyy,, ccoonnddeennssaattee iiss ddiisscchhaarrggeedd ffrroomm ssoouurrcceess wwhheerree iitt mmiigghhtt hhaavvee bbeeccoommee ccoonnttaammiinnaatteedd

bbyy ccoorrrroossiivvee pprroocceessss lliiqquuiiddss.. TThhiiss iiss uunnssuuiittaabbllee ffoorr bbooiilleerr ffeeeeddwwaatteerr bbeeccaauussee ooff tthhee ddaannggeerrss ooff

ffooaammiinngg,, ssccaalliinngg,, aanndd ccoorrrroossiioonn wwhhiicchh iitt ccaann ccaauussee iinn tthhee bbooiilleerr aanndd ddiissttrriibbuuttiioonn ppiippeess..

HHoowweevveerr,, aalltthhoouugghh ccoonnttaammiinnaatteedd,, tthhee ccoonnddeennssaattee ssttiillll ccaarrrriieess tthhee ssaammee uusseeffuull hheeaatt aass cclleeaann

ccoonnddeennssaattee wwhhiicchh ccoouulldd bbee rreeccoovveerreedd iiff pprrooppeerr ccoonnttaammiinnaattiioonn ddeetteeccttiioonn eeqquuiippmmeenntt wweerree

eemmppllooyyeedd..

SSuucchh eeqquuiippmmeenntt ddeetteeccttss cchhaannggeess iinn ccoonnddeennssaattee ccoonndduuccttiivviittyy.. WWhheenn aa cchhaannggee ffrroomm tthhee ddeessiirreedd

ccoonndduuccttiivviittyy ooccccuurrss tthheenn tthhiiss mmaayy mmeeaann tthhaatt tthhee ccoonnddeennssaattee iiss ccoonnttaammiinnaatteedd.. AA ccoonnttrroolllleerr ssiiggnnaallss

aa dduummpp vvaallvvee ttoo ooppeenn,, aalllloowwiinngg tthhee ccoonnddeennssaattee ttoo ffllooww ttoo ddrraaiinn..

FFLLAASSHH SSTTEEAAMM

WWhhaatt iiss ffllaasshh sstteeaamm aanndd wwhhyy sshhoouulldd iitt bbee uusseedd??

‘‘FFllaasshh sstteeaamm’’ iiss rreelleeaasseedd ffrroomm hhoott ccoonnddeennssaattee wwhheenn iittss pprreessssuurree iiss rreedduucceedd.. EEvveenn wwaatteerr

aatt aann aammbbiieenntt rroooomm tteemmppeerraattuurree ooff 2200°°CC wwoouulldd bbooiill iiff iittss pprreessssuurree wweerree lloowweerreedd ffaarr

eennoouugghh..

Page 89: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

IItt mmaayy bbee wwoorrtthh nnoottiinngg tthhaatt wwaatteerr aatt 117700°°CC wwiillll bbooiill aatt aannyy pprreessssuurree bbeellooww 66..99 bbaarr gg.. TThhee

sstteeaamm rreelleeaasseedd bbyy tthhee ffllaasshhiinngg pprroocceessss iiss aass uusseeffuull aass sstteeaamm rreelleeaasseedd ffrroomm aa sstteeaamm bbooiilleerr..

AAss aann eexxaammppllee,, wwhheenn sstteeaamm iiss ttaakkeenn ffrroomm aa bbooiilleerr aanndd tthhee bbooiilleerr pprreessssuurree ddrrooppss,, ssoommee ooff

tthhee wwaatteerr ccoonntteenntt ooff tthhee bbooiilleerr wwiillll ffllaasshh ooffff ttoo ssuupppplleemmeenntt tthhee ‘‘lliivvee’’ sstteeaamm pprroodduucceedd bbyy

tthhee hheeaatt ffrroomm tthhee bbooiilleerr ffuueell.. BBeeccaauussee bbootthh ttyyppeess ooff sstteeaamm aarree pprroodduucceedd iinn tthhee bbooiilleerr,, iitt iiss

iimmppoossssiibbllee ttoo ddiiffffeerreennttiiaattee bbeettwweeeenn tthheemm..

OOnnllyy wwhheenn ffllaasshhiinngg ttaakkeess ppllaaccee aatt rreellaattiivveellyy llooww pprreessssuurree,, ssuucchh aass aatt tthhee ddiisscchhaarrggee ssiiddee ooff

sstteeaamm ttrraappss,, iiss tthhee tteerrmm ffllaasshh sstteeaamm wwiiddeellyy uusseedd.. UUnnffoorrttuunnaatteellyy,, tthhiiss uussaaggee hhaass lleedd ttoo tthhee

eerrrroonneeoouuss ccoonncclluussiioonn tthhaatt ffllaasshh sstteeaamm iiss iinn ssoommee wwaayy lleessss vvaalluuaabbllee tthhaann ssoo--ccaalllleedd lliivvee

sstteeaamm..

IInn aannyy sstteeaamm ssyysstteemm sseeeekkiinngg ttoo mmaaxxiimmiissee eeffffiicciieennccyy,, ffllaasshh sstteeaamm wwiillll bbee sseeppaarraatteedd ffrroomm

tthhee ccoonnddeennssaattee,, aanndd uusseedd ttoo ssuupppplleemmeenntt aannyy llooww pprreessssuurree hheeaattiinngg aapppplliiccaattiioonn..

EEvveerryy kkiillooggrraamm ooff ffllaasshh sstteeaamm uusseedd iinn tthhiiss wwaayy iiss aa kkiillooggrraamm ooff sstteeaamm tthhaatt ddooeess nnoott nneeeedd ttoo bbee

ssuupppplliieedd bbyy tthhee bbooiilleerr.. IItt iiss aallssoo aa kkiillooggrraamm ooff sstteeaamm nnoott vveenntteedd ttoo aattmmoosspphheerree,, ffrroomm wwhheerree iitt

wwoouulldd ootthheerrwwiissee bbee lloosstt..

TThhee rreeaassoonnss ffoorr tthhee rreeccoovveerryy ooff ffllaasshh sstteeaamm aarree jjuusstt aass ccoommppeelllliinngg,, bbootthh eeccoonnoommiiccaallllyy aanndd

eennvviirroonnmmeennttaallllyy,, aass tthhee rreeaassoonnss ffoorr rreeccoovveerriinngg ccoonnddeennssaattee..

HHooww mmuucchh ffllaasshh sstteeaamm iiss aavvaaiillaabbllee??

IIff uussee iiss ttoo bbee mmaaddee ooff ffllaasshh sstteeaamm,, iitt iiss hheellppffuull ttoo kknnooww hhooww mmuucchh ooff iitt wwiillll bbee aavvaaiillaabbllee..

TThhee qquuaannttiittyy iiss rreeaaddiillyy ddeetteerrmmiinneedd bbyy ccaallccuullaattiioonn,, oorr ccaann bbee rreeaadd ffrroomm ssiimmppllee ttaabblleess oorr

cchhaarrttss

SSuubb--ccoooolleedd ccoonnddeennssaattee

IIff tthhee sstteeaamm ttrraapp iiss ooff aa tthheerrmmoossttaattiicc ttyyppee,, tthhee ddiisscchhaarrggeedd ccoonnddeennssaattee iiss ssuubb--ccoooolleedd bbeellooww

ssaattuurraattiioonn tteemmppeerraattuurree.. TThhee hheeaatt iinn tthhee ccoooolleerr ccoonnddeennssaattee wwiillll bbee sslliigghhttllyy lleessss,, aanndd tthhee aammoouunntt ooff

ffllaasshh sstteeaamm pprroodduucceedd wwoouulldd bbee lleessss..

FFllaasshh sstteeaamm rreeccoovveerryy vveesssseell ((ffllaasshh vveesssseell))

FFllaasshh vveesssseellss aarree uusseedd ttoo sseeppaarraattee ffllaasshh sstteeaamm ffrroomm ccoonnddeennssaattee..

AAfftteerr ccoonnddeennssaattee aanndd ffllaasshh sstteeaamm eenntteerr tthhee ffllaasshh vveesssseell,, tthhee ccoonnddeennssaattee ffaallllss bbyy ggrraavviittyy ttoo

Page 90: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

tthh

rree

TT

ppr

RR

sstt

ssuu

tthh

TT

ssaa

CC

ttee

lloo

hhee bbaassee ooff tthh

eecceeiivveerr ffrroomm

TThhee ffllaasshh ssttee

rreessssuurree sstteeaamm

RReeqquuiirreemmeennttss

tteeaamm,, ssoommee

uuppppllyy ooff ssuuff

hhaatt eennoouugghh ff

TThhee sstteeaamm tt

aattiissffaaccttoorriillyy

CCaarree mmuusstt bb

eemmppeerraattuurree cc

oowweerreedd bbyy tt

hhee vveesssseell,, ffrroo

mm wwhheerree iitt ccaan

eeaamm iinn tthhee vvee

mm eeqquuiippmmeenn

FFiigguurree

ss ffoorr ssuucccceess

bbaassiicc rreeqquuii

ffffiicciieenntt ccoonndd

ffllaasshh sstteeaamm cc

ttrraappss aanndd tt

aaggaaiinnsstt tthhee bb

bbee ttaakkeenn ww

ccoonnttrroolllleedd eeqq

thhee cclloossiinngg aa

oomm wwhheerree iitt ii

ann bbee ppuummppeedd

eesssseell iiss ppiippeedd

nntt..

6622 FFllaasshh sstte

sssffuull ffllaasshh sstt

iirreemmeennttss mmuu

deennssaattee ffrroomm

ccaann bbee rreelleeaass

tthhee eeqquuiippmmee

bbaacckkpprreessssuurree

wwhheenn aatttteemmpp

qquuiippmmeenntt.. AAt

aaccttiioonn ooff tthhe

iiss ddrraaiinneedd,, vv

dd..

dd ffrroomm tthhee ttoo

eeaamm rreeccoovveer

tteeaamm aapppplliiccaa

uusstt bbee ssaattiissff

aapppplliiccaattiioonnss

sseedd ffoorr eeccoonnoo

eenntt tthheeyy aarr

ee aapppplliieedd bbyy

pttiinngg ffllaasshh

tt lleessss tthhaann ffuu

ee sstteeaamm ccoonn

vviiaa aa ffllooaatt ttrraa

oopp ooff tthhee vveess

erryy vveesssseell ((ffll

aattiioonnss IIff ffuull

ffiieedd:: IItt iiss ee

ss ooppeerraattiinngg aa

oommiicc rreeccoovveerr

rree ddrraaiinniinngg

yy tthhee ffllaasshh ssyy

sstteeaamm rreeccoovv

fuullll--llooaadd,, tthhee

nnttrrooll vvaallvvee..

aapp,, uussuuaallllyy ttoo

sssseell ttoo aannyy aapp

llaasshh vveesssseell))

llll uussee iiss ttoo bb

esssseennttiiaall ttoo hh

aatt hhiigghheerr pprree

rryy..

mmuusstt bbee aa

yysstteemm..

vveerryy wwiitthh cc

sstteeaamm ssppaaccee

IIff tthhee sstteeaamm

oo aa vveenntteedd

pppprroopprriiaattee lloo

bbee mmaaddee ooff

hhaavvee aa ccoonntt

eessssuurreess,, ttoo een

aabbllee ttoo ffuunn

ccoonnddeennssaattee

ee pprreessssuurree ww

mm pprreessssuurree ii

ooww

ffllaasshh

ttiinnuuaall

nnssuurree

nnccttiioonn

ffrroomm

wwiillll bbee

iinn tthhee

Page 91: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

eeqquuiippmmeenntt aapppprrooaacchheess oorr ffaallllss bbeellooww tthhee ssppeecciiffiieedd ffllaasshh sstteeaamm pprreessssuurree,, tthhee oovveerraallll

aammoouunntt ooff ffllaasshh sstteeaamm ffoorrmmeedd wwiillll bbee mmaarrggiinnaall,, aanndd oonnee mmuusstt qquueessttiioonn wwhheetthheerr rreeccoovveerryy

iiss wwoorrtthhwwhhiillee iinn tthhiiss iinnssttaannccee..

IItt iiss iimmppoorrttaanntt tthhaatt tthheerree iiss aa ddeemmaanndd ffoorr llooww pprreessssuurree ffllaasshh sstteeaamm tthhaatt eeiitthheerr eeqquuaallss oorr eexxcceeeeddss

tthhee ffllaasshh sstteeaamm bbeeiinngg pprroodduucceedd.. AAnnyy ddeeffiicciitt ooff ffllaasshh sstteeaamm ccaann bbee mmaaddee uupp bbyy lliivvee sstteeaamm ffrroomm aa

pprreessssuurree rreedduucciinngg vvaallvvee.. IIff tthhee ssuuppppllyy ooff ffllaasshh sstteeaamm eexxcceeeeddss iittss ddeemmaanndd,, ssuurrpplluuss pprreessssuurree wwiillll bbee

ccrreeaatteedd iinn tthhee ffllaasshh sstteeaamm ddiissttrriibbuuttiioonn ssyysstteemm,, wwhhiicchh wwiillll tthheenn hhaavvee ttoo bbee vveenntteedd ttoo wwaassttee tthhrroouugghh

aa ssuurrpplluuss ssiinngg vvaallvvee..

IItt iiss ppoossssiibbllee ttoo uuttiilliizzee tthhee ffllaasshh sstteeaamm ffrroomm ccoonnddeennssaattee oonn aa ssppaaccee hheeaattiinngg iinnssttaallllaattiioonn --

bbuutt ssaavviinnggss wwiillll oonnllyy bbee aacchhiieevveedd dduurriinngg tthhee hheeaattiinngg sseeaassoonn.. WWhheenn hheeaattiinngg iiss nnoott

rreeqquuiirreedd,, tthhee rreeccoovveerryy ssyysstteemm bbeeccoommeess iinneeffffeeccttiivvee..

WWhheerreevveerr ppoossssiibbllee,, tthhee bbeesstt aarrrraannggeemmeenntt iiss ttoo uussee ffllaasshh sstteeaamm ffrroomm pprroocceessss ccoonnddeennssaattee ttoo

ssuuppppllyy pprroocceessss llooaaddss -- aanndd ffllaasshh sstteeaamm ffrroomm hheeaattiinngg ccoonnddeennssaattee ttoo ssuuppppllyy hheeaattiinngg llooaaddss..

SSuuppppllyy aanndd ddeemmaanndd aarree tthheenn mmoorree lliikkeellyy ttoo rreemmaaiinn iinn--sstteepp..

IItt iiss pprreeffeerraabbllee ttoo aaccttuuaallllyy uussee tthhee ffllaasshh sstteeaamm cclloossee ttoo tthhee hhiigghh pprreessssuurree ccoonnddeennssaattee

ssoouurrccee..

RReellaattiivveellyy llaarrggee ddiiaammeetteerr ppiippeess aarree uusseedd ffoorr llooww pprreessssuurree sstteeaamm,, ttoo rreedduuccee pprreessssuurree lloossss

aanndd vveelloocciittyy,, wwhhiicchh ccaann mmeeaann ccoossttllyy iinnssttaallllaattiioonn iiff tthhee ffllaasshh sstteeaamm hhaass ttoo bbee ppiippeedd aannyy

ddiissttaannccee

TTyyppiiccaall aapppplliiccaattiioonnss ffoorr ffllaasshh sstteeaamm

FFllaasshh sstteeaamm ssuuppppllyy aanndd ddeemmaanndd iinn--sstteepp.. TThhiiss ggiivveess mmaaxxiimmuumm uuttiilliizzaattiioonn ooff tthhee aavvaaiillaabbllee

ffllaasshh sstteeaamm..

TThhee ccoonnddeennssaattee ffrroomm aapppprrooxxiimmaatteellyy 9900%% ooff tthhee hheeaatteerrss iiss ccoolllleecctteedd aanndd ttaakkeenn ttoo aa ffllaasshh

rreeccoovveerryy vveesssseell.. TThhiiss ssuupppplliieess llooww pprreessssuurree sstteeaamm ttoo tthhee rreemmaaiinniinngg 1100%% ooff tthhee hheeaatteerrss..

WWiitthh tthhiiss ssyysstteemm,, tthhee ttoottaall hheeaatt oouuttppuutt ooff tthhee ssyysstteemm iiss mmaarrggiinnaallllyy rreedduucceedd,, aass 1100%% ooff tthhee

hheeaatteerrss aarree ooppeerraattiinngg aatt aa lloowweerr sstteeaamm pprreessssuurree.. HHoowweevveerr,, iitt iiss rraarree ttoo ffiinndd aann iinnssttaallllaattiioonn

tthhaatt ddooeess nnoott hhaavvee aa ssuuffffiicciieenntt mmaarrggiinn ooff oouuttppuutt aabboovvee tthhee nnoorrmmaall llooaadd ttoo aacccceepptt tthhiiss

ssmmaallll rreedduuccttiioonn..

SSoommeettiimmeess aa pprroobblleemm aarriisseess wwhheerree tthhee uussee ooff aavvaaiillaabbllee ffllaasshh sstteeaamm mmaayy rreeqquuiirree mmoorree

tthhaann oonnee hheeaatteerr bbuutt lleessss tthhaann ttwwoo..

Page 92: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

IItt

vv

TT

ssuu

TT

ppr

AA

sstt

tthh

CC

ssee

ccoo

tt wwoouulldd bbee bb

eenntt tthhee eexxccee

TTwwoo hheeaatteerrss

uubb--aattmmoosspphhee

TToo ccooppee wwiitthh

rreessssuurree rreedduu

AAnnootthheerr eexxaamm

ttoorraaggee ccaalloorrii

hhee vveesssseell aaddjj

CCoonnddeennssaattee aa

eeccoonnddaarryy ccoo

oonnddeennsseedd,, ww

beetttteerr iinn tthhiiss

ssss ffllaasshh sstteeaam

ttooggeetthheerr wwiill

eerriicc lleevveellss..

hh tthhiiss,, tthhee ssuu

uucciinngg vvaallvvee..

mmppllee wwhheerree

iiffiieerr.. SSoommee

jaacceenntt ttoo wwhhe

aanndd ffllaasshh ssttee

iill.. HHeerree,, aannyy

wwhhiillee ggiivviinngg uu

Figure 63

ccaassee ttoo ccoonnnn

amm ooffff ttoo wwaass

llll uussuuaallllyy ppuu

uuppppllyy ooff ffllaassh

ssuuppppllyy aanndd

ooff tthheessee iinncc

eerree tthhee ccoolldd

eeaamm ffrroomm tthh

yy ffllaasshh sstteeaamm

uupp iittss hheeaatt ttoo

3 Secondary

nneecctt ttwwoo hheeaatt

ssttee..

uullll tthhee ffllaasshh

hh sstteeaamm ccaann

ddeemmaanndd aarree

coorrppoorraattee aa ss

ffeeeeddwwaatteerr eenn

hhee ttrraapp oonn tthh

mm pprroodduucceedd bb

oo tthhee ffeeeeddwwaa

y flash steam

atteerrss ttoo tthhee ffll

pprreessssuurree ddoo

n bbee ssuupppplleemm

ee ‘‘iinn sstteepp’’ iiss

sseeccoonndd ccooiill,,

nntteerrss..

hhee pprriimmaarryy cc

bbyy tthhee ddrroopp

aatteerr..

m coil in sto

llaasshh sstteeaamm ssuu

oowwnn ttoo aa llooww

mmeenntteedd wwiitthh ll

ss tthhee sstteeaamm

ffiitttteedd cclloossee

ccooiill iiss ppaassssee

iinn pprreessssuurree

orage calorie

uuppppllyy,, rraatthheerr

wweerr lleevveell,, eevv

lliivvee sstteeaamm ffrr

hheeaatteedd hhoott ww

ttoo tthhee bboottttoo

eedd ddiirreeccttllyy tt

aaccrroossss tthhee ttrr

es

rr tthhaann

vveenn ttoo

rroomm aa

wwaatteerr

oomm ooff

ttoo tthhee

rraapp iiss

Page 93: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

FFllaasshh sstteeaamm ssuuppppllyy aanndd ddeemmaanndd nnoott iinn--sstteepp CCoonnddeennssaattee ffrroomm tthhrreeee jjaacckkeetteedd ppaannss aanndd aa

ddrraaiinn ppoocckkeett rreelleeaasseess ffllaasshh sstteeaamm,, bbuutt iitt ccaann oonnllyy bbee uusseedd ttoo aauuggmmeenntt tthhee ssuuppppllyy ooff sstteeaamm

ttoo tthhee ssppaaccee hheeaattiinngg iinnssttaallllaattiioonn.. TThhiiss iiss qquuiittee ssaattiissffaaccttoorryy dduurriinngg tthhee hheeaattiinngg sseeaassoonn,, aass

lloonngg aass tthhee hheeaattiinngg llooaadd eexxcceeeeddss tthhee aavvaaiillaabbiilliittyy ooff ffllaasshh sstteeaamm..

DDuurriinngg tthhee ssuummmmeerr sseeaassoonn tthhee hheeaattiinngg eeqquuiippmmeenntt wwiillll nnoott bbee iinn uussee,, aanndd eevveenn dduurriinngg

sspprriinngg aanndd aauuttuummnn tthhee hheeaattiinngg llooaadd mmaayy nnoott bbee aabbllee ttoo uussee aallll tthhee aavvaaiillaabbllee ffllaasshh sstteeaamm..

TThhee aarrrraannggeemmeenntt iiss nnoott iiddeeaall,, aalltthhoouugghh iitt iiss qquuiittee ppoossssiibbllee ffoorr tthhee sstteeaamm ssaavviinnggss mmaaddee

dduurriinngg tthhee wwiinntteerr ttoo jjuussttiiffyy tthhee ccoosstt ooff tthhee ffllaasshh sstteeaamm rreeccoovveerryy eeqquuiippmmeenntt..

SSoommeettiimmeess,, ssuurrpplluuss ffllaasshh sstteeaamm mmuusstt bbee vveenntteedd ttoo aattmmoosspphheerree,, aanndd,, aass iinnddiiccaatteedd,, aa

ssuurrpplluussssiinngg vvaallvvee iiss mmoorree ssuuiittaabbllee ffoorr tthhiiss ppuurrppoossee tthhaann aa ssaaffeettyy vvaallvvee,, wwhhiicchh uussuuaallllyy hhaass

aa ‘‘ppoopp’’ oorr ‘‘oonn // ooffff’’ aaccttiioonn aanndd aa sseeaatt aarrrraannggeemmeenntt ddeessiiggnneedd ffoorr iinnffrreeqquueenntt ooppeerraattiioonn.. TThhee

ssuurrpplluussssiinngg vvaallvvee wwiillll bbee sseett ssoo tthhaatt iitt bbeeggiinnss ttoo ooppeenn sslliigghhttllyy aabboovvee tthhee nnoorrmmaall pprreessssuurree

iinn tthhee ssyysstteemm.. WWhheenn tthhee hheeaattiinngg llooaadd ffaallllss aanndd tthhee pprreessssuurree iinn tthhee ssyysstteemm bbeeggiinnss ttoo

iinnccrreeaassee,, tthhee pprreessssuurree rreedduucciinngg vvaallvvee ssuuppppllyyiinngg tthhee mmaakkee--uupp sstteeaamm cclloosseess ddoowwnn.. AA

ffuurrtthheerr iinnccrreeaassee ooff pprreessssuurree,, ppeerrhhaappss ooff 00..1155 ttoo 00..22 bbaarr,, iiss tthheenn aalllloowweedd bbeeffoorree tthhee

ssuurrpplluussssiinngg vvaallvvee bbeeggiinnss ttoo ooppeenn ttoo rreelleeaassee tthhee eexxcceessss ffllaasshh sstteeaamm..

AA ssaaffeettyy vvaallvvee mmaayy ssttiillll bbee rreeqquuiirreedd iiff tthhee ssuurrpplluussssiinngg vvaallvvee ffaaiillss.. IItt mmuusstt bbee sseett ttoo ooppeenn aatt

aa pprreessssuurree bbeettwweeeenn tthhee ssuurrpplluussssiinngg vvaallvvee sseett pprreessssuurree aanndd tthhee ssyysstteemm ddeessiiggnn pprreessssuurree.. IItt iiss

uussuuaallllyy ccoonnvveenniieenntt ttoo ffiitt tthhee ssaaffeettyy vvaallvvee oonnttoo tthhee ffllaasshh vveesssseell..

OOccccaassiioonnaallllyy,, dduurriinngg ssuummmmeerr ccoonnddiittiioonnss iitt mmaayy bbee pprreeffeerraabbllee ttoo bbyyppaassss tthhee ffllaasshh ssyysstteemm

wwiitthh aa mmaannuuaall vvaallvvee ((nnoott sshhoowwnn iinn FFiigguurree 1144..66..99)).. TThhee ccoonnddeennssaattee aanndd iittss aassssoocciiaatteedd ffllaasshh

sstteeaamm wwiillll tthheenn ppaassss ddiirreeccttllyy ttoo aa ccoonnddeennssaattee rreecceeiivveerr,, wwhheerree tthhee ffllaasshh sstteeaamm wwiillll bbee

vveenntteedd ttoo aattmmoosspphheerree..

BBooiilleerr bbllooww ddoowwnn hheeaatt rreeccoovveerryy aapppplliiccaattiioonnss

CCoonnttiinnuuoouuss bbllooww ddoowwnn ooff bbooiilleerr wwaatteerr iiss nneecceessssaarryy ttoo ccoonnttrrooll tthhee lleevveell ooff TTDDSS ((TToottaall

DDiissssoollvveedd SSoolliiddss)) wwiitthhiinn tthhee bbooiilleerr.. CCoonnttiinnuuoouuss bbllooww ddoowwnn lleennddss iittsseellff ttoo tthhee rreeccoovveerryy ooff

tthhee hheeaatt ccoonntteenntt ooff tthhee bbllooww ddoowwnn wwaatteerr aanndd ccaann eennaabbllee ccoonnssiiddeerraabbllee ssaavviinnggss ttoo bbee mmaaddee..

Page 94: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

BBooiilleerr bbllooww ddoowwnn ccoonnttaaiinnss mmaassssiivvee qquuaannttiittiieess ooff hheeaatt,, wwhhiicchh ccaann eeaassiillyy bbee rreeccoovveerreedd aass

ffllaasshh sstteeaamm.. AAfftteerr iitt ppaasssseess tthhrroouugghh tthhee bbllooww ddoowwnn ccoonnttrrooll vvaallvvee,, tthhee lloowweerr pprreessssuurree

wwaatteerr fflloowwss ttoo aa ffllaasshh vveesssseell.. AAtt tthhiiss ppooiinntt,, tthhee ffllaasshh sstteeaamm iiss ffrreeee ffrroomm ccoonnttaammiinnaattiioonn aanndd

iiss sseeppaarraatteedd ffrroomm tthhee ccoonnddeennssaattee,, aanndd ccaann bbee uusseedd ttoo hheeaatt tthhee bbooiilleerr ffeeeedd ttaannkk

TThhee rreessiidduuaall ccoonnddeennssaattee ddrraaiinniinngg ffrroomm tthhee ffllaasshh vveesssseell ccaann bbee ppaasssseedd tthhrroouugghh aa ppllaattee hheeaatt

eexxcchhaannggeerr iinn oorrddeerr ttoo rreeccllaaiimm aass mmuucchh hheeaatt aass ppoossssiibbllee bbeeffoorree iitt iiss dduummppeedd ttoo wwaassttee..

UUpp ttoo 8800%% ooff tthhee ttoottaall hheeaatt ccoonnttaaiinneedd iinn bbooiilleerr ccoonnttiinnuuoouuss bbllooww ddoowwnn ccaann bbee rreeccllaaiimmeedd iinn

tthhiiss wwaayy..

SSpprraayy ccoonnddeennssiinngg FFiinnaallllyy,, ccoonnssiiddeerraattiioonn sshhoouulldd bbee ggiivveenn ttoo tthhoossee ccaasseess wwhheerree ffllaasshh sstteeaamm

iiss uunnaavvooiiddaabbllyy ggeenneerraatteedd aatt llooww pprreessssuurree,, bbuutt wwhheerree nnoo ssuuiittaabbllee llooaadd iiss aavvaaiillaabbllee wwhhiicchh

ccaann mmaakkee uussee ooff iitt.. TThhee aarrrraannggeemmeenntt ccaann bbee uusseeffuull wwhheerree tthhee ccoonnddeennssaattee rreecceeiivveerr vveenntt

ccaannnnoott bbee ppiippeedd ttoo oouuttssiiddee,, aanndd wwhheerree tthhee pprreesseennccee ooff ffllaasshh sstteeaamm wwoouulldd bbee ddeettrriimmeennttaall iiff

lleefftt ttoo ddiisscchhaarrggee iinn aa ppllaanntt rroooomm.. AA lliigghhttwweeiigghhtt ssttaaiinnlleessss sstteeeell cchhaammbbeerr iiss ffiitttteedd ttoo tthhee

rreecceeiivveerr ttaannkk vveenntt.. CCoolldd wwaatteerr iiss sspprraayyeedd iinnttoo tthhee cchhaammbbeerr iinn ssuuffffiicciieenntt qquuaannttiittiieess ttoo jjuusstt

ccoonnddeennssee tthhee ffllaasshh sstteeaamm..

TThhee ffllooww ooff ccoooolliinngg wwaatteerr iiss ccoonnttrroolllleedd bbyy aa ssiimmppllee sseellff--aaccttiinngg tteemmppeerraattuurree ccoonnttrrooll,,

aaddjjuusstteedd ssoo tthhaatt mmiinniimmaall aammoouunnttss ooff ffllaasshh sstteeaamm aappppeeaarr ffrroomm tthhee vveenntt.. TThhee pprroocceessss wwiillll

uussee rroouugghhllyy 66 kkiillooggrraammss ooff ccoooolliinngg wwaatteerr ppeerr kkiillooggrraamm ooff ffllaasshh sstteeaamm ccoonnddeennsseedd..

IIff tthhee ccoooolliinngg wwaatteerr iiss ooff bbooiilleerr ffeeeedd qquuaalliittyy,, tthheenn tthhee wwaarrmmeedd wwaatteerr iiss aaddddeedd ttoo tthhee

ccoonnddeennssaattee iinn tthhee rreecceeiivveerr aanndd rree--uusseedd.. TThhiiss wwiillll ccoonnttiinnuuee ttoo mmaakkee wwaatteerr ssaavviinnggss

tthhrroouugghhoouutt tthhee yyeeaarr..

IIff tthhee ccoooolliinngg wwaatteerr iiss nnoott ssuuiittaabbllee ffoorr rreeccoovveerryy,, tthhee sspprraayy ppiippeewwoorrkk ccaann bbee iinnssttaalllleedd aass

sshhoowwnn bbyy tthhee ddootttteedd aarrrraannggeemmeenntt.. TThhee ccoooolliinngg wwaatteerr aanndd ccoonnddeennsseedd ffllaasshh wwiillll tthheenn ffaallll ttoo

wwaassttee..

SSTTEEAAMM TTRRAAPPSS

SStteeaamm ttrraappss CCoonnddeennssaattee iiss ffoorrmmeedd wwhheenneevveerr sstteeaamm ggiivveess uupp iittss eenntthhaallppyy ooff eevvaappoorraattiioonn ((llaatteenntt

hheeaatt)).. TThhee pprrooppeerr rreemmoovvaall ooff ccoonnddeennssaattee ffrroomm sstteeaamm ppllaanntt ooff aallll ttyyppeess iiss vviittaall iiff tthhee ppllaanntt iiss ttoo

wwoorrkk eeffffiicciieennttllyy aanndd tthhiiss ooppeerraattiioonn iiss ccoommmmoonnllyy ppeerrffoorrmmeedd bbyy aa sstteeaamm ttrraapp.. FFrreeqquueenntt ccaauusseess ooff

uunnssaattiissffaaccttoorryy ccoonnddeennssaattee ddrraaiinnaaggee iinncclluuddee tthhee cchhooiiccee ooff tthhee wwrroonngg ttyyppee aaff sstteeaamm ttrraapp ffoorr tthhee

Page 95: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

aapppplliiccaattiio

bbaadd iinnssttaa

ssppeennddiinngg

ooff ggrroouunnd

rreeff.. 11 ffaarr

WWhhaatt iiss aa

AA sstteeaamm

sstteeaamm,, oopp

TThhee ddiiffffee

ddeetteecctt tthh

rreellyy oonn tthh

TT

LL

TT

AAnn ooiill ff

aalllloowwss tthh

iitt iiddeeaallllyy

oonn,, tthhee uussee

aallllaattiioonn.. BBeecc

gg ssoommee ttiimmee

dd tthhaatt ccaann bb

aaddddiittiioonnaall iin

aa sstteeaamm ttrraapp??

m ttrraapp iiss aann,,

ppeenniinngg ttoo ddiiss

feerreennccee bbeettww

hee ddiiffffeerreennccee

hhee ddiiffffeerreennccee

TThheerrmmoossttaattiicc

LLiiqquuiidd eexxppaann

TThhiiss iiss oonnee oo

ffiilllleedd eelleemmeenn

hhee tteemmppeerraattuu

y ssuuiitteedd aass aa dd

ooff aa ttrraapp tthhaa

ccaauussee aannyy oo

ssttuuddyyiinngg hhoo

bee ccoovveerreedd iinn

nnffoorrmmaattiioonn..

??

, aauuttoommaattiicc

sscchhaarrggee tthhee ff

wweeeenn ccoonnddeenn

e iinn ddeennssiittyy,,

ee iinn ffllooww cchhaa

SStteeaamm TTrraapp

nssiioonn sstteeaamm tt

ooff tthhee ssiimmppllee

nntt eexxppaannddss ww

uurree ooff tthhee ttrraapp

ddeevviiccee ttoo ggeet

F

aatt iiss iinnccoorrrree

ooff tthheessee ffaacctt

ooww sstteeaamm ttrraa

nn tthhiiss cchhaappttee

vvaallvvee ccaappaabb

ffaarrmmeerr bbuutt ccll

nssaattee aanndd ssttee

aannootthheerr ggrroo

aarraacctteerriissttiiccss

ppss

ttrraapp

eesstt tthheerrmmoossttaa

wwhheenn hheeaatteedd

pp ddiisscchhaarrggee

tt rriidd ooff llaarrggee

Figure 64 Li

eeccttllyy ssiizzeedd ffoo

ttoorrss ccaann sseerr

aappss wwoorrkk aarrii

eerr iiss nneecceessssaa

bbllee ooff11ddiissttiinn

lloossiinngg ttoo ttrraapp

eeaamm iiss sseennssee

oouupp rreeaacctt ttoo

aattiicc ttrraappss..

dd ttoo cclloossee tthhe

ttoo bbee aalltteerreedd

ee qquuaannttiittiieess oo

iquid expan

ffoorr tthhee llooaadd

rriioouussllyy rreedduu

iidd tthheeiirr aappppll

aarriillyy lliimmiitteedd

nngguuiisshhiinngg bb

app tthhee llaatttteerr..

eedd iinn sseevveerraa

aa ddiiffffeerreennccee

ee vvaallvvee aaggaaii

dd bbeettwweeeenn 6600

ooff aaiirr aanndd ccoo

nsion steam

aanndd pprreessssuurree

uuccee ppllaanntt oouu

liiccaattiioonn.. EEvvee

d aanndd tthhee rreeaa

bbeettwweeeenn ccoonn

aall wwaayyss.. OOnn

ee iinn tteemmppeerraa

iinnsstt tthhee sseeaatt

00°°CC aanndd 110000

oolldd ccoonnddeennssaa

trap

ee ccoonnddiittiioonnss

uuttppuutt,, iitt iiss ww

eenn ssoo,, tthhee aamm

aaddeerr iiss rreeffeerrrr

nnddeennssaattee aanndd

nnee ggrroouupp ooff

aattuurree ,, aanndd aa

tt.. TThhee aaddjjuusstt

00°°CC,, wwhhiicchh mm

aattee aatt ssttaarrtt--uupp

ss,, aanndd

wwoorrtthh

mmoouunntt

rreedd ttoo

dd lliivvee

ttrraappss

tthhiirrdd

ttmmeenntt

mmaakkeess

pp..

Page 96: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TTyyppiiccaall  aapp

BBeeccaauussee   o

eemmppllooyyeedd

iimmmmeerrssiioo

AAss  tthhee  ttrraa

iinnssttaalllleedd  aa

AA

LL

eexx

ffuu

''ss

ppr

ccoo

pppplliiccaattiioonn 

ooff   iittss   ffiixxeedd   tt

dd  aass  aa   ''sshhuuttddoo

nn  ooff  tthhee  ooiill  ffiil

aapp  ccaann  oonnllyy  ddi

aalloonnggssiiddee  aa  mm

AAddvvaannttaaggeess oo

LLiiqquuiidd eexxppaann

xxcceelllleenntt ''ccooll

uullllyy ooppeenn wwh

sttaarrtt--uupp'' llooaadd

rreessssuurree ssuuppee

oooolleerr ccoonnddeenn

teemmppeerraattuurree  

oowwnn  ddrraaiinn  ttrraa

lllleedd  eelleemmeenntt..

iisscchhaarrggee  bbeettww

mmaaiinnss  ddrraaiinn  ttrraa

FFiigguur

ooff tthhee lliiqquuiidd

nnssiioonn ttrraappss

ldd ddrraaiinn'' ffaaccii

hheenn ccoolldd,, ggii

ddss.. TThhee lliiqquu

eerrhheeaatteedd sstteeaa

nnssaattee.. IItt iiss aabb

ddiisscchhaarrggee   cchh

app''..  HHeerree,,   iittss  oo

.   

wweeeenn  6600°°CC  ‐‐  11

aapp  wwhhiicchh  wwoouu

rree  6655  TTyyppiiccaall

eexxppaannssiioonn sst

ccaann bbee aaddjjuu

iilliittyy..LLiikkee tthhee

iivviinngg ggoooodd aa

uuiidd eexxppaannssiioo

aamm mmaaiinnss ww

bbllee ttoo wwiitthhsstt

hhaarraacctteerriissttiicc,,  

oouuttlleett  mmuusstt  aa

110000°°CC   iitt  wwiillll  oo

uulldd  nnoorrmmaallllyy  b

aapppplliiccaattiioonn  oo

tteeaamm ttrraapp::

uusstteedd ttoo ddiiss

ee bbaallaanncceedd pp

aaiirr ddiisscchhaarrggee

onn ttrraapp ccaann bb

wwhheerree aa lloonngg

ttaanndd vviibbrraattiioo

tthhee   lliiqquuiidd   eexx

aallwwaayyss  ppooiinntt  

oonnllyy  nnoorrmmaallllyy

bbee  ppiippeedd  ttoo  aa

ooff  sstteeaamm  ttrraapp

sscchhaarrggee aatt ll

pprreessssuurree ttrraapp

ee aanndd mmaaxxiimm

bbee uusseedd aass

gg ccoooolliinngg lleegg

oonn aanndd wwaatteerrh

xxppaannssiioonn   ttrraap

uuppwwaarrddss,,  ttoo  

y ooppeenn  dduurriinngg

aa  ccoonnddeennssaattee  

pp 

llooww tteemmppeerraa

pp,, tthhee lliiqquuiidd

mmuumm ccoonnddeenn

aa ssttaarrtt--uupp dd

gg iiss gguuaarraannttee

rhhaammmmeerr ccoonn

pp  mmaayy   bbee   uuss

eennaabbllee  ccoonnttiinn

g  ssttaarrtt‐‐uupp..  IItt  cc

rreettuurrnn  lliinnee..

aattuurreess,, ggiivviinn

eexxppaannssiioonn ttrr

nnssaattee ccaappaaccii

ddrraaiinn ttrraapp oonn

eeeedd ttoo fflloooodd

nnddiittiioonnss..

sseeffuullllyy  

nnuuoouuss  

ccaann  bbee  

nngg aann

rraapp iiss

ittyy oonn

nn llooww

dd wwiitthh

Page 97: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

DD

TT

ssuu

11

rree

ccoo

TThhee lliiqquui

aannootthheerr ss

aann iimmppoorr

BBaallaanncceedd

AA llaarrggee

tteemmppeerraattu

ccoonnttaaiinniinn

ccoolldd ccoonnd

ooppeenn,, aallll

eexxppllaaiinnss

DDiissaaddvvaannttaaggee

TThhee fflleexxiibbllee

uuppeerrhheeaatt..SSiinn

0000°°CC oorr bbee

eemmoovvaall ooff cc

oonnddiittiioonnss tthhee

iidd eexxppaannssiioonn

sstteeaamm ttrraapp ttoo

rrttaanntt ccoonnssiiddee

dd pprreessssuurree ss

iimmpprroovveemmeen

tuurree iiss aaffffeecctt

nngg aa ssppeecciiaall

ddiittiioonnss tthhaatt

loowwiinngg uunnrreess

wwhhyy tthheeyy aarr

eess ooff tthhee lliiqquu

ttuubbiinngg ooff

nnccee tthhee lliiqquu

eellooww,, iitt sshhoou

coonnddeennssaattee ffr

ee ttrraapp aanndd iittss

nn ttrraapp iiss nnoott

oo ooppeerraattee iinn p

eerraattiioonn,, ssuucchh

sstteeaamm ttrraapp

nntt oonn tthhee lliiqq

tteedd bbyy tthhee ss

lliiqquuiidd aanndd ww

eexxiisstt aatt ssttaarrtt

ssttrriicctteedd rreemmoo

rree wweellll ssuuiitteedd

FFiigguurr

uuiidd eexxppaannssiioonn

tthhee eelleemmeenn

uuiidd eexxppaannssiioo

uulldd nneevveerr bb

ffrroomm tthhee sstteea

ss aassssoocciiaatteedd

tt nnoorrmmaallllyy aa

ppaarraalllleell.. HHoow

h aass wwhheenn ddrraa

qquuiidd eexxppaannss

suurrrroouunnddiinngg

wwaatteerr mmiixxttuu

tt--uupp,, tthhee ccaapp

oovvaall ooff aaiirr..

dd ttoo aaiirr vveennttii

rree 6666 BBaallaann

nn sstteeaamm ttrraapp

nntt ccaann bbee

oonn ttrraapp ddiisscc

bbee uusseedd oonn

aamm ssppaaccee.. IIf

ppiippeewwoorrkk mm

aa ttrraappppiinngg ssoo

wweevveerr,, iitt ccaann

aaiinniinngg ssmmaallll

siioonn ttrraapp iiss tt

sstteeaamm pprreessss

uurree wwiitthh aa bboo

ppssuullee iiss rreellaaxx

TThhiiss iiss aa ffee

iinngg..

cceedd pprreessssuurr

pp::

ddeessttrrooyyeedd bb

cchhaarrggeess ccoonndd

aapppplliiccaattiioonns

Iff tthhee ttrraapp iiss

mmuusstt bbee wweellll

oolluuttiioonn oonn iitt

nn oofftteenn bbee uu

ttaannkk hheeaattiinngg

tthhee bbaallaanncceedd

ssuurree.. TThhee oopp

ooiilliinngg ppooiinntt

xxeedd.. TThhee vvaall

eeaattuurree ooff aallll

rree sstteeaamm ttrraa

bbyy ccoorrrroossiivve

ddeennssaattee aatt aa

ss wwhhiicchh ddeem

ss ttoo bbee ssuubbjj

iinnssuullaatteedd..

ttss oowwnn,, aass iitt

uusseedd wwhheerree sst

gg ccooiillss..

dd pprreessssuurree ttrr

ppeerraattiinngg eelleemm

bbeellooww tthhaatt

llvvee iiss ooffff iittss

ll bbaallaanncceedd pp

aapp

ee ccoonnddeennssaat

aa tteemmppeerraattuu

mmaanndd iimmmmee

eecctteedd ttoo ffrree

tt uussuuaallllyy rreeqq

ttaarrtt--uupp rraattee ii

rraapp.. IIttss ooppeerr

mmeenntt iiss aa ccaa

ooff wwaatteerr.. II

ss sseeaatt aanndd iiss

prreessssuurree ttrraapp

attee oorr

uurree ooff

eeddiiaattee

eezziinngg

qquuiirreess

iiss nnoott

rraattiinngg

aappssuullee

IInn tthhee

wwiiddee

ss aanndd

Page 98: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AAss ccoonnddeennssaattee ppaasssseess tthhrroouugghh tthhee bbaallaanncceedd pprreessssuurree sstteeaamm ttrraapp,, hheeaatt iiss ttrraannssffeerrrreedd ttoo tthhee lliiqquuiidd iinn

tthhee ccaappssuullee.. TThhee lliiqquuiidd vvaappoorriizzeess bbeeffoorree sstteeaamm rreeaacchheess tthhee ttrraapp.. TThhee vvaappoorr pprreessssuurree wwiitthhiinn tthhee

ccaappssuullee ccaauusseess iitt ttoo eexxppaanndd aanndd tthhee vvaallvvee sshhuuttss.. HHeeaatt lloossss ffrroomm tthhee ttrraapp tthheenn ccoooollss tthhee wwaatteerr

ssuurrrroouunnddiinngg tthhee ccaappssuullee,, tthhee vvaappoorr ccoonnddeennsseess aanndd tthhee ccaappssuullee ccoonnttrraaccttss,, ooppeenniinngg tthhee vvaallvvee aanndd

rreelleeaassiinngg ccoonnddeennssaattee uunnttiill sstteeaamm aapppprrooaacchheess aaggaaiinn aanndd tthhee ccyyccllee rreeppeeaattss..

AAddvvaannttaaggeess ooff tthhee bbaallaanncceedd pprreessssuurree sstteeaamm ttrraapp::

SSmmaallll,, lliigghhtt aanndd hhaass aa llaarrggee ccaappaacciittyy ffoorr iittss ssiizzee.. TThhee vvaallvvee iiss ffuullllyy ooppeenn oonn ssttaarrtt--uupp,, aalllloowwiinngg

aaiirr aanndd ootthheerr nnoonn--ccoonnddeennssaabbllee ggaasseess ttoo bbee ddiisscchhaarrggeedd ffrreeeellyy aanndd ggiivviinngg mmaaxxiimmuumm ccoonnddeennssaattee

rreemmoovvaall wwhheenn tthhee llooaadd iiss ggrreeaatteesstt.. TThhiiss ttyyppee ooff ttrraapp iiss uunnlliikkeellyy ttoo ffrreeeezzee wwhheenn wwoorrkkiinngg iinn aann

eexxppoosseedd ppoossiittiioonn ((uunnlleessss tthheerree iiss aa rriissee iinn tthhee ccoonnddeennssaattee ppiippee aafftteerr tthhee ttrraapp,, wwhhiicchh wwoouulldd

aallllooww wwaatteerr ttoo rruunn bbaacckk aanndd fflloooodd tthhee ttrraapp wwhheenn tthhee sstteeaamm iiss ooffff)).. TThhee mmooddeerrnn bbaallaanncceedd

pprreessssuurree ttrraapp aauuttoommaattiiccaallllyy aaddjjuussttss iittsseellff ttoo vvaarriiaattiioonnss ooff sstteeaamm pprreessssuurree uupp ttoo iittss mmaaxxiimmuumm

ooppeerraattiinngg pprreessssuurree.. IItt wwiillll aallssoo ttoolleerraattee uupp ttoo 7700°°CC ooff ssuuppeerrhheeaatt.. TTrraapp mmaaiinntteennaannccee iiss ssiimmppllee..

TThhee ccaappssuullee aanndd vvaallvvee sseeaatt aarree eeaassiillyy rreemmoovveedd,, aanndd rreeppllaacceemmeennttss ccaann bbee ffiitttteedd iinn aa ffeeww

mmiinnuutteess wwiitthhoouutt rreemmoovviinngg tthhee ttrraapp ffrroomm tthhee lliinnee..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff tthhee bbaallaanncceedd pprreessssuurree sstteeaamm ttrraapp::

TThhee oollddeerr ssttyyllee bbaallaanncceedd pprreessssuurree sstteeaamm ttrraappss hhaadd bbeelllloowwss wwhhiicchh wweerree ssuusscceeppttiibbllee ttoo ddaammaaggee

bbyy wwaatteerr hhaammmmeerr oorr ccoorrrroossiivvee ccoonnddeennssaattee.. WWeellddeedd ssttaaiinnlleessss sstteeeell ccaappssuulleess iinnttrroodduucceedd mmoorree

rreecceennttllyy,, aarree bbeetttteerr aabbllee ttoo ttoolleerraattee ssuucchh ccoonnddiittiioonnss.. IInn ccoommmmoonn wwiitthh aallll ootthheerr tthheerrmmoossttaattiicc

ttrraappss,, tthhee bbaallaanncceedd pprreessssuurree ttyyppee ddooeess nnoott ooppeenn uunnttiill tthhee ccoonnddeennssaattee tteemmppeerraattuurree hhaass ddrrooppppeedd

bbeellooww sstteeaamm tteemmppeerraattuurree ((tthhee eexxaacctt tteemmppeerraattuurree ddiiffffeerreennccee bbeeiinngg ddeetteerrmmiinneedd bbyy tthhee fflluuiidd

uusseedd ttoo ffiillll tthhee eelleemmeenntt))..

TThhiiss iiss cclleeaarrllyy aa ddiissaaddvvaannttaaggee iiff tthhee sstteeaamm ttrraapp iiss cchhoosseenn ffoorr aann aapppplliiccaattiioonn iinn wwhhiicchh wwaatteerr

llooggggiinngg ooff tthhee sstteeaamm ssppaaccee ccaannnnoott bbee ttoolleerraatteedd,, ffoorr eexxaammppllee;; mmaaiinnss ddrraaiinnaaggee,, hheeaatt eexxcchhaannggeerrss,,

ccrriittiiccaall ttrraacciinngg..

BBiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraapp

  AAss tthhee nnaammee iimmpplliieess,, bbiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraappss aarree ccoonnssttrruucctteedd uussiinngg ttwwoo ssttrriippss ooff ddiissssiimmiillaarr mmeettaallss

wweellddeedd ttooggeetthheerr iinnttoo oonnee eelleemmeenntt.. TThhee eelleemmeenntt ddeefflleeccttss wwhheenn hheeaatteedd..

Page 99: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

OOppeerr

tthhee rree

BBeeccaau

uusseedd

TThhee ppeerrff

ccuurrvvee.. TThh

eelleemmeenntt tt

IItt

aacc

aatt

II

tthh

tthh

ww

ssaa

mm

ssee

TThheerree aarree ttwwoo

raattiioonn ooff tthhee

eeqquuiirreemmeennttss

auussee tthhee ppooww

wwhhiicchh wwoouull

ffoorrmmaannccee ooff

hhee iiddeeaall rreesspp

tteennddss ttoo rreeaacc

tt nneeeeddss ttoo bbee

ccttuuaallllyy aabboovv

tt tthheessee lloowweerr

IItt mmaayy bbee ppoo

hhiiss ppoorrttiioonn oo

hhee lliinneeaarr aaccttii

wwiitthh ssyysstteemm

aattiissffaaccttoorryy oo

mmaannuuffaaccttuurreerr

eettss ooff bbiimmeettaa

oo iimmppoorrttaanntt pp

sstteeaamm ttrraapp tt

ooff aa sstteeaamm s

wweerr eexxeerrtteedd bb

dd bbee ssllooww ttoo

ff aannyy sstteeaamm

ppoonnssee wwoouulldd

cctt ttoo tteemmppeerraa

ee nnootteedd tthhaatt

vvee tthhee ssaattuurraat

rr pprreessssuurreess..

oossssiibbllee ttoo eennss

ooff tthhee ssaattuurraa

iioonn ooff tthhee eellee

pprreessssuurree,,

ooppeerraattiioonn ffoo

rrss ttoo iimmpprroovv

aall lleeaavveess iinn aa

ppooiinnttss ttoo ccoonn

ttaakkeess ppllaaccee aa

ssyysstteemm ppoossss

bbyy aa ssiinnggllee

oo rreeaacctt ttoo tteemm

ttrraapp ccaann bbee

dd cclloosseellyy ffoollll

aattuurree cchhaannggee

Figure 67 S

t aatt pprreessssuurrees

attiioonn tteemmppeerraa

ssuurree tthhee sstteeaa

aattiioonn ccuurrvvee ii

eemmeenntt,, tthhee dd

iinnccrreeaassiinngg t

oorr aannyy sstteeaamm

vvee uuppoonn tthhee

aa ssiinnggllee ssttaacckk

nnssiiddeerr rreeggaarrdd

aatt aa cceerrttaaiinn ff

iibbllyy ooppeerraattiinn

bbiimmeettaall ssttrrii

mmppeerraattuurree cchh

ee mmeeaassuurreedd

llooww tthhee ccuurrvv

eess iinn aa lliinneeaarr

Simple bime

ss bbeellooww PP11,,

aattuurree.. TThhiiss ww

aamm ttrraapp iiss aadd

iss aallwwaayyss aabb

ddiiffffeerreennccee bbee

tthhee wwaatteerr ll

mm ttrraapp,, aanndd

ssiittuuaattiioonn.. SS

kk,, wwhhiicchh ooppee

ddiinngg tthhiiss ssiimm

ffiixxeedd tteemmppeerr

nngg aatt vvaarryyiinng

iipp iiss ssmmaallll,,

haannggeess iinn tthhee

bbyy iittss rreessppoo

vvee aanndd bbee jjuuss

ffaasshhiioonn..

etallic elem

, tthhee sstteeaamm tt

wwoouulldd ccaauussee

ddjjuusstteedd dduurriinn

bboovvee tthhee ooppee

eettwweeeenn tthhee ttww

llooggggiinngg eeffff

dd vvaarriioouuss aatt

SSoommee uussee ccoo

eerraattee aatt ddiiffffee

mmppllee eelleemmeenntt

rraattuurree,, wwhhiicchh

ngg pprreessssuurreess

aa llaarrggee mmaass

e sstteeaamm ssyyssttee

oonnssee ttoo tthhee

sstt bbeellooww iitt.. AA

ent

ttrraapp ooppeerraattiinn

tthhee sstteeaamm ttrr

nngg mmaannuuffaaccttuu

eerraattiinngg lliinnee..

wwoo wwoouulldd iinnc

ffeecctt.. CClleeaarrllyy

tttteemmppttss hhaavvee

oommbbiinnaattiioonnss

eerreenntt tteemmppeerr

tt::

hh mmaayy nnoott ssa

aanndd tteemmppeerraa

ssss wwoouulldd hhaavv

eemm..

sstteeaamm ssaattuurr

AA ssiimmppllee bbiimm

nngg tteemmppeerraattuu

rraapp ttoo ppaassss ss

uurree ttoo eennssuurre

HHoowweevveerr,, dd

nccrreeaassee eevveenn

yy,, tthhiiss iiss nn

ee bbeeeenn mmaadd

ooff ttwwoo ddiiffff

raattuurreess

aattiissffyy

aattuurreess

vvee bbee

rraattiioonn

mmeettaall

uurree iiss

sstteeaamm

ee tthhaatt

dduuee ttoo

mmoorree

nnoott aa

ddee bbyy

ffeerreenntt

Page 100: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AAddvvaannttaa

BBiimm

TThhe

mmaa

AAss

uupp

ddeess

BBiimm

aanndd

TThhe

aa cch

IIff tt

tthhee

sshhoo

AA

pprroovviiddeedd

wwaatteerr ccaann

bbeeffoorree iitt

iiss oofftteenn dd

FFiigguu

aaggeess ooff tthhee bb

mmeettaalllliicc sstteeaa

ee vvaallvvee iiss wwii

aaxxiimmuumm ccoonndd

ccoonnddeennssaattee

wwhheenn wwoorrkkii

ssiiggnneedd iinn ssuucc

mmeettaalllliicc sstteeaa

dd hhiigghh sstteeaamm

ee bbiimmeettaall eellee

hhaannggee iinn tthhee

tthhee vvaallvvee iiss oo

ee sstteeaamm ttrraapp..

oouulldd bbee ffiitttteedd

AAss ccoonnddeennssaatt

dd wwaatteerr llooggggii

nn bbee ttrraannssffeerr

ddrraaiinnss ttoo wwaa

dduummppeedd ttoo ww

uurree 6688 OOppeerr

bbiimmeettaalllliicc sstt

aamm ttrraappss aarree uu

iiddee ooppeenn wwhh

ddeennssaattee ddiisscchh

tteennddss ttoo ddrraa

iinngg iinn aann eexxpp

cchh aa wwaayy tthhaa

aamm ttrraappss aarree uu

mm pprreessssuurreess..

eemmeennttss ccaann ww

ee ssiizzee ooff tthhee vv

oonn tthhee ddoowwnns

HHoowweevveerr,, iiff

dd ddoowwnnssttrreeaamm

ttee iiss ddiisscchhaarrgg

iinngg ooff tthhee ssttee

rrrreedd ttoo tthhee ppll

aassttee,, aanndd eexxpp

wwaassttee..

rraattiioonn ooff aa bb

tteeaamm ttrraapp::

uussuuaallllyy ccoomm

hheenn tthhee sstteeaamm

hhaarrggee ccaappaaccii

aiinn ffrreeeellyy ffrroo

ppoosseedd ppoossiittiioo

aatt tthheeyy wwiillll nn

uussuuaallllyy aabbllee

wwoorrkk oovveerr aa

vvaallvvee oorriiffiiccee

ssttrreeaamm ssiiddee o

ff tthheerree iiss aannyy

mm ooff tthhee ttrraapp

ggeedd aatt vvaarryyiinn

eeaamm ssppaaccee ccaa

llaanntt.. TThhiiss eexx

ppllaaiinnss wwhhyy tthh

bbiimmeettaall ttrraapp

mmppaacctt,, yyeett ccaann

mm ttrraapp iiss ccoolldd

iittyy uunnddeerr ''ssttaa

mm tthhee oouuttlleett

oonn.. TThhee bbooddii

nnoott rreecceeiivvee aann

ttoo wwiitthhssttaanndd

wwiiddee rraannggee oo

ee..

ooff tthhee sseeaatt,, ii

yy ppoossssiibbiilliittyy

pp..

nngg tteemmppeerraattuu

aann bbee ttoolleerraatt

xttrraaccttss tthhee mmaa

hheessee ttrraappss aarr

pp wwiitthh ttwwoo ll

nn hhaavvee aa llaarrgg

dd,, ggiivviinngg ggoooo

aarrtt--uupp'' ccoonnddii

tt,, tthhiiss ttyyppee oof

iieess ooff ssoommee bb

nnyy ddaammaaggee ee

dd wwaatteerr hhaamm

ooff sstteeaamm pprree

iitt wwiillll tteenndd ttoo

ooff rreevveerrssee ffl

uurreess bbeellooww ss

teedd,, ssoommee ooff

aaxxiimmuumm eennee

rree uusseedd oonn ttrraa

lleeaaff eelleemmeenntt

ggee ccoonnddeennssaatt

oodd aaiirr vveennttiinn

iittiioonnss..

ff sstteeaamm ttrraapp

bbiimmeettaalllliicc sstt

eevveenn iiff ffrreeeezz

mmmmeerr,, ccoorrrroossii

eessssuurreess wwiitthhoo

oo rreessiisstt rreevveer

ffllooww,, aa sseeppaarr

saattuurraattiioonn tteemm

f tthhee eenntthhaallppyy

eerrggyy ffrroomm tthhee

aacceerr lliinneess wwhh

tt

ttee ccaappaacciittyy..

nngg ccaappaabbiilliittyy

wwiillll nnoott ffrreeee

tteeaamm ttrraappss aarr

zziinngg ddooeess oocccc

iivvee ccoonnddeennssaa

oouutt aannyy nneeeedd

errssee ffllooww tthhrroo

rraattee cchheecckk vvaa

mmppeerraattuurree aann

yy ooff ssaattuurraattee

ee ccoonnddeennssaattee

hheerree ccoonnddeenn

y aanndd

eezzee

rree

ccuurr..

aattee,,

dd ffoorr

oouugghh

aallvvee

nndd,,

dd

ee

nnssaattee

Page 101: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

MMaaiinntteennaannccee ooff tthhiiss ttyyppee ooff sstteeaamm ttrraapp pprreesseennttss ffeeww pprroobblleemmss,, aass tthhee iinntteerrnnaallss ccaann bbee

rreeppllaacceedd wwiitthhoouutt rreemmoovviinngg tthhee ttrraapp bbooddyy ffrroomm tthhee lliinnee..

TThhee ffllaasshh sstteeaamm pprroodduucceedd wwhheenneevveerr ccoonnddeennssaattee iiss ddiisscchhaarrggeedd ffrroomm aa hhiigghheerr ttoo aa lloowweerr

pprreessssuurree wwiillll tteenndd ttoo ccaauussee aann iinnccrreeaassee iinn bbaacckkpprreessssuurree iinn tthhee ccoonnddeennssaattee lliinnee.. TThhee

ccoooolliinngg lleegg aalllloowwss tthhee ccoonnddeennssaattee ttoo ccooooll ddoowwnn,, pprroodduucciinngg lleessss ffllaasshh sstteeaamm iinn tthhee

ccoonnddeennssaattee lliinnee aanndd tthhuuss hheellppiinngg ttoo rreedduuccee tthhee bbaacckkpprreessssuurree..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff tthhee bbiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraapp::

AAss ccoonnddeennssaattee iiss ddiisscchhaarrggeedd bbeellooww sstteeaamm tteemmppeerraattuurree,, wwaatteerrllooggggiinngg ooff tthhee sstteeaamm ssppaaccee

wwiillll ooccccuurr uunnlleessss tthhee sstteeaamm ttrraapp iiss ffiitttteedd aatt tthhee eenndd ooff aa lloonngg ccoooolliinngg lleegg,, ttyyppiiccaallllyy 11 -- 33 mm

ooff uunnllaaggggeedd ppiippee BBiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraappss aarree nnoott ssuuiittaabbllee ffoorr ffiittttiinngg ttoo pprroocceessss ppllaannttss wwhheerree

iimmmmeeddiiaattee ccoonnddeennssaattee rreemmoovvaall iiss vviittaall ffoorr mmaaxxiimmuumm oouuttppuutt ttoo bbee aacchhiieevveedd.. TThhiiss iiss

ppaarrttiiccuullaarrllyy rreelleevvaanntt oonn tteemmppeerraattuurree ccoonnttrroolllleedd ppllaannttss..

SSoommee bbiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraappss aarree vvuullnneerraabbllee ttoo bblloocckkaaggee ffrroomm ppiippee ddiirrtt dduuee ttoo llooww iinntteerrnnaall

ffllooww vveelloocciittiieess.. HHoowweevveerr,, ssoommee bbiimmeettaalllliicc ttrraappss hhaavvee ssppeecciiaallllyy sshhaappeedd vvaallvvee ttrriimmss tthhaatt

ccaappttuurree tthhee ddiisscchhaarrggee eenneerrggyy ttoo ooppeenn tthhee vvaallvvee mmoorree.. TThheessee tteenndd ttoo ggiivvee aann iinntteerrmmiitttteenntt

bbllaasstt ddiisscchhaarrggee cchhaarraacctteerriissttiicc rraatthheerr tthhaann aa ccoonnttiinnuuaall ddrriibbbbllee ddiisscchhaarrggee,, aanndd aass ssuucchh tteenndd

ttoo bbee sseellff--cclleeaanniinngg.. TThheessee vvaallvvee ttrriimmss aarree ssoommeettiimmeess rreeffeerrrreedd ttoo aass ddyynnaammiicc ccllaacckkss..

IIff tthhee bbiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraapp hhaass ttoo ddiisscchhaarrggee aaggaaiinnsstt aa ssiiggnniiffiiccaanntt bbaacckkpprreessssuurree,, tthhee

ccoonnddeennssaattee mmuusstt ccooooll ttoo aa lloowweerr tteemmppeerraattuurree tthhaann iiss nnoorrmmaallllyy rreeqquuiirreedd bbeeffoorree tthhee vvaallvvee

wwiillll ooppeenn.. AA 5500%% bbaacckkpprreessssuurree mmaayy ccaauussee uupp ttoo aa 5500°°CC ddrroopp iinn ddiisscchhaarrggee tteemmppeerraattuurree.. IItt

mmaayy bbee nneecceessssaarryy ttoo iinnccrreeaassee tthhee lleennggtthh ooff ccoooolliinngg lleegg ttoo mmeeeett tthhiiss ccoonnddiittiioonn..

BBiimmeettaalllliicc sstteeaamm ttrraappss ddoo nnoott rreessppoonndd qquuiicckkllyy ttoo cchhaannggeess iinn llooaadd oorr pprreessssuurree bbeeccaauussee tthhee

eelleemmeenntt iiss ssllooww ttoo rreeaacctt..

MMeecchhaanniiccaall  SStteeaamm  TTrraappss//BBaallll  ffllooaatt  sstteeaamm  ttrraapp 

  TThhee  bbaallll   ffllooaatt   ttyyppee   ttrraapp  ooppeerraatteess  bbyy   sseennssiinngg   tthhee  ddiiffffeerreennccee   iinn  ddeennssiittyy  bbeettwweeeenn   sstteeaamm  aanndd  ccoonnddeennssaattee..  

CCoonnddeennssaattee   rreeaacchhiinngg   tthhee   ttrraapp  wwiillll  ccaauussee   tthhee  bbaallll   ffllooaatt   ttoo   rriissee,,   lliiffttiinngg   tthhee  vvaallvvee  ooffff   iittss   sseeaatt  aanndd   rreelleeaassiinngg  

ccoonnddeennssaattee..   AAss  ccaann  bbee  sseeeenn,,  tthhee  vvaallvvee   iiss  aallwwaayyss   ffllooooddeedd  aanndd  nneeiitthheerr  sstteeaamm  nnoorr  aaiirr  wwiillll  ppaassss  tthhrroouugghh   iitt,,  

ssoo  eeaarrllyy  ttrraappss  ooff  tthhiiss  kkiinndd  wweerree  vveenntteedd  uussiinngg  aa  mmaannuuaallllyy  ooppeerraatteedd  ccoocckk  aatt  tthhee  ttoopp  ooff  tthhee  bbooddyy.. 

Page 102: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee  aauuttoomm

aanndd   iiss   lloocc

cclloosseedd  uunn

bbyy  rreedduucciin

  TThhee   tthheerr

ccoolldd   ssttaarrtt

pprreesseenntt  iinn

HHoowweevvee

aanndd tthhee mm

ttrraapp vveerryy

IInn mmaannyy

ccoonnddeennssaa

AAddvvaannttaa

TT

cchh

ssuu

nn

aauu

FFiigg

mmaattiicc  aaiirr  vveenntt

ccaatteedd   iinn   tthhee   ss

nttiill  aaiirr  oorr  ootthhee

nngg  tthhee  tteemmppee

mmoossttaattiicc   aaiirr  

tt‐‐uupp..  IInn   tthhee   p

nn  tthhee  ssyysstteemm.. 

eerr,, iinn mmooddeerrnn

mmooddeerrnn wweelldd

yy rroobbuusstt aanndd r

wwaayyss tthhee fflloo

aattee aass ssoooonn aa

aaggeess ooff tthhee ffl

TThhee ttrraapp ccoonntt

hhooiiccee ffoorr aapppp

uurrffaaccee aavvaaiillaa

noott aaffffeecctteedd bb

uuttoommaattiicc aaiirr

uurree 6699 ffllooaatt

tt  uusseess  tthhee  ssaam

sstteeaamm   ssppaaccee  

eerr  nnoonn‐‐ccoonnddee

eerraattuurree  ooff  tthhee

vveenntt   ooffffeerrss   tt

ppaasstt,,   tthhee   tthhee

 EEvveenn  tthhee  bbaall

nn ffllooaatt ttrraappss t

ddiinngg tteecchhnniiqquu

rreelliiaabbllee iinn ww

ooaatt--tthheerrmmoosstta

aass iitt iiss ffoorrmmee

ffllooaatt--tthheerrmmoo

ttiinnuuoouussllyy ddiiss

pplliiccaattiioonnss ww

aabbllee.. IItt iiss aabbll

bbyy wwiiddee aanndd

vveenntt iiss ffiitttteedd

tt ttrraapp wwiitthh aa

mmee  bbaallaanncceedd

aabboovvee   tthhee  ccoo

ennssaabbllee  ggaasseess

ee  aaiirr//sstteeaamm  mm

tthhee   aaddddeedd   bbee

eerrmmoossttaattiicc   aaii

ll  ccoouulldd  bbee  ddaa

tthhee aaiirr vveenntt i

uueess uusseedd oonn t

wwaatteerr hhaammmmee

aattiicc ttrraapp iiss tthh

edd,, rreeggaarrddlleesss

oossttaattiicc sstteeaamm

sscchhaarrggeess ccoonn

whheerree tthhee rraattee

llee ttoo hhaannddllee

ssuuddddeenn fflluucctt

dd,, tthhee ttrraapp iiss

aaiirr ccoocckk aanndd

pprreessssuurree  ccaapp

oonnddeennssaattee   lleevv

 aaccccuummuullaattee 

mmiixxttuurree.. 

eenneeffiitt   ooff   ssiiggnn

rr   vveenntt   wwaass   aa

mmaaggeedd  iiff  tthhee

iiss aa ccoommppaacctt

tthhee bbaallll mmaakk

eerr ssiittuuaattiioonnss..

hhee cclloosseesstt ttoo

ss ooff cchhaannggeess

mm ttrraapp

nnddeennssaattee aatt sstt

ee ooff hheeaatt ttrraann

hheeaavvyy oorr lliigg

ttuuaattiioonnss ooff pp

ss aabbllee ttoo ddiisscc

dd tthheerrmmoossttaa

ppssuullee  eelleemmeenn

vveell..  AAfftteerr   rreellee

dduurriinngg  nnoorrmma

niiffiiccaannttllyy   iinnccrre

aa   ppooiinntt   ooff   wwe

wwaatteerr  hhaammmm

tt,, vveerryy rroobbuuss

kkeess tthhee ccoommpp

.

oo aann iiddeeaall ssttee

ss iinn sstteeaamm pprr

tteeaamm tteemmppeerr

nnssffeerr iiss hhiigghh

gghhtt ccoonnddeennssaa

pprreessssuurree oorr ffll

cchhaarrggee aaiirr ffrree

aattiicc aaiirr vveenntt

ntt  aass  aa  tthheerrmmoo

eeaassiinngg   tthhee   iinn

aall  rruunnnniinngg  aann

eeaassiinngg   ccoonnddee

eeaakknneessss   iiff   ww

mmeerr  wwaass  sseevveerr

sstt,, aallll ssttaaiinnllee

pplleettee ffllooaatt--tthh

eeaamm ttrraapp.. IItt ww

rreessssuurree..

rraattuurree.. TThhiiss m

ffoorr tthhee aarreeaa

aattee llooaaddss eeqquu

ffllooww rraattee.. AAss

eeeellyy.. IItt hhaass aa

tt

oossttaattiicc  sstteeaamm

iittiiaall  aaiirr,,   iitt   rreem

nndd  ccaauussee   iitt  ttoo

eennssaattee   ccaappaacci

wwaatteerr   hhaammmmee

rree.. 

eessss sstteeeell ccaappss

hheerrmmoossttaattiicc ss

wwiillll ddiisscchhaarrgg

mmaakkeess iitt tthhee

a ooff hheeaattiinngg

uuaallllyy wweellll aann

ss lloonngg aass aann

aa llaarrggee ccaappaacc

mm  ttrraapp,,  

mmaaiinnss  

o  ooppeenn  

iittyy   oonn  

err   wwaass  

ssuulleess,,

sstteeaamm

ggee

ee ffiirrsstt

ndd iiss

cciittyy

Page 103: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

ffoorr iittss ssiizzee.. TThhee vveerrssiioonnss wwhhiicchh hhaavvee aa sstteeaamm lloocckk rreelleeaassee vvaallvvee aarree tthhee oonnllyy ttyyppee ooff ttrraapp

eennttiirreellyy ssuuiittaabbllee ffoorr uussee wwhheerree sstteeaamm lloocckkiinngg ccaann ooccccuurr.. IItt iiss rreessiissttaanntt ttoo wwaatteerr hhaammmmeerr..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff tthhee ffllooaatt--tthheerrmmoossttaattiicc sstteeaamm ttrraapp

AAlltthhoouugghh lleessss ssuusscceeppttiibbllee tthhaann tthhee iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraapp,, tthhee ffllooaatt ttyyppee ttrraapp ccaann bbee

ddaammaaggeedd bbyy sseevveerree ffrreeeezziinngg aanndd tthhee bbooddyy sshhoouulldd bbee wweellll llaaggggeedd,, aanndd // oorr ccoommpplleemmeenntteedd

wwiitthh aa ssmmaallll ssuupppplleemmeennttaarryy tthheerrmmoossttaattiicc ddrraaiinn ttrraapp,, iiff iitt iiss ttoo bbee ffiitttteedd iinn aann eexxppoosseedd

ppoossiittiioonn..

AAss wwiitthh aallll mmeecchhaanniiccaall ttyyppee ttrraappss,, ddiiffffeerreenntt iinntteerrnnaallss aarree rreeqquuiirreedd ttoo aallllooww ooppeerraattiioonn oovveerr

vvaarryyiinngg pprreessssuurree rraannggeess.. TTrraappss ooppeerraattiinngg oonn hhiigghheerr ddiiffffeerreennttiiaall pprreessssuurreess hhaavvee ssmmaalllleerr

oorriiffiicceess ttoo bbaallaannccee tthhee bbuuooyyaannccyy ooff tthhee ffllooaatt..

  

IInnvveerrtteedd bbuucckkeett sstteeaamm ttrraapp

AAss iittss nnaammee iimmpplliieess,, tthhee mmeecchhaanniissmm ccoonnssiissttss ooff aann iinnvveerrtteedd bbuucckkeett wwhhiicchh iiss aattttaacchheedd bbyy aa lleevveerr ttoo

aa vvaallvvee.. AAnn eesssseennttiiaall ppaarrtt ooff tthhee ttrraapp iiss tthhee ssmmaallll aaiirr vveenntt hhoollee iinn tthhee ttoopp ooff tthhee bbuucckkeett.. IInn ((ii)) tthhee

bbuucckkeett hhaannggss ddoowwnn,, ppuulllliinngg tthhee vvaallvvee ooffff iittss sseeaatt.. CCoonnddeennssaattee fflloowwss uunnddeerr tthhee bboottttoomm ooff tthhee

bbuucckkeett ffiilllliinngg tthhee bbooddyy aanndd fflloowwiinngg aawwaayy tthhrroouugghh tthhee oouuttlleett.. IInn ((iiii)) tthhee aarrrriivvaall ooff sstteeaamm ccaauusseess tthhee

bbuucckkeett ttoo bbeeccoommee bbuuooyyaanntt,, iitt tthheenn rriisseess aanndd sshhuuttss tthhee oouuttlleett.. IInn ((iiiiii)) tthhee ttrraapp rreemmaaiinnss sshhuutt uunnttiill tthhee

sstteeaamm iinn tthhee bbuucckkeett hhaass ccoonnddeennsseedd oorr bbuubbbblleedd tthhrroouugghh tthhee vveenntt hhoollee ttoo tthhee ttoopp ooff tthhee ttrraapp bbooddyy.. IItt

wwiillll tthheenn ssiinnkk,, ppuulllliinngg tthhee mmaaiinn vvaallvvee ooffff iittss sseeaatt.. AAccccuummuullaatteedd ccoonnddeennssaattee iiss rreelleeaasseedd aanndd tthhee

ccyyccllee iiss rreeppeeaatteedd.. IInn ((iiii)),, aaiirr rreeaacchhiinngg tthhee ttrraapp aatt ssttaarrtt--uupp wwiillll aallssoo ggiivvee tthhee bbuucckkeett bbuuooyyaannccyy aanndd

cclloossee tthhee vvaallvvee.. TThhee bbuucckkeett vveenntt hhoollee iiss eesssseennttiiaall ttoo aallllooww aaiirr ttoo eessccaappee iinnttoo tthhee ttoopp ooff tthhee ttrraapp ffoorr

eevveennttuuaall ddiisscchhaarrggee tthhrroouugghh tthhee mmaaiinn vvaallvvee sseeaatt TThhee hhoollee,, aanndd tthhee pprreessssuurree ddiiffffeerreennttiiaall,, aarree ssmmaallll

ssoo tthhee ttrraapp iiss rreellaattiivveellyy ssllooww aatt vveennttiinngg aaiirr.. AAtt tthhee ssaammee ttiimmee iitt mmuusstt ppaassss ((aanndd tthheerreeffoorree wwaassttee)) aa

cceerrttaaiinn aammoouunntt ooff sstteeaamm ffoorr tthhee ttrraapp ttoo ooppeerraattee oonnccee tthhee aaiirr hhaass cclleeaarreedd.. AA ppaarraalllleell aaiirr vveenntt ffiitttteedd

oouuttssiiddee tthhee ttrraapp wwiillll rreedduuccee ssttaarrtt--uupp ttiimmeess.. 

Page 104: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AAddvvaannttaa

TThhee iinnvvee

sstteeaamm ttrraa

sstteeaamm lliinn

ssaaffeerr oonn tt

DDiissaaddvvaann

TThhee ssmmaall

aaiirr vveerryy

nnoorrmmaall oo

TThheerree sshh

bbuucckkeett.. II

aaggeess ooff tthhee iinn

eerrtteedd bbuucckkeett

aapp,, iitt hhaass aa g

nneess wwiitthh tthhee

tthhoossee aapppplliicca

nnttaaggeess ooff tthh

llll ssiizzee ooff tthhee

sslloowwllyy.. TThhee

ooppeerraattiioonn..

hhoouulldd aallwwaayyss

IIff tthhee ttrraapp lloo

FFiigguu

nnvveerrtteedd bbuucc

t sstteeaamm ttrraapp cc

ggoooodd ttoolleerraann

aaddddiittiioonn ooff

aattiioonnss tthhaatt rree

hhee iinnvveerrtteedd bb

ee hhoollee iinn tthhee

ee hhoollee ccaannnnoo

ss bbee eennoouugghh

oosseess tthhiiss wwaatt

uurree 7700 IInnvveerr

cckkeett sstteeaamm tt

ccaann bbee mmaaddee

nnccee ttoo wwaatteerr

aa cchheecckk vvaallvv

eeqquuiirree tthhiiss ffee

bbuucckkeett sstteeaamm

ttoopp ooff tthhee bbu

oott bbee eennllaarrggee

hh wwaatteerr iinn tthh

tteerr sseeaall,, sstteeaa

rrtteedd bbuucckkeett

ttrraapp::

ee ttoo wwiitthhssttaann

rr hhaammmmeerr ccoo

vvee oonn tthhee iinn

ffeeaattuurree,, ffoorr eexx

mm ttrraapp

uucckkeett mmeeaannss

eedd,, aass sstteeaamm

hhee ttrraapp bbooddy

aamm ccaann bbee ww

tt sstteeaamm ttrraapp

nndd hhiigghh pprreessss

oonnddiittiioonnss.. It

nnlleett.. FFaaiilluurree m

xxaammppllee ttuurrbb

ss tthhaatt tthhiiss ttyyp

mm wwoouulldd ppaassss

dyy ttoo aacctt aass

wwaasstteedd tthhrroouug

pp

ssuurreess lliikkee aa ff

ccaann bbee uusseedd

mmooddee iiss uussuu

biinnee ddrraaiinnss..

yppee ooff ttrraapp ccaa

ss tthhrroouugghh ttoo

aa sseeaall aarroouun

ugghh tthhee oouuttllee

ffllooaatt--tthheerrmmoo

dd oonn ssuuppeerrhh

uuaallllyy ooppeenn,, ss

aann oonnllyy ddiisscchh

oooo qquuiicckkllyy dd

unndd tthhee lliipp oo

eett vvaallvvee.. TThhii

ossttaattiicc

hheeaatteedd

ssoo iitt’’ss

hhaarrggee

dduurriinngg

ooff tthhee

iiss ccaann

Page 105: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

oofftteenn hhaappppeenn oonn aapppplliiccaattiioonnss wwhheerree tthheerree iiss aa ssuuddddeenn ddrroopp iinn sstteeaamm pprreessssuurree,, ccaauussiinngg ssoommee ooff tthhee

ccoonnddeennssaattee iinn tthhee ttrraapp bbooddyy ttoo ''ffllaasshh'' iinnttoo sstteeaamm.. TThhee bbuucckkeett lloosseess iittss bbuuooyyaannccyy aanndd ssiinnkkss,,

aalllloowwiinngg lliivvee sstteeaamm ttoo ppaassss tthhrroouugghh tthhee ttrraapp oorriiffiiccee.. OOnnllyy iiff ssuuffffiicciieenntt ccoonnddeennssaattee rreeaacchheess tthhee ttrraapp

wwiillll tthhee wwaatteerr sseeaall ffoorrmm aaggaaiinn,, aanndd pprreevveenntt sstteeaamm wwaassttaaggee..

IIff aann iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraapp iiss uusseedd oonn aann aapppplliiccaattiioonn wwhheerree pprreessssuurree fflluuccttuuaattiioonn ooff tthhee ppllaanntt

ccaann bbee eexxppeecctteedd,, aa cchheecckk vvaallvvee sshhoouulldd bbee ffiitttteedd oonn tthhee iinnlleett lliinnee iinn ffrroonntt ooff tthhee ttrraapp.. SStteeaamm

aanndd wwaatteerr aarree ffrreeee ttoo ffllooww iinn tthhee ddiirreeccttiioonn iinnddiiccaatteedd,, wwhhiillee rreevveerrssee ffllooww iiss iimmppoossssiibbllee aass

tthhee cchheecckk vvaallvvee wwoouulldd bbee ffoorrcceedd oonnttoo iittss sseeaatt..

TThhee hhiigghheerr tteemmppeerraattuurree ooff ssuuppeerrhheeaatteedd sstteeaamm iiss lliikkeellyy ttoo ccaauussee aann iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraapp ttoo

lloossee iittss wwaatteerr sseeaall.. AA cchheecckk vvaallvvee iinn ffrroonntt ooff tthhee ttrraapp sshhoouulldd bbee rreeggaarrddeedd aass eesssseennttiiaall

uunnddeerr ssuucchh ccoonnddiittiioonnss.. SSoommee iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraappss aarree mmaannuuffaaccttuurreedd wwiitthh aann iinntteeggrraall

cchheecckk vvaallvvee aass ssttaannddaarrdd..

TThhee iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraapp iiss lliikkeellyy ttoo ssuuffffeerr ddaammaaggee ffrroomm ffrreeeezziinngg iiff iinnssttaalllleedd iinn aann

eexxppoosseedd ppoossiittiioonn wwiitthh ssuubb--zzeerroo aammbbiieenntt ccoonnddiittiioonnss.. AAss wwiitthh ootthheerr ttyyppeess ooff mmeecchhaanniiccaall

ttrraappss,, ssuuiittaabbllee llaaggggiinngg ccaann oovveerrccoommee tthhiiss pprroobblleemm iiff ccoonnddiittiioonnss aarree nnoott ttoooo sseevveerree.. IIff

aammbbiieenntt ccoonnddiittiioonnss wweellll bbeellooww zzeerroo aarree ttoo bbee eexxppeecctteedd,, tthheenn iitt mmaayy bbee pprruuddeenntt ttoo ccoonnssiiddeerr

aa mmoorree rroobbuusstt ttyyppee ooff ttrraapp ttoo ddoo tthhee jjoobb.. IInn tthhee ccaassee ooff mmaaiinnss ddrraaiinnaaggee,, aa tthheerrmmooddyynnaammiicc

ttrraapp wwoouulldd bbee tthhee ffiirrsstt cchhooiiccee..

  

TThheerrmmooddyynnaammiicc SStteeaamm TTrraappss

TTrraaddiittiioonnaall  tthheerrmmooddyynnaammiicc  sstteeaamm  ttrraapp  TThhee  tthheerrmmooddyynnaammiicc  ttrraapp   iiss  aann  eexxttrreemmeellyy  rroobbuusstt  sstteeaamm  ttrraapp  wwiitthh  

aa   ssiimmppllee  mmooddee   ooff   ooppeerraattiioonn..   TThhee   ttrraapp   ooppeerraatteess   bbyy  mmeeaannss   ooff   tthhee   ddyynnaammiicc   eeffffeecctt   ooff   ffllaasshh   sstteeaamm   aass   iitt  

ppaasssseess  tthhrroouugghh  tthhee  ttrraapp,,   TThhee  oonnllyy  mmoovviinngg  ppaarrtt  iiss  tthhee  ddiisscc  aabboovvee  tthhee  ffllaatt  ffaaccee  iinnssiiddee  tthhee  ccoonnttrrooll  cchhaammbbeerr  

oorr   ccaapp..   OOnn   ssttaarrtt‐‐uupp,,   iinnccoommiinngg   pprreessssuurree   rraaiisseess   tthhee   ddiisscc,,   aanndd   ccooooll   ccoonnddeennssaattee   pplluuss   aaiirr   iiss   iimmmmeeddiiaatteellyy  

ddiisscchhaarrggeedd   ffrroomm   tthhee   iinnnneerr   rriinngg,,   uunnddeerr   tthhee   ddiisscc,,   aanndd   oouutt   tthhrroouugghh   tthhrreeee   ppeerriipphheerraall   oouuttlleettss..     HHoott  

ccoonnddeennssaattee   fflloowwiinngg   tthhrroouugghh   tthhee   iinnlleett   ppaassssaaggee   iinnttoo   tthhee   cchhaammbbeerr  uunnddeerr   tthhee  ddiisscc  ddrrooppss   iinn  pprreessssuurree   aanndd  

rreelleeaasseess   ffllaasshh   sstteeaamm  mmoovviinngg   aatt  hhiigghh   vveelloocciittyy..   TThhiiss  hhiigghh   vveelloocciittyy   ccrreeaatteess   aa   llooww  pprreessssuurree   aarreeaa  uunnddeerr   tthhee  

ddiisscc,,  ddrraawwiinngg  iitt  ttoowwaarrddss  iittss  sseeaatt 

Page 106: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AA

ffoo

rrii

aabb

iinn

HH

ggr

EE

TT

TThhee rraattee

cclloosseedd ffoo

wweett,, aanndd

oonnttoo tthhee t

AA

TT

aadd

AAtt tthhee ssaammee t

oorrcciinngg iitt ddoo

iinnggss.. AAtt tthhiiss

bboovvee tthhee ddiiss

nnnneerr rriinngg..

HHoowweevveerr,, tthhee

rreeaatteerr ssuurrffaacc

EEvveennttuuaallllyy tthh

TThhee ddiisscc iiss rraa

ooff ooppeerraattiioonn

oorr bbeettwweeeenn 22

wwiinnddyy llooccaatt

ttoopp ooff tthhee ttrraa

AAddvvaannttaaggeess oo

TThheerrmmooddyynnaamm

ddjjuussttmmeenntt oorr

ttiimmee,, tthhee ffllaa

wwnn aaggaaiinnsstt

ss ppooiinntt,, tthhee

sscc eeqquuaallss tthh

ee ttoopp ooff tthhee

ccee aarreeaa..

hhee ttrraappppeedd pprr

aaiisseedd bbyy tthhee nn

nn ddeeppeennddss oonn

2200 aanndd 4400 ssee

ttiioonn,, tthhee rraattee

aapp..

FF

ooff tthhee tthheerrmmoo

mmiicc ttrraappss cc

rr cchhaannggee ooff ii

aasshh sstteeaamm pprr

tthhee iinnccoommiinn

ffllaasshh sstteeaamm

hhee pprreessssuurree bb

ddiisscc iiss ssuubbjje

rreessssuurree iinn tthh

nnooww hhiigghheerr cc

nn sstteeaamm tteemmpp

eeccoonnddss.. IIff tthh

ee ooff ooppeenniinngg

FFiigguurree 7711 TT

ooddyynnaammiicc ssttee

ccaann ooppeerraattee

iinntteerrnnaallss..

rreessssuurree bbuuiilldd

nngg ccoonnddeennssaa

m iiss ttrraappppeedd

bbeeiinngg aapppplliiee

eecctt ttoo aa ggrreeaa

hhee uuppppeerr cchhaa

ccoonnddeennssaattee pp

ppeerraattuurree aanndd

hhee ttrraapp ooppeenn

gg ccaann bbee ssllooww

Thheerrmmooddyynnaa

eeaamm ttrraapp

aaccrroossss tthhee

ddss uupp iinnssiiddee

aattee uunnttiill iitt ss

iinn tthhee uuppppee

eedd ttoo tthhee uunn

aatteerr ffoorrccee tthh

aammbbeerr ffaallllss aa

pprreessssuurree aanndd

dd aammbbiieenntt ccoon

nnss ttoooo ffrreeqquuee

wweedd bbyy ssiimmpp

aammiicc sstteeaamm t

eeiirr eennttiirree ww

tthhee cchhaammbbee

sseeaattss oonn tthhee

eerr cchhaammbbeerr,,

nnddeerrssiiddee ooff tt

hhaann tthhee uunnddee

aass tthhee ffllaasshh ss

dd tthhee ccyyccllee rree

nnddiittiioonnss.. MMoo

eennttllyy,, ppeerrhhaap

ppllyy ffiittttiinngg aann

ttrraapp

wwoorrkkiinngg rraann

eerr aabboovvee tthhee

ee iinnnneerr aanndd

aanndd tthhee pprree

tthhee ddiisscc ffrroomm

eerrssiiddee,, aass iitt

sstteeaamm ccoonnddee

eeppeeaattss..

oosstt ttrraappss wwiill

aappss dduuee ttoo aa

nn iinnssuullaattiinngg c

nnggee wwiitthhoouutt

ddiisscc,,

oouutteerr

eessssuurree

mm tthhee

hhaass aa

eennsseess..

lll ssttaayy

ccoolldd,,

ccoovveerr

tt aannyy

Page 107: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThheeyy aarree ccoommppaacctt,, ssiimmppllee,, lliigghhttwweeiigghhtt aanndd hhaavvee aa llaarrggee ccoonnddeennssaattee ccaappaacciittyy ffoorr tthheeiirr ssiizzee

TThheerrmmooddyynnaammiicc ttrraappss ccaann bbee uusseedd oonn hhiigghh pprreessssuurree aanndd ssuuppeerrhheeaatteedd sstteeaamm aanndd aarree nnoott

aaffffeecctteedd bbyy wwaatteerrhhaammmmeerr oorr vviibbrraattiioonn.. TThhee aallll ssttaaiinnlleessss sstteeeell ccoonnssttrruuccttiioonn ooffffeerrss aa hhiigghh

ddeeggrreeee ooff rreessiissttaannccee ttoo ccoorrrroossiivvee ccoonnddeennssaattee..

TThheerrmmooddyynnaammiicc ttrraappss aarree nnoott ddaammaaggeedd bbyy ffrreeeezziinngg aanndd aarree uunnlliikkeellyy ttoo ffrreeeezzee iiff iinnssttaalllleedd

wwiitthh tthhee ddiisscc iinn aa vveerrttiiccaall ppllaannee aanndd ddiisscchhaarrggiinngg ffrreeeellyy ttoo aattmmoosspphheerree.. HHoowweevveerr,,

ooppeerraattiioonn iinn tthhiiss ppoossiittiioonn mmaayy rreessuulltt iinn wweeaarr ooff tthhee ddiisscc eeddggee..

AAss tthhee ddiisscc iiss tthhee oonnllyy mmoovviinngg ppaarrtt,, mmaaiinntteennaannccee ccaann eeaassiillyy bbee ccaarrrriieedd oouutt wwiitthhoouutt

rreemmoovviinngg tthhee ttrraapp ffrroomm tthhee lliinnee..

TThhee aauuddiibbllee ''cclliicckk'' wwhhiicchh ooccccuurrss aass tthhee ttrraapp ooppeennss aanndd cclloosseess mmaakkeess ttrraapp tteessttiinngg vveerryy

ssttrraaiigghhtt ffoorrwwaarrdd..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff tthhee tthheerrmmooddyynnaammiicc sstteeaamm ttrraapp

TThheerrmmooddyynnaammiicc sstteeaamm ttrraappss wwiillll nnoott wwoorrkk ppoossiittiivveellyy oonn vveerryy llooww ddiiffffeerreennttiiaall pprreessssuurreess,, aass tthhee

vveelloocciittyy ooff ffllooww aaccrroossss tthhee uunnddeerrssiiddee ooff tthhee ddiisscc iiss iinnssuuffffiicciieenntt ffoorr lloowweerr pprreessssuurree ttoo ooccccuurr.. TThheeyy

aarree ssuubbjjeecctteedd ttoo aa mmiinniimmuumm iinnlleett pprreessssuurree ((ttyyppiiccaallllyy 00..2255 bbaarr gg)) bbuutt ccaann wwiitthhssttaanndd aa mmaaxxiimmuumm

bbaacckkpprreessssuurree ooff 8800%% ooff tthhee iinnlleett pprreessssuurree..

TThheerrmmooddyynnaammiicc ttrraappss ccaann ddiisscchhaarrggee aa llaarrggee aammoouunntt ooff aaiirr oonn ''ssttaarrtt--uupp'' iiff tthhee iinnlleett pprreessssuurree

bbuuiillddss uupp sslloowwllyy.. HHoowweevveerr,, rraappiidd pprreessssuurree bbuuiilldd--uupp wwiillll ccaauussee hhiigghh vveelloocciittyy aaiirr ttoo sshhuutt

tthhee ttrraapp iinn tthhee ssaammee wwaayy aass sstteeaamm,, aanndd iitt wwiillll ''aaiirr--bbiinndd''.. IInn tthhiiss ccaassee aa sseeppaarraattee

tthheerrmmoossttaattiicc aaiirr vveenntt ccaann bbee ffiitttteedd iinn ppaarraalllleell wwiitthh tthhee ttrraapp.. MMooddeerrnn tthheerrmmooddyynnaammiicc sstteeaamm

ttrraappss ccaann hhaavvee aann iinnbbuuiilltt aannttii--aaiirr--bbiinnddiinngg ddiisscc wwhhiicchh pprreevveennttss aaiirr pprreessssuurree bbuuiillddiinngg uupp oonn

ttoopp ooff tthhee ddiisscc aanndd aalllloowwss aaiirr ttoo eessccaappee,,

TThhee ddiisscchhaarrggee ooff tthhee ttrraapp ccaann bbee nnooiissyy aanndd tthhiiss ffaaccttoorr mmaayy pprroohhiibbiitt tthhee uussee ooff aa

tthheerrmmooddyynnaammiicc ttrraapp iinn ssoommee llooccaattiioonnss,, ee..gg.. oouuttssiiddee aa hhoossppiittaall wwaarrdd oorr ooppeerraattiinngg tthheeaattrree..

IIff tthhiiss iiss aa pprroobblleemm,, iitt ccaann eeaassiillyy bbee ffiitttteedd wwiitthh aa ddiiffffuusseerr wwhhiicchh ccoonnssiiddeerraabbllyy rreedduucceess tthhee

ddiisscchhaarrggee nnooiissee..

CCaarree sshhoouulldd bbee ttaakkeenn nnoott ttoo oovveerrssiizzee aa tthheerrmmooddyynnaammiicc ttrraapp aass tthhiiss ccaann iinnccrreeaassee ccyyccllee ttiimmeess aanndd

iinndduuccee wweeaarr.. MMaaiinnss ddrraaiinnaaggee aapppplliiccaattiioonnss oofftteenn oonnllyy nneeeedd ttoo bbee ffiitttteedd wwiitthh llooww ccaappaacciittyy vveerrssiioonnss,,

pprroovviiddiinngg pprrooppeerr ccoonnssiiddeerraattiioonn iiss ggiivveenn ttoo ssiittiinngg tthhee ddrraaiinn ppoocckkeettss ccoorrrreeccttllyy..

IImmppuullssee sstteeaamm ttrraapp

Page 108: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee iimmppuullssee ttrraapp ccoonnssiissttss ooff aa hhoollllooww ppiissttoonn ((AA)) wwiitthh aa ppiissttoonn ddiisscc ((BB)) wwoorrkkiinngg iinnssiiddee aa

ttaappeerreedd ppiissttoonn ((CC)) wwhhiicchh aaccttss aass aa gguuiiddee.. AAtt ''ssttaarrtt--uupp'' tthhee mmaaiinn vvaallvvee ((DD)) rreessttss oonn tthhee sseeaatt

((EE)) lleeaavviinngg aa ppaassssaaggee ooff ffllooww tthhrroouugghh tthhee cclleeaarraannccee bbeettwweeeenn ppiissttoonn aanndd ccyylliinnddeerr aanndd hhoollee

((FF)) aatt tthhee ttoopp ooff tthhee ppiissttoonn..

IInnccrreeaassiinngg ffllooww ooff aaiirr aanndd ccoonnddeennssaattee wwiillll aacctt oonn tthhee ppiissttoonn ddiisscc aanndd lliifftt tthhee mmaaiinn vvaallvvee

ooffff iittss sseeaatt ttoo ggiivvee iinnccrreeaasseedd ffllooww..

SSoommee ccoonnddeennssaattee wwiillll aallssoo ffllooww tthhrroouugghh tthhee ggaapp bbeettwweeeenn tthhee ppiissttoonn aanndd ddiisscc,, tthhrroouugghh EE

aanndd aawwaayy ttoo tthhee ttrraapp oouuttlleett..

AAss tthhee ccoonnddeennssaattee aapppprrooaacchheess sstteeaamm tteemmppeerraattuurree ssoommee ooff iitt ffllaasshheess ttoo sstteeaamm aass iitt ppaasssseess

tthhrroouugghh tthhee ggaapp.. AAlltthhoouugghh tthhiiss iiss bblleedd aawwaayy tthhrroouugghh hhoollee FF iitt ddooeess ccrreeaattee aann iinntteerrmmeeddiiaattee

pprreessssuurree oovveerr tthhee ppiissttoonn,, wwhhiicchh eeffffeeccttiivveellyy ppoossiittiioonnss tthhee mmaaiinn vvaallvvee ttoo mmeeeett tthhee llooaadd.. TThhee

ttrraapp ccaann bbee aaddjjuusstteedd bbyy mmoovviinngg tthhee ppoossiittiioonn ooff ppiissttoonn ((BB)) rreellaattiivvee ttoo tthhee sseeaatt,, bbuutt tthhee ttrraapp

iiss aaffffeecctteedd bbyy ssiiggnniiffiiccaanntt bbaacckkpprreessssuurree.. IItt hhaass aa ssuubbssttaannttiiaall ccaappaacciittyy,, bbeeaarriinngg iinn mmiinndd iittss

ssmmaallll ssiizzee.. CCoonnvveerrsseellyy,, tthhee ttrraapp iiss uunnaabbllee ttoo ggiivvee ccoommpplleettee sshhuutt--ooffff aanndd wwiillll ppaassss sstteeaamm

oonn vveerryy lliigghhtt llooaaddss.. TThhee mmaaiinn pprroobblleemm hhoowweevveerr iiss tthhee ffiinnee cclleeaarraannccee bbeettwweeeenn tthhee ppiissttoonn

aanndd ccyylliinnddeerr.. TThhiiss iiss rreeaaddiillyy aaffffeecctteedd bbyy tthhee ddiirrtt nnoorrmmaallllyy ffoouunndd iinn aa sstteeaamm ssyysstteemm..

TThhee uussee ooff iimmppuullssee ttrraappss iiss rreellaattiivveellyy lliimmiitteedd ssoo tthheeyy aarree nnoott ccoonnssiiddeerreedd iinn ssoommee ssuubbsseeqquueenntt

sseeccttiioonnss ooff tthhiiss MMoodduullee..

AAddvvaannttaaggeess ooff tthhee iimmppuullssee sstteeaamm ttrraapp

IImmppuullssee ttrraappss hhaavvee aa ssuubbssttaannttiiaall ccoonnddeennssaattee hhaannddlliinngg ccaappaacciittyy ffoorr tthheeiirr ssiizzee..

TThheeyy wwiillll wwoorrkk oovveerr aa wwiiddee rraannggee ooff sstteeaamm pprreessssuurreess wwiitthhoouutt aannyy cchhaannggee iinn vvaallvvee ssiizzee

aanndd ccaann bbee uusseedd oonn hhiigghh pprreessssuurree aanndd ssuuppeerrhheeaatteedd sstteeaamm..

TThheeyy aarree ggoooodd aatt vveennttiinngg aaiirr aanndd ccaannnnoott ''aaiirr--bbiinndd''..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff tthhee iimmppuullssee sstteeaamm ttrraapp

IImmppuullssee ttrraappss ccaannnnoott ggiivvee aa ddeeaadd ttiigghhtt sshhuutt--ooffff aanndd wwiillll bbllooww sstteeaamm oonn vveerryy lliigghhtt llooaaddss..

TThheeyy aarree eeaassiillyy aaffffeecctteedd bbyy aannyy ddiirrtt wwhhiicchh eenntteerrss tthhee ttrraapp bbooddyy dduuee ttoo tthhee eexxttrreemmeellyy ssmmaallll

cclleeaarraannccee bbeettwweeeenn tthhee ppiissttoonn aanndd tthhee ccyylliinnddeerr..

TThhee ttrraappss ccaann ppuullssaattee oonn lliigghhtt llooaadd ccaauussiinngg nnooiissee,, wwaatteerrhhaammmmeerr aanndd eevveenn mmeecchhaanniiccaall

ddaammaaggee ttoo tthhee vvaallvvee iittsseellff..

TThheeyy wwiillll nnoott wwoorrkk aaggaaiinnsstt aa bbaacckkpprreessssuurree wwhhiicchh eexxcceeeeddss 4400%% ooff tthhee iinnlleett pprreessssuurree..

LLaabbyyrriinntthh sstteeaamm ttrraapp

Page 109: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

IItt ccoonnssiissttss ooff aa sseerriieess ooff bbaafffflleess wwhhiicchh ccaann bbee aaddjjuusstteedd bbyy mmeeaannss ooff aa hhaannddwwhheeeell..

HHoott ccoonnddeennssaattee ppaassssiinngg bbeettwweeeenn tthhee ffiirrsstt bbaaffffllee aanndd tthhee ttrraapp bbooddyy iiss ssuubbjjeecctt ttoo aa ddrroopp iinn

pprreessssuurree aanndd ssoommee ooff iitt ''ffllaasshheess'' ttoo sstteeaamm..

TThhee ssppaaccee aarroouunndd tthhee nneexxtt bbaaffffllee hhaass ttoo ccooppee wwiitthh aann iinnccrreeaasseedd vvoolluummee ooff hhoott ccoonnddeennssaattee

aanndd pprreevveennttss tthhee eessccaappee ooff lliivvee sstteeaamm..

TThhee bbaaffffllee ppllaatteess ccaann bbee mmoovveedd eeiitthheerr iinn oorr oouutt uussiinngg tthhee hhaannddwwhheeeell,, wwhhiicchh aalltteerrss tthheeiirr

ppoossiittiioonn rreellaattiivvee ttoo tthhee bbooddyy,, eeffffeeccttiivveellyy aalltteerriinngg tthhee oovveerraallll ssiizzee ooff tthhee oorriiffiiccee..

AAddvvaannttaaggeess ooff tthhee llaabbyyrriinntthh sstteeaamm ttrraapp

TThhiiss ttyyppee ooff ttrraapp iiss ccoommppaarraattiivveellyy ssmmaallll iinn rreellaattiioonn ttoo iittss ccaappaacciittyy aanndd tthheerree iiss lliittttllee

ppootteennttiiaall ffoorr mmeecchhaanniiccaall ffaaiilluurree ssiinnccee tthheerree aarree nnoo aauuttoommaattiicc ppaarrttss..

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff tthhee llaabbyyrriinntthh sstteeaamm ttrraapp

TThhee llaabbyyrriinntthh ttrraapp hhaass ttoo bbee aaddjjuusstteedd mmaannuuaallllyy wwhheenneevveerr tthheerree iiss aa ssiiggnniiffiiccaanntt vvaarriiaattiioonn iinn eeiitthheerr

sstteeaamm pprreessssuurree oorr ccoonnddeennssaattee llooaadd.. IIff tthhee sseettttiinngg iiss nnoott rriigghhtt ffoorr tthhee pprreevvaaiilliinngg ccoonnddiittiioonnss,, sstteeaamm

wwaassttaaggee oorr wwaatteerrllooggggiinngg ooff tthhee sstteeaamm ssppaaccee wwiillll ooccccuurr ((lliikkee aa ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraapp))..

FFiixxeedd oorriiffiiccee ttrraappss

TThheessee aarree ddeevviicceess ccoonnttaaiinniinngg aa hhoollee ooff pprreeddeetteerrmmiinneedd ddiiaammeetteerr ttoo aallllooww aa ccaallccuullaatteedd

aammoouunntt ooff ccoonnddeennssaattee ttoo ffllooww uunnddeerr ssppeecciiffiicc pprreessssuurree ccoonnddiittiioonnss.. IInn pprraaccttiiccee,, ccoonnddeennssaattee

llooaaddss aanndd sstteeaamm pprreessssuurreess ccaann vvaarryy ccoonnssiiddeerraabbllyy.. FFoorr iinnssttaannccee,, ssttaarrtt--uupp aanndd rruunnnniinngg llooaaddss

ccaann ddiiffffeerr ccoonnssiiddeerraabbllyy aalloonngg wwiitthh sstteeaamm pprreessssuurree wwhhiicchh wwiillll cchhaannggee dduuee ttoo tthhee aaccttiioonnss ooff

tteemmppeerraattuurree ccoonnttrroollss.. TThheessee vvaarryyiinngg ccoonnddiittiioonnss ccaann rreessuulltt iinn tthhee ffiixxeedd oorriiffiiccee eeiitthheerr

hhoollddiinngg bbaacckk ccoonnddeennssaattee iinn tthhee pprroocceessss oorr ppaassssiinngg lliivvee sstteeaamm,, wwhhiicchh ccaann aaffffeecctt ppllaanntt

ppeerrffoorrmmaannccee aanndd ccoommpprroommiissee ssaaffeettyy..

FFiixxeedd oorriiffiicceess aarree oofftteenn ssiizzeedd oonn rruunnnniinngg ccoonnddiittiioonnss,, ssoo tthhaatt tthheeyy hhoolldd bbaacckk eennoouugghh

ccoonnddeennssaattee aanndd ddoo nnoott ppaassss sstteeaamm.. IIff tthhiiss iiss ssoo,, aatt ssttaarrtt--uupp,, tthheeyy aarree uunnddeerrssiizzeedd ttoo aa ggrreeaatteerr

ddeeggrreeee aanndd tthhee sstteeaamm ssppaaccee ssttaannddss aa ggoooodd cchhaannccee ooff wwaatteerrllooggggiinngg..

TThhee aalltteerrnnaattiivvee iiss ttoo ssiizzee tthheemm ssoo aass nnoott ttoo wwaatteerrlloogg dduurriinngg ssttaarrtt--uupp.. TThhee hhoollee iiss tthheenn

eeffffeeccttiivveellyy oovveerrssiizzeedd ffoorr rruunnnniinngg ccoonnddiittiioonnss,, aanndd tthhee ddeevviiccee wwiillll ppaassss sstteeaamm.. TThhee ssiizzee ooff

Page 110: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

hhoollee iiss uussuuaallllyy aa ccoommpprroommiissee bbeettwweeeenn tthhee ttwwoo ccoonnddiittiioonnss,, ssuucchh tthhaatt,, aatt ssoommee ppooiinnttss iinn

bbeettwweeeenn,, tthhee hhoollee iiss ccoorrrreeccttllyy ssiizzeedd..

CCoorrrroossiioonn aanndd sseerrvviiccee lliiffee ooff ppllaanntt

CCoonnttiinnuuaall wwaatteerrllooggggiinngg ssiiggnniiffiiccaannttllyy iinnccrreeaasseess tthhee rriisskk ooff ccoorrrroossiioonn iinn tthhee sstteeaamm ssppaaccee.. IItt

iiss nnoott uunnuussuuaall ttoo ffiinndd tthhaatt aafftteerr ffiittttiinngg ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraappss,, ppllaanntt sseerrvviiccee lliiffee iiss rreedduucceedd

bbeellooww tthhaatt wwhhiicchh mmaayy bbee eexxppeecctteedd wwiitthh pprrooppeerr sstteeaamm ttrraappss..

AA pprrooppeerr sstteeaamm ttrraapp sshhoouulldd bbee aabbllee ttoo aacchhiieevvee jjuusstt ssuuffffiicciieenntt ccaappaacciittyy aatt aallll pprreessssuurreess aanndd

fflloowwrraatteess pprreesseenntt iinn tthhee aapppplliiccaattiioonn.. IItt ccaann tthheenn ppaassss hhoott ccoonnddeennssaattee wwiitthhoouutt lleeaakkiinngg

sstteeaamm uunnddeerr aannyy ccoonnddiittiioonn.. TToo aacchhiieevvee tthhiiss,, tthhee ssiizzee ooff tthhee hhoollee mmuusstt vvaarryy iinn tthhee ttrraapp.. IItt

mmuusstt bbee llaarrggee eennoouugghh ttoo mmeeeett tthhee wwoorrsstt ccoonnddiittiioonn,, aanndd tthheenn hhaavvee ssoommee mmeeaannss ooff rreedduucciinngg

tthhee eeffffeeccttiivvee oorriiffiiccee ffllooww aarreeaa wwhheenn tthhee ccaappaacciittyy bbeeccoommeess ttoooo ggrreeaatt.. TThhiiss eexxaaccttllyy

ddeessccrriibbeess tthhee ooppeerraattiioonn ooff aa sstteeaamm ttrraapp..

AAddvvaannttaaggeess ooff aa ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraapp

CCaann bbee uusseedd ssuucccceessssffuullllyy wwhheenn pprreessssuurreess aanndd llooaaddss aarree ccoonnssttaanntt..

TThheerree aarree nnoo mmoovviinngg ppaarrttss

DDiissaaddvvaannttaaggeess ooff aa ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraapp

IIff ssiizzeedd oonn rruunnnniinngg llooaadd,, ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraappss wwiillll wwaatteerrlloogg oonn ssttaarrtt--uupp,, rreedduucciinngg ppllaanntt

ppeerrffoorrmmaannccee oovveerr tthhiiss ppeerriioodd,, iinnccrreeaassiinngg ssttaarrtt--uupp ttiimmeess aanndd tthhee rriisskk ooff ccoorrrroossiioonn..

IIff ssiizzeedd oonn ssttaarrtt--uupp llooaadd,, ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraappss wwiillll wwaassttee sstteeaamm wwhheenn tthhee ppllaanntt iiss rruunnnniinngg,,

eeffffeeccttiivveellyy

iinnccrreeaassiinngg rruunnnniinngg ccoossttss..

FFiixxeedd oorriiffiiccee ttrraappss oofftteenn bblloocckk wwiitthh ddiirrtt dduuee ttoo tthhee ssmmaallll ssiizzee ooff oorriiffiiccee..

TThhee ccoosstt ooff rreeppllaacciinngg aa hheeaatt eexxcchhaannggeerr dduuee ttoo ccoorrrroossiioonn wwiillll bbee ffaarr hhiigghheerr tthhaann tthhee ccoosstt ooff

rreeppllaacciinngg tthhee ffiixxeedd oorriiffiiccee ttrraapp wwiitthh aa sstteeaamm ttrraapp..

SSeelleeccttiioonn ooff SStteeaamm TTrraappss

CCoonnssiiddeerraattiioonnss

BByy ddeeffiinniittiioonn,, aa sstteeaamm ttrraapp mmuusstt ttrraapp oorr hhoolldd bbaacckk sstteeaamm wwhhiillsstt aatt tthhee ssaammee ttiimmee nnoott

rreessttrriiccttiinngg tthhee ppaassssaaggee ooff ccoonnddeennssaattee,, aaiirr,, aanndd ootthheerr iinnccoonnddeennssaabbllee ggaasseess..

Page 111: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee bbaassiicc rreeqquuiirreemmeennttss ooff ggoooodd sstteeaamm ttrraappppiinngg hhaavvee aallrreeaaddyy bbeeeenn oouuttlliinneedd bbuutt iitt iiss wwoorrtthh

rreeppeeaattiinngg tthhaatt tthhee ppeerrffoorrmmaannccee ooff tthhee ppllaanntt iiss ppaarraammoouunntt.. TThhee ttrraapp sseelleeccttiioonn ffoolllloowwss oonn

tthhee bbaassiiss tthhaatt tthhee rreeqquuiirreemmeennttss ooff pprreessssuurree,, ccoonnddeennssaattee llooaadd aanndd aaiirr vveennttiinngg hhaavvee bbeeeenn

mmeett,, iinn tthhee pprroovviissiioonnaall sseelleeccttiioonn.. HHoowweevveerr,, ssyysstteemm ddeessiiggnn aanndd mmaaiinntteennaannccee nneeeeddss wwiillll

aallssoo iinnfflluueennccee ppeerrffoorrmmaannccee aanndd sseelleeccttiioonn..

WWaatteerrhhaammmmeerr

WWaatteerrhhaammmmeerr iiss aa ssyymmppttoomm ooff aa pprroobblleemm iinn tthhee sstteeaamm ssyysstteemm..

TThhiiss ccoouulldd bbee dduuee ttoo ppoooorr ddeessiiggnn ooff tthhee sstteeaamm aanndd ccoonnddeennssaattee ppiippeewwoorrkk,, tthhee uussee ooff tthhee

wwrroonngg ttyyppee ooff ttrraapp oorr ttrraappss oorr aa lleeaakkiinngg sstteeaamm ttrraapp,, oorr aa ccoommbbiinnaattiioonn ooff tthheessee ffaaccttoorrss..

IItt iiss oofftteenn ffuuttiillee ttoo iinnssttaallll tthhee ccoorrrreecctt ttrraapp ffoorr aann aapppplliiccaattiioonn iiff tthhee ssyysstteemm llaayyoouutt wwiillll nnoott

aallllooww tthhee ttrraapp ttoo ooppeerraattee ccoorrrreeccttllyy..

IItt iiss eeqquuaallllyy ppooiinnttlleessss ttoo iinnssttaallll tthhee ccoorrrreecctt llaayyoouutt aanndd nnoott ppaayy pprrooppeerr aatttteennttiioonn ttoo sstteeaamm

ttrraappppiinngg..

WWaatteerrhhaammmmeerr ccaann bbee ccaauusseedd iinn aa nnuummbbeerr ooff wwaayyss,, iinncclluuddiinngg::--

FFaaiilluurree ttoo rreemmoovvee ccoonnddeennssaattee ffrroomm tthhee ppaatthh ooff hhiigghh vveelloocciittyy sstteeaamm iinn tthhee ppiippeewwoorrkk..

FFrroomm aann aapppplliiccaattiioonn wwhhiicchh iiss tteemmppeerraattuurree ccoonnttrroolllleedd aanndd wwhheerree ccoonnddeennssaattee hhaass ttoo lliifftt ttoo aa

rreettuurrnn lliinnee,, oorr rreettuurrnn ttoo aa pprreessssuurriisseedd ssyysstteemm..

TThhee iinnaabbiilliittyy ooff ccoonnddeennssaattee ttoo pprrooppeerrllyy eenntteerr oorr ttrraavveell aalloonngg aann uunnddeerrssiizzeedd rreettuurrnn lliinnee,,

dduuee ttoo eeiitthheerr ((aa)) ffllooooddiinngg,, oorr ((bb)) oovveerrpprreessssuurriissaattiioonn wwiitthh tthhee tthhrroottttlliinngg eeffffeeccttss ooff ffllaasshh

sstteeaamm..

MMooddeerrnn ddeessiiggnn aanndd mmaannuuffaaccttuurriinngg tteecchhnniiqquueess hhaavvee pprroodduucceedd sstteeaamm ttrraappss wwhhiicchh aarree mmoorree

rroobbuusstt tthhaann tthhoossee ooff tthheeiirr pprreeddeecceessssoorrss..

TThhiiss aalllloowwss tthhee sstteeaamm ttrraapp ttoo llaasstt lloonnggeerr uunnddeerr nnoorrmmaall ccoonnddiittiioonnss,, aanndd wwiillll aallssoo bbee bbeetttteerr

aabbllee ttoo wwiitthhssttaanndd tthhee eeffffeeccttss ooff ppoooorrllyy ddeessiiggnneedd ssyysstteemmss..

BBaassiiccaallllyy,, hhoowweevveerr wweellll aa sstteeaamm ttrraapp iiss mmaaddee,, iiff iitt iiss iinnssttaalllleedd iinn aa ppoooorrllyy ddeessiiggnneedd

ssyysstteemm iitt wwiillll bbee lleessss eeffffeeccttiivvee aanndd hhaavvee aa sshhoorrtteerr wwoorrkkiinngg lliiffee..

IIff aa sstteeaamm ttrraapp ppeerrssiisstteennttllyy ffaaiillss oonn aann eessttaabblliisshheedd ssyysstteemm dduuee ttoo wwaatteerrhhaammmmeerr,, iitt iiss

pprroobbaabbllyy tthhee ffaauulltt ooff tthhee ssyysstteemm llaayyoouutt,, rraatthheerr tthhaann tthhee ttrraapp..

Page 112: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee ssoolluuttiioonn iiss ttoo iinnvveessttiiggaattee aanndd eerraaddiiccaattee tthhee ttrruuee ccaauussee ooff tthhee pprroobblleemm bbyy ccoorrrreeccttiinngg

tthhee ssyysstteemm iinnaaddeeqquuaacciieess..

TTwwoo iimmppoorrttaanntt aapppplliiccaattiioonnss aarree tthhee ddrraaiinnaaggee ooff sstteeaamm mmaaiinnss,, aanndd ooff tteemmppeerraattuurree

ccoonnttrroolllleedd hheeaatt eexxcchhaannggeerrss..

AAss aa ggeenneerraall rruullee,, sstteeaamm mmaaiinnss sshhoouulldd bbee ddrraaiinneedd aatt rreegguullaarr iinntteerrvvaallss ooff 3300 ttoo 5500 mmeettrreess

wwiitthh aaddeeqquuaatteellyy ssiizzeedd ddrraaiinn ppoocckkeettss..

TThhee bboottttoomm ooff aannyy rriisseerr mmuusstt aallssoo bbee ddrraaiinneedd..

TTeemmppeerraattuurree ccoonnttrroolllleedd hheeaatt eexxcchhaannggeerrss ccaann oonnllyy wwoorrkk eeffffeeccttiivveellyy iiff ccoonnddeennssaattee iiss

aalllloowweedd ttoo ddrraaiinn ffrreeeellyy ffrroomm tthheemm.. IIff tthheerree iiss aa lliifftt aafftteerr tthhee ttrraapp,, tthheerree wwiillll aallwwaayyss bbee aa

tteennddeennccyy ffoorr wwaatteerr hhaammmmeerr,, wwhhiicchheevveerr ttrraapp iiss ffiitttteedd.. IInn tthhiiss ssiittuuaattiioonn,, tthhee ttrraapp sshhoouulldd

eeiitthheerr bbee ccoommpplleemmeenntteedd wwiitthh aa ppuummpp,, oorr cchhaannggeedd ffoorr aa ppuummpp--ttrraapp

DDiirrtt

DDiirrtt iiss aannootthheerr mmaajjoorr ffaaccttoorr wwhhiicchh mmuusstt bbee ccoonnssiiddeerreedd wwhheenn sseelleeccttiinngg ttrraappss..

AAlltthhoouugghh sstteeaamm ccoonnddeennsseess ttoo ddiissttiilllleedd wwaatteerr,, iitt ccaann ssoommeettiimmeess ccoonnttaaiinn ttrraaccee pprroodduuccttss ooff

bbooiilleerr ffeeeedd ttrreeaattmmeenntt ccoommppoouunndd aanndd nnaattuurraall mmiinneerraallss ffoouunndd iinn wwaatteerr..

PPiippee ddiirrtt ccrreeaatteedd dduurriinngg iinnssttaallllaattiioonn aanndd tthhee pprroodduuccttss ooff ccoorrrroossiioonn aallssoo nneeeedd ttoo bbee

ccoonnssiiddeerreedd..

AAnn iinntteerrmmiitttteenntt bbllaasstt aaccttiioonn ttrraapp iiss tthhee lleeaasstt lliikkeellyy ttoo bbee aaffffeecctteedd bbyy ddiirrtt..

IInn tthheerrmmoossttaattiicc ttrraappss tthhiiss mmeeaannss tthhaatt tthhee bbaallaanncceedd pprreessssuurree tthheerrmmoossttaattiicc ttrraapp iiss pprreeffeerraabbllee,,

aalltthhoouugghh tthhee llaarrggeerr ffllaatt vvaallvvee aassssoocciiaatteedd wwiitthh ssoommee ddiiaapphhrraaggmm ttrraappss ccaann ccaauussee ddiiffffiiccuullttiieess..

TThhee ddrriibbbblliinngg aaccttiioonn ooff bbiimmeettaalllliicc ttrraappss,, ccoouupplleedd wwiitthh tthhee aarrrraannggeemmeenntt ooff tthhee vvaallvvee sstteemm ppaassssiinngg

tthhrroouugghh tthhee sseeaatt,, mmeeaannss tthhaatt tthheessee aarree mmoosstt pprroonnee ttoo mmaallffuunnccttiioonn ((dduuee ttoo aaddddeedd ffrriiccttiioonn)) oorr eevveenn

ttoo bblloocckkaaggee.. IItt iiss ssoommeettiimmeess ccllaaiimmeedd tthhaatt tthhee sseennssoorr eelleemmeenntt ccaann bbee rreeaaddiillyy cclleeaanneedd aanndd iiss nnoott

ssuubbjjeecctt ttoo ffoouulliinngg.. HHoowweevveerr,, ffoouulliinngg ooff tthhee eelleemmeenntt iiss rraarreellyy aa pprroobblleemm:: tthhee rreelleevvaanntt ppaarrttss aarree tthhee

vvaallvvee aanndd sseeaatt..

Page 113: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

FFllooaatt--tthheerrmmoossttaattiicc sstteeaamm ttrraappss aarree qquuiittee rreessiissttaanntt ttoo ddiirrtt.. AAss aann eexxttrreemmee eexxaammppllee,, wwhheenn ddrraaiinniinngg

ccoonnccrreettee ccuurriinngg aauuttooccllaavveess,, tthhee rreessiidduuaall ssaanndd wwhhiicchh pprreecciippiittaatteess iinnttoo tthhee ccoonnddeennssaattee ccaann bbee

ccaarrrriieedd tthhrroouugghh llaarrggee ffllooaatt--tthheerrmmoossttaattiicc sstteeaamm ttrraappss qquuiittee ssuucccceessssffuullllyy,, dduuee ttoo tthhee llooww vveelloocciittyy

ffllooww tthhrroouugghh aa rreellaattiivveellyy llaarrggee oorriiffiiccee..

TThhee iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraapp hhaass aann aaiirr vveenntt hhoollee iinn tthhee bbuucckkeett.. IIff tthhiiss bblloocckkss,, iitt ccaann ccaauussee tthhee ttrraapp ttoo

aaiirr--bbiinndd aanndd bbee ssllooww ttoo rreeaacctt.. IIff tthhiiss hhaappppeennss,, tthhee ssccaallee oorr ddiirrtt bblloocckkiinngg tthhee aaiirr vveenntt mmuusstt bbee

ddiissllooddggeedd,, wwhhiicchh rreeqquuiirreess tthhee ttrraapp ttoo bbee rreemmoovveedd ffrroomm sseerrvviiccee..

TThhee iimmppuullssee ttrraapp iiss iinnttoolleerraanntt ooff ddiirrttyy ccoonnddiittiioonnss.. TThhee ffiinnee cclleeaarraannccee bbeettwweeeenn pplluugg aanndd ttaappeerreedd

sslleeeevvee iiss ssuusscceeppttiibbllee ttoo hhiigghh vveelloocciittyy ffllooww aanndd tthhee pplluugg wwiillll ffrreeqquueennttllyy ssttiicckk iinn aann iinntteerrmmeeddiiaattee

ppoossiittiioonn.. TThhee ttrraapp sseeiizzeess iinn aa ffiixxeedd ppoossiittiioonn aanndd wwiillll eeiitthheerr ppaassss sstteeaamm oorr ccoonnddeennssaattee ddeeppeennddiinngg

oonn tthhee rraattee ooff ccoonnddeennssaattiioonn..

TThhee ffiixxeedd oorriiffiiccee ddeevviiccee iiss lleeaasstt ssuuiitteedd ttoo ddiirrttyy ccoonnddiittiioonnss.. TThhee hhoollee iiss iinnhheerreennttllyy ssmmaallll aanndd

ffrreeqquueennttllyy bblloocckkss.. EEnnllaarrggiinngg tthhee hhoollee ((aass iiss ssoommeettiimmeess ddoonnee iinn ddeessppeerraattiioonn)) ddeessttrrooyyss tthhee

ccoonncceepptt ooff ssiizziinngg oonn aa ffiixxeedd oorriiffiiccee.. IItt iiss wwaasstteeffuull aanndd iinn ssoommee ccaasseess mmeerreellyy ddeellaayyss tthhee ttiimmee

uunnttiill bblloocckkaaggee rree--ooccccuurrss.. AA ssttrraaiinneerr iiss oofftteenn ssuupppplliieedd aanndd ffiitttteedd bbuutt tthhiiss hhaass ttoo bbee eexxttrreemmeellyy

ffiinnee ttoo bbee eeffffeeccttiivvee..

TThhiiss ssiimmppllyy ttrraannssffeerrss tthhee bblloocckkaaggee ffrroomm tthhee oorriiffiiccee ttrraapp ttoo tthhee ssttrraaiinneerr,, wwhhiicchh,, iinn ttuurrnn,,

rreeqquuiirreess rreegguullaarr ddoowwnnttiimmee ffoorr cclleeaanniinngg..

SSttrraaiinneerrss

TThheessee ddeevviicceess aarree ffrreeqquueennttllyy ffoorrggootttteenn aabboouutt iinn sstteeaamm ssyysstteemmss,, oofftteenn,, iitt sseeeemmss,, iinn aann

eeffffoorrtt ttoo rreedduuccee iinnssttaallllaattiioonn ccoossttss..

PPiippee ssccaallee aanndd ddiirrtt ccaann aaffffeecctt ccoonnttrrooll vvaallvveess aanndd sstteeaamm ttrraappss,, aanndd rreedduuccee hheeaatt ttrraannssffeerr

rraatteess..

IItt iiss eexxttrreemmeellyy eeaassyy aanndd iinneexxppeennssiivvee ttoo ffiitt aa ssttrraaiinneerr iinn aa ppiippee,, aanndd tthhee llooww ccoosstt ooff ddooiinngg

ssoo wwiillll ppaayy ddiivviiddeennddss tthhrroouugghhoouutt tthhee lliiffee ooff tthhee iinnssttaallllaattiioonn.. SSccaallee aanndd ddiirrtt aarree aarrrreesstteedd,,

aanndd mmaaiinntteennaannccee iiss uussuuaallllyy rreedduucceedd aass aa rreessuulltt..

Page 114: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

SS

tthh

DD

TThhee ffiinnee

eeaassiieerr aann

SS

TT

sstt

II

II

TT

ttrr

SS

TT

ffoo

Seelleeccttiioonn iiss ss

hhee ssyysstteemm pprr

DDiiffffeerreenntt ffiillttee

eerr tthhee ffiilltteerr,,

ndd cchheeaappeerr ttoo

Stteeaamm lloocckkiinn

TThhee ppoossssiibbiillii

tteeaamm ttrraappss..

IItt ccaann ooccccuurr ww

IItt ccaann bbeeccoomm

TThhee sstteeaamm pprr

rraapp aanndd aawwaayy

Stteeaamm eenntteerrss

TThhee ttrraapp iiss tt

oorrmmaattiioonn ooff m

ssiimmppllee.. TThhee

rreessssuurree uupp ttoo

eerr ssccrreeeenn ssiizze

tthhee mmoorree ooff

oo bbuuyy aanndd mmaa

FFiigguu

nngg

ittyy ooff sstteeaamm

wwhheenneevveerr aa

mmee aaccuuttee wwhhee

rreessssuurree iiss ssuuff

yy..

tthhee ssyypphhoonn p

tteemmppoorraarriillyy

mmoorree ccoonnddeenn

ssttrraaiinneerr mmaatt

oo wwhhiicchh iitt iiss e

eess mmaayy bbee ccoo

fftteenn iitt mmaayy nn

aaiinnttaaiinn tthhaann

uurree 7722 ttyyppiiccaa

lloocckkiinngg ccaann

sstteeaamm ttrraapp iiss

eenn ccoonnddeennssaatt

ffffiicciieenntt ttoo lliif

ppiippee aanndd ccaauu

''sstteeaamm lloocckk

nnssaattee wwhhiicchh,,

teerriiaall iiss sseelleecc

eexxppeecctteedd ttoo

oonnssiiddeerreedd ffoo

nneeeedd cclleeaanniinn

ccoonnttrrooll vvaallvv

aall YY--ttyyppee sstt

nn ssoommeettiimmeess

ss ffiitttteedd rreemmoo

ttee iiss rreemmoovveedd

fftt ccoonnddeennssaatt

uusseess tthhee sstteeaa

kkeedd''.. HHeeaatt lloo

,, aass aa rreessuulltt,,

cctteedd ttoo mmaattcc

ooppeerraattee..

oorr ddiiffffeerriinngg dd

nngg.. OOnnee tthhiinn

vveess oorr sstteeaamm

ttrraaiinneerr ((ccuutt

ss bbee aa ddeecciiddii

ootteellyy ffrroomm tthh

dd tthhrroouugghh aa s

ttee uupp tthhee ssyypp

aamm ttrraapp ((iinn tthh

oossss ffrroomm tthhee

iiss uunnaabbllee ttoo

cchh tthhee ttyyppee oo

ddeeggrreeeess ooff pprr

nngg iiss cceerrttaaiinn,

ttrraappss..

sseeccttiioonn))

iinngg ffaaccttoorr iinn

hhee ppllaanntt bbeeiinn

ssyypphhoonn oorr ddii

pphhoonn ppiippee,, tthh

hhiiss ccaassee aa fflloo

ee ccyylliinnddeerr ww

o rreeaacchh tthhee ttrr

ooff iinnssttaallllaattiioonn

rrootteeccttiioonn..

,, ssttrraaiinneerrss aarr

nn tthhee sseelleeccttiio

nngg ddrraaiinneedd..

iipp ppiippee..

hhrroouugghh tthhee ss

ooaatt ttyyppee)) ttoo cc

wwiillll rreessuulltt iin

raapp..

nn aanndd

rree ffaarr

oonn ooff

sstteeaamm

cclloossee..

inn tthhee

Page 115: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

FF

rree

ttuu

IInn

mm

TT

TT

bb

TT

rroo

BB

cca

TT

Fiigguurree 1111..55..22

eessuulltt iinn aa rreedd

uurrnn tthhee ccyylliinn

nn eexxttrreemmee ccaa

mmeecchhaanniiccaall oo

TToo rreelliieevvee tthhii

TThhiiss iiss aann iinntt

lleedd aawwaayy ppaa

TThhee ffllooaatt ttrraa

oottaattiinngg mmaacchh

BBeeccaauussee tthhee

aappaacciittyy ttoo vvee

TTrraappss ooff tthhiiss

22 ((iiiiii)) sshhooww

dduucceedd ddrryyiinngg

nnddeerr..

aasseess tthhee ccyylliinn

ovveerrllooaadd..

iiss pprroobblleemm aa

tteerrnnaall nneeeeddllee

asstt tthhee mmaaiinn vv

aapp iiss tthhee oonn

hhiinneerryy ssuucchh aa

nneeeeddllee vvaallvv

eenntt aaiirr..

ttyyppee aarree ooffttee

wwss tthhee ccyylliinndd

gg rraattee ffrroomm tt

nnddeerr mmaayy ffiill

FFiigguur

a ttrraapp iiss nneeeedd

ee vvaallvvee wwhhiicc

vvaallvvee..

nnllyy ttyyppee ooff t

aass ddrryyiinngg ccyyl

vee iiss jjuusstt oopp

eenn pprroovviiddeedd

ddeerr bbeeccoommiinn

tthhee ccyylliinnddeerr

llll ttoo tthhee cceenntt

rree 7722 SStteeaamm

ddeedd wwiitthh aa ''sstt

cchh aalllloowwss tthh

ttrraapp wwiitthh tthh

lliinnddeerrss..

eenn eennoouugghh tt

wwiitthh ccoommbbiinn

nngg iinnccrreeaassiinn

aanndd aann iinnccrree

ttrree lliinnee aanndd dd

mm lloocckkiinngg

tteeaamm lloocckk rree

hhee sstteeaamm lloocckk

hhiiss ffaacciilliittyy aa

ttoo aavvooiidd ssttee

nneedd aaiirr vveennttss

nnggllyy wwaatteerrlloo

eeaassee iinn tthhee pp

ddaammaaggee mmaayy

elleeaassee'' vvaallvvee..

kkeedd iinn tthhee ss

aanndd iiss tthhee cc

eeaamm wwaassttaaggee

ss aanndd sstteeaamm ll

ooggggeedd wwhhiicchh

ppoowweerr rreeqquuiirr

yy tthheenn rreessuulltt

..

syypphhoonn ppiippee

ccoorrrreecctt cchhooiicc

ee iitt hhaass aa lliimm

lloocckk rreelleeaassee

hh wwiillll

rreedd ttoo

ffrroomm

ttoo bbee

ccee oonn

mmiitteedd

Page 116: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TT

aauu

OO

ddr

ppr

GG

GG

sshh

ww

TThhee hhiigghh

ccoonnddeennssaa

wwaatteerrlloogg

DD

ttoo

TThhee mmaannuuaallll

uuttoommaattiicc aaiirr

OOtthheerr ttyyppeess

drraaiinnaaggee aanndd

rroocceessss ppllaanntt

GGrroouupp ttrraapppp

GGrroouupp ttrraappppiinn

hhoowwss ttwwoo bb

wwiitthh tthhee ddrraaiinn

hheerr pprreessssuurree

aattee bbeeiinngg ddiiss

aanndd wwiillll ssuuff

DDiiffffuusseerrss WWiit

oo sseeee tthhee ddiisscc

llyy ooppeerraatteedd

vveenntt aaccttiioonn..

ooff ttrraappss wwiill

ppllaanntt ppeerrffoo

wwhheerree bbaattcchh

ppiinngg

nngg ddeessccrriibbeess

bbaattcchh pprroocceess

nn lliinnee ffrroomm ee

iinn ppllaanntt BB

sscchhaarrggeedd ffrroo

ffffeerr aa sseevveerree

tthh sstteeaamm ttrraap

cchhaarrggee ooff hhoo

sstteeaamm lloocckk

..

llll ooppeenn aanndd

orrmmaannccee wwiillll

hh ttiimmeess,, qquuaall

ss tthhee uussee ooff

sseess ((jjaacckkeettee

eeaacchh ccoonnnneecctt

wwiillll aallllooww

oomm ppllaanntt AA

e ddrroopp iinn ppeerrff

FFiigguurr

appss ddrraaiinniinngg

oott ccoonnddeennssaattee

kk rreelleeaassee mm

dd eevveennttuuaallllyy

ll bbee eerrrraattiicc..

lliittyy aanndd eeffffiicc

ff oonnee ttrraapp ssee

edd ppaannss)) ooppee

tteedd ttoo oonnee ssttee

ccoonnddeennssaattee

aass cchheecckk vvaa

ffoorrmmaannccee..

ee 7733 GGrroouupp

ttoo aattmmoosspphhee

ee..

mmeecchhaanniissmm ww

ccooppee wwiitthh

TThhiiss iiss cclleeaa

cciieennccyy aarree ooff

eerrvviinngg mmoorree

eerraattiinngg aatt ttww

eeaamm ttrraapp..

ffrroomm tthhiiss vv

aallvvee CC wwiillll b

p ttrraappppiinngg

eerree ffrroomm ooppee

wwoorrkkss iinnddeepp

aa sstteeaamm lloocc

aarrllyy uunnaacccceepp

ff hhiigghh iimmppoorr

tthhaann oonnee aapp

wwoo ddiiffffeerreenntt

vveesssseell ttoo ddrra

bbee hheelldd ccllooss

eenn eennddeedd ppiipp

ppeennddeennttllyy oo

cckk,, hhoowweevveerr

ppttaabbllee ttoo uussee

rrttaannccee..

pppplliiccaattiioonn.. FF

tt sstteeaamm pprreess

aaiinn bbuutt wwiillll

sseedd.. PPllaanntt AA

ppeess,, iitt iiss ppooss

off tthhee

rr,, tthhee

eerrss ooff

FFiigguurree

ssssuurreess

ll ssttoopp

AA wwiillll

ssssiibbllee

Page 117: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AA cceerrttaaiinn aammoouunntt ooff ffllaasshh sstteeaamm wwiillll aallssoo bbee pprreesseenntt rreellaattiivvee ttoo tthhee ccoonnddeennssaattee pprreessssuurree

bbeeffoorree tthhee ttrraapp..

TThhiiss ccaann pprreesseenntt aa hhaazzaarrdd ttoo ppaasssseerrssbbyy,, bbuutt tthhee rriisskkss ccaann bbee mmiinniimmiisseedd bbyy rreedduucciinngg tthhee sseevveerriittyy ooff

tthhee ddiisscchhaarrggee.. TThhiiss mmaayy bbee aacchhiieevveedd bbyy ffiittttiinngg aa ssiimmppllee ddiiffffuusseerr ttoo tthhee eenndd ooff tthhee ppiippee wwhhiicchh

rreedduucceess tthhee ffeerroocciittyy ooff ddiisscchhaarrggee aanndd ssoouunndd.. TTyyppiiccaallllyy,, ssoouunndd lleevveellss ccaann bbee rreedduucceedd bbyy uupp ttoo

8800%%..

TTeessttiinngg aanndd MMaaiinntteennaannccee ooff SStteeaamm TTrraappss

TTeessttiinngg ooff SStteeaamm TTrraappss

TTrraaddiittiioonnaall aanndd ccoonntteemmppoorraarryy mmeetthhooddss IInnddiissccrriimmiinnaattee mmaaiinntteennaannccee ooff sstteeaamm ttrraappss ccoossttss

mmoonneeyy.. SStteeaamm ttrraappss wwiillll eeiitthheerr bbee::

IInn ggoooodd wwoorrkkiinngg oorrddeerr..

LLeeaakkiinngg sstteeaamm..

BBlloocckkiinngg ffllooww..

AA mmaajjoorr pprroobblleemm hhaass aallwwaayyss bbeeeenn tthhee aaccccuurraattee iiddeennttiiffiiccaattiioonn ooff ffaauullttyy ttrraappss.. WWrroonngg ddiiaaggnnoossiiss

ccaann aallllooww ffaauullttyy ttrraappss ttoo rreemmaaiinn ttrroouubblleessoommee,, aanndd ppeerrffeeccttllyy ssoouunndd ttrraappss ttoo bbee rreeppllaacceedd

uunnnneecceessssaarriillyy.. AAccccuurraattee ddiiaaggnnoossiiss iiss tthheerreeffoorree iimmppoorrttaanntt ttoo aannyy mmaaiinntteennaannccee pprrooggrraammmmee..

HHiissttoorriiccaallllyy,, ddiiaaggnnoossttiicc mmeetthhooddss hhaavvee iinncclluuddeedd lliisstteenniinngg ddeevviicceess,, ooppttiiccaall ssiigghhtt ggllaasssseess,,

tteemmppeerraattuurree mmoonniittoorriinngg,, aanndd uullttrraassoonniicc tteecchhnniiqquueess.. AAllll ooff tthheessee ccaann ggiivvee aann iinnddiiccaattiioonn ooff ffllooww,,

bbuutt bbeeccoommee iinnaaccccuurraattee aass ssyysstteemm ccoonnddiittiioonnss cchhaannggee.. NNooiissee lleevveell wwiillll vvaarryy wwiitthh ddiissttuurrbbaannccee ffrroomm

aaddjjaacceenntt ttrraappss,, aanndd ccoonnddeennssaattee llooaadd.. IInntteerrpprreettaattiioonn ooff ssiiggnnaallss iiss ddiiffffiiccuulltt eevveenn ffoorr eexxppeerriieenncceedd

ooppeerraattoorrss..

SSiigghhtt ggllaasssseess ooffffeerr aa ppaarrttiiaall ssoolluuttiioonn,, eessppeecciiaallllyy tthhee ccoommbbiinneedd ssiigghhtt//cchheecckk vvaallvvee tthhaatt ggiivveess aa

vviissuuaall iinnddiiccaattiioonn ooff ffllooww pplluuss aa nnoonn--rreettuurrnn ffaacciilliittyy,, hhoowweevveerr,, ggllaasssseess wwiillll rreeqquuiirree cchhaannggiinngg

ooccccaassiioonnaallllyy.. TThhee iinnaaddeeqquuaacciieess ooff lliisstteenniinngg ddeevviicceess hhaavvee lleedd ttoo tteemmppeerraattuurree mmoonniittoorriinngg,, bbuutt

iitt iiss ppeerrffeeccttllyy ffeeaassiibbllee ((aanndd nnoorrmmaall)) ffoorr ccoonnddeennssaattee aanndd sstteeaamm ttoo ccooeexxiisstt aatt tthhee ssaammee

tteemmppeerraattuurree iinn tthhee ssaammee ssyysstteemm,, mmaakkiinngg aaccccuurraattee ddiiaaggnnoossiiss ddiiffffiiccuulltt oonn tteemmppeerraattuurree aalloonnee..

AA mmooddeerrnn vveerrssiioonn ooff tthhee lliisstteenniinngg rroodd iiss tthhee uullttrraassoonniicc ttrraapp tteesstteerr wwhhiicchh ddeetteeccttss uullttrraassoouunndd

Page 118: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

ggeenneerraatteedd bbyy aa lleeaakkiinngg ttrraapp.. IItt iiss,, uunnffoorrttuunnaatteellyy,, uunnaabbllee ttoo ddiiffffeerreennttiiaattee bbeettwweeeenn lliivvee sstteeaamm

aanndd ffllaasshh sstteeaamm ppaassssiinngg tthhrroouugghh tthhee ttrraapp.. IItt iiss aallssoo uunnaabbllee ttoo ddeetteecctt tthhee ssuubbttllee ddiiffffeerreenncceess

eexxppllaaiinneedd aabboovvee..

TThhee uunnrreelliiaabbiilliittyy ooff tthhee aabboovvee mmeetthhooddss hhaass pprroommpptteedd tthhee ddeevveellooppmmeenntt ooff aann iinntteeggrraatteedd

sstteeaamm ttrraapp tteessttiinngg ddeevviiccee..

MMaaiinntteennaannccee ooff sstteeaamm ttrraappss

RRoouuttiinnee mmaaiinntteennaannccee RRoouuttiinnee mmaaiinntteennaannccee ddeeppeennddss oonn tthhee ttyyppee ooff ttrraapp aanndd iittss

aapppplliiccaattiioonn..

TThhee bbaallaanncceedd pprreessssuurree sstteeaamm ttrraapp ffoorr eexxaammppllee,, hhaass aann eelleemmeenntt wwhhiicchh iiss ddeessiiggnneedd ffoorr eeaassyy

rreeppllaacceemmeenntt..

CChhaannggiinngg tthheessee oonn aa rreegguullaarr bbaassiiss,, mmaayybbee oonnccee eevveerryy tthhrreeee yyeeaarrss oorr ssoo,, mmiigghhtt sseeeemm

wwaasstteeffuull iinn ttiimmee aanndd mmaatteerriiaallss..

HHoowweevveerr,, tthhiiss pprraaccttiiccee rreedduucceess tthhee nneeeedd ffoorr ttrraapp cchheecckkiinngg aanndd sshhoouulldd eennssuurree aa ttrroouubbllee ffrreeee

ssyysstteemm wwiitthh mmiinniimmaall lloosssseess tthhrroouugghh ddeeffeeccttiivvee ttrraappss..

RRoouuttiinnee mmaaiinntteennaannccee wwhhiicchh iinnvvoollvveess cclleeaanniinngg aanndd rree--uussiinngg eexxiissttiinngg iinntteerrnnaallss uusseess jjuusstt aass

mmuucchh llaabboorr bbuutt lleeaavveess aann uunnttrruussttwwoorrtthhyy sstteeaamm ttrraapp.. IItt wwiillll hhaavvee ttoo bbee cchheecckkeedd ffrroomm ttiimmee

ttoo ttiimmee aanndd wwiillll bbee pprroonnee ttoo ffaattiigguuee.. AAnnyy rroouuttiinnee mmaaiinntteennaannccee sshhoouulldd iinncclluuddee tthhee rreenneewwaall

ooff aannyy ssuussppeecctt ppaarrttss,, iiff iitt iiss ttoo bbee ccoosstt eeffffeeccttiivvee..

RReeppllaacceemmeenntt ooff iinntteerrnnaallss

TThhee rreenneewwaall ooff iinntteerrnnaall ppaarrttss ooff aa sstteeaamm ttrraapp mmaakkeess ggoooodd sseennssee.. TThhee bbooddyy wwiillll ggeenneerraallllyy

hhaavvee aass lloonngg aa lliiffee aass tthhee ppllaanntt ttoo wwhhiicchh iitt iiss ffiitttteedd aanndd iitt iiss oonnllyy tthhee iinntteerrnnaall ppaarrttss wwhhiicchh

wweeaarr,, ddeeppeennddiinngg oonn ssyysstteemm ccoonnddiittiioonnss..

TThheerree aarree oobbvviioouuss aaddvvaannttaaggeess iinn rreeppllaacciinngg tthheessee iinntteerrnnaallss ffrroomm ttiimmee ttoo ttiimmee.. IItt ddeeppeennddss

oonn tthhee eeaassee wwiitthh wwhhiicchh tthhee nneeww ppaarrttss ccaann bbee ffiitttteedd aanndd tthhee rreelliiaabbiilliittyy aanndd aavvaaiillaabbiilliittyy ooff

tthhee rreeffuurrbbiisshheedd ttrraapp..

TThhee eelleemmeennttss ooff tthheerrmmoossttaattiicc ttrraappss ccaann ggeenneerraallllyy bbee cchhaannggeedd bbyy rreemmoovviinngg aa ssccrreewweedd iinn

sseeaatt.. RReeppllaacceemmeenntt iiss ssiimmppllee aanndd tthhee rreemmaaddee ttrraapp wwiillll bbee rreelliiaabbllee aassssuummiinngg tthhee

mmaaiinntteennaannccee iinnssttrruuccttiioonnss aarree ccoorrrreeccttllyy ccaarrrriieedd oouutt..

Page 119: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

IIff tthhee sseeaatt oorr ddiisscc ffaacceess ooff aa tthheerrmmooddyynnaammiicc ttrraapp bbeeccoommee ddaammaaggeedd,, tthhee ddiisscc ccaann ssiimmppllyy bbee

rreeppllaacceedd..

DDaammaaggee ttoo sseeaattiinngg ffaacceess ccaann bbee rreeccttiiffiieedd bbyy llaappppiinngg ggeennttllyy.. RReeppllaacciinngg tthhee sseeaattss ooff ssoommee

hhiigghheerr pprreessssuurree tthheerrmmooddyynnaammiicc ttrraappss iiss mmoorree ccoommpplliiccaatteedd.. TTwwoo sseeppaarraattee ggaasskkeetteedd jjooiinnttss

mmaayy hhaavvee ttoo bbee mmaaddee oorr aa ssiinnggllee ggaasskkeett mmaayy hhaavvee ttoo ccooppee wwiitthh ttwwoo oorr mmoorree

sstteeaamm//ccoonnddeennssaattee ppaassssaaggeess..

TThhee wweeaakkeesstt ppooiinntt iiss oofftteenn tthhee jjooiinntt bbeettwweeeenn ttrraapp bbooddyy aanndd sseeaatt,, ppaarrttiiccuullaarrllyy iiff tthhiiss hhaass

bbeeeenn aalllloowweedd ttoo bbllooww sstteeaamm..

AAllwwaayyss cchheecckk wwiitthh tthhee mmaannuuffaaccttuurreerr rreeggaarrddiinngg tthhee ccoorrrreecctt tteecchhnniiqquuee ffoorr aannyy mmaaiinntteennaannccee

wwoorrkk rreeqquuiirreedd oonn sstteeaamm ttrraappss..

AA rreeppuuttaabbllee mmaannuuffaaccttuurreerr wwiillll aallwwaayyss bbee aabbllee ttoo ssuuppppllyy aapppprroopprriiaattee lliitteerraattuurree,, aaddvviiccee,, aanndd

ssppaarree ppaarrttss..

RReeppllaacceemmeenntt ooff ttrraappss OOnn ooccccaassiioonnss,, iitt wwiillll bbee eeaassiieerr aanndd cchheeaappeerr ttoo rreeppllaaccee ttrraappss rraatthheerr

tthhaann rreeppaaiirr tthheemm.. IInn tthheessee ccaasseess iitt iiss eesssseennttiiaall tthhaatt tthhee ttrraappss tthheemmsseellvveess ccaann bbee cchhaannggeedd

eeaassiillyy..

FFllaannggeedd ccoonnnneeccttiioonnss pprroovviiddee oonnee ssoolluuttiioonn,, aalltthhoouugghh tthhee ffllaannggeedd ttrraapp iiss mmoorree eexxppeennssiivvee

tthhaann tthhee eeqquuiivvaalleenntt ssccrreewweedd ttrraapp.. MMaattiinngg ffllaannggeess aarree aann aaddddiittiioonnaall eexxppeennssee..

AA sswwiivveell ccoonnnneeccttoorr aalllloowwss rraappiidd eeaassyy rreemmoovvaall aanndd rreeppllaacceemmeenntt ooff tthhee sseeaalleedd ttrraapp..

IItt ccoommpprriisseess aa ppiippeelliinnee uunniitt oorr ccoonnnneeccttoorr wwhhiicchh rreemmaaiinnss iinn tthhee ppiippeelliinnee dduurriinngg tthhee

mmaaiinntteennaannccee pprroocceedduurree..

TThhee ttrraapp ccaann bbee rreeppllaacceedd ssiimmppllyy bbyy aatttteennddiinngg ttoo ttwwoo bboollttss..

TThhiiss ttyyppee ooff ttrraapp ccaann bbee mmaattcchheedd ttoo tthhee ssaammee ccoonnnneeccttoorr pprroovviiddiinngg fflleexxiibbiilliittyy ooff cchhooiiccee

aanndd rraattiioonnaalliizzaattiioonn ooff ssppaarreess..

CCoonnnneeccttoorrss aarree aallssoo aavvaaiillaabbllee wwiitthh iinntteeggrraall ppiissttoonn iissoollaattiioonn vvaallvveess eennssuurriinngg ddoowwnnttiimmee iiss kkeepptt ttoo aa

mmiinniimmuumm..

EEnneerrggyy LLoosssseess iinn SStteeaamm TTrraappss

AA llaarrggee aammoouunntt hhaass bbeeeenn wwrriitttteenn aabboouutt tthhiiss ssuubbjjeecctt,, mmuucchh ooff wwhhiicchh hhaass bbeeeenn iinnaaccccuurraattee oorr

ddeelliibbeerraatteellyy mmiisslleeaaddiinngg iinn oorrddeerr ttoo mmaakkee tthhee ccaassee ffoorr uussiinngg vvaarriioouuss mmaannuuffaaccttuurreerrss'' ttrraappss..

Page 120: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

AAnn aarrgguummeenntt iiss mmaaddee iinn ffaavvoorr ooff rreeppllaacciinngg oonnee ttyyppee ooff ttrraapp wwiitthh aannootthheerr aanndd ccllaaiimmiinngg aa

sstteeaamm ssaavviinngg wwhhiicchh mmaayy bbee rreeaall oorr iimmaaggiinnaarryy..

TThhee ttrruutthh iiss tthhaatt rreeppllaacciinngg aannyy ggrroouupp ooff ttrraappss wwiitthh nneeww oonneess wwiillll iinneevviittaabbllyy rreedduuccee sstteeaamm

ccoonnssuummppttiioonn bbeeccaauussee aannyy lleeaakkiinngg ttrraappss aarree tthheerreebbyy eelliimmiinnaatteedd..

TThhiiss ssaayyss nnootthhiinngg aabboouutt tthhee oolldd oorr nneeww ttrraappss..

IInn ootthheerr ccaasseess,, tteessttss hhaavvee bbeeeenn ccaarrrriieedd oouutt ttoo eessttaabblliisshh ''sstteeaamm wwaassttaaggee''.. SSoommee tteessttss aarree

ccaarrrriieedd oouutt uunnddeerr uunnrreeaalliissttiicc nnoo--llooaadd ccoonnddiittiioonnss aanndd aatttteemmpptt ttoo oovveerrvvaalluuee aanndd ccoonnffuussee tthhee

aammoouunntt ooff eenneerrggyy lloosstt tthhrroouugghh tthhee ttrraapp..

EEnneerrggyy lloossss ffrroomm tthhee ttrraapp dduuee ttoo rraaddiiaattiioonn,, wwhhiicchh wwiillll aallssoo iinnccrreeaassee ccoonnddeennssaattee llooaadd,, iiss

ccoonnvveenniieennttllyy iiggnnoorreedd.. HHoowweevveerr,, tthheessee lloosssseess wwiillll ooccccuurr aatt aallll ttiimmeess aanndd aarree ddiirreeccttllyy

rreellaatteedd ttoo tthhee ssiizzee aanndd sshhaappee ooff tthhee bbooddyy..

SStteeaamm ttrraapp uusseerrss aarree oofftteenn ccoonnffuusseedd bbyy ssuubbjjeeccttiivvee iinnffoorrmmaattiioonn wwhhiicchh iiss iinntteennddeedd pprriimmaarriillyy ttoo

ccrreeaattee iinntteerreesstt iinn aa pprroodduucctt.. IItt iiss tthheerreeffoorree wwoorrtthh ggooiinngg bbaacckk ttoo oobbjjeeccttiivvee pprriinncciipplleess aanndd

ccoonnssiiddeerriinngg tthhee iinnhheerreenntt eenneerrggyy rreeqquuiirreemmeennttss ooff tthhee mmaaiinn ttyyppeess..

TThheerrmmoossttaattiicc sstteeaamm ttrraappss

UUnnddeerr nnoorrmmaall ooppeerraattiinngg ccoonnddiittiioonnss,, tthhee tthheerrmmoossttaattiicc ttrraapp hhoollddss bbaacckk ccoonnddeennssaattee uunnttiill iitt

hhaass ccoooolleedd ttoo aa cceerrttaaiinn tteemmppeerraattuurree..

SStteeaamm ddooeess nnoott rreeaacchh tthhee mmaaiinn vvaallvvee ssoo tthheerree iiss nnoo aappppaarreenntt sstteeaamm wwaassttaaggee..

HHoowweevveerr,, wwaatteerrllooggggiinngg ooff ppllaanntt ccaann lleeaadd ttoo rreedduucceedd oouuttppuutt.. OOppeerraattiinngg ttiimmeess mmaayy bbee

eexxtteennddeedd oorr aaddddiittiioonnaall hheeaatteerrss oorr hheeaattiinngg ssuurrffaacceess mmaayy bbee rreeqquuiirreedd..

MMoorree sstteeaamm mmaayy bbee rreeqquuiirreedd aalltthhoouugghh tthhiiss wwiillll nnoott aappppeeaarr aass aann eenneerrggyy rreeqquuiirreemmeenntt

aattttrriibbuuttaabbllee ttoo tthhee sstteeaamm ttrraapp..

IInn ssoommee ccaasseess aa ccoooolliinngg lleegg mmaayy bbee iinnccoorrppoorraatteedd ssoo tthhaatt tthhee sstteeaamm ssppaaccee iiss kkeepptt cclleeaarr ooff

ccoonnddeennssaattee..

EEnneerrggyy iiss tthheerreebbyy lloosstt dduuee ttoo rraaddiiaattiioonn ffrroomm tthhee ccoooolliinngg lleegg aanndd ffrroomm tthhee ttrraapp bbooddyy.. TThhiiss

iinn iittsseellff ccrreeaatteess aann aaddddiittiioonnaall ccoonnddeennssaattee llooaadd,, bbuutt tthheerree iiss nnoo ppaassssaaggee ooff lliivvee sstteeaamm

tthhrroouugghh tthhee ttrraapp..

TThhee ssiittuuaattiioonn ccaann cchhaannggee uunnddeerr nnoo--llooaadd ccoonnddiittiioonnss.. HHeeaatt lloossss ffrroomm tthhee ttrraapp bbooddyy ccoooollss tthhee

ccoonnddeennssaattee ssuurrrroouunnddiinngg tthhee eelleemmeenntt wwhhiicchh tthheenn ooppeennss..

Page 121: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhee mmiinniimmaall aammoouunntt ooff ccoonnddeennssaattee iinnvvoollvveedd iiss ddiisscchhaarrggeedd aanndd iiss tthheenn rreeppllaacceedd bbyy sstteeaamm..

HHoowweevveerr,, hhyysstteerreessiiss mmeeaannss tthhaatt tthhee eelleemmeenntt hhaass yyeett ttoo rreessppoonndd aanndd lliivvee sstteeaamm iiss lloosstt..

LLaabboorraattoorryy tteessttss iinnddiiccaattee ttyyppiiccaall lloosssseess uupp ttoo 00..55 kkgg//hh.. IIrroonniiccaallllyy,, uunnddeerr ccoolldd oouuttddoooorr

ccoonnddiittiioonnss tthheerree wwiillll bbee iinnccrreeaasseedd hheeaatt lloossss ffrroomm tthhee ttrraapp aanndd sstteeaamm lloossss tthhrroouugghh tthhee ttrraapp

iiss lleessss lliikkeellyy.. AAnnyy aatttteemmpptt ttoo llaagg aa tthheerrmmoossttaattiicc ttrraapp wwiillll rreessuulltt iinn aa sseerriioouuss ddeellaayy iinn tthhee

ooppeenniinngg ooff tthhee ttrraapp..

SSeevveerree wwaatteerr llooggggiinngg wwiillll rreessuulltt aanndd hheennccee llaaggggiinngg iiss nnoott rreeccoommmmeennddeedd ffoorr tthheerrmmoossttaattiicc ttrraappss..

MMeecchhaanniiccaall sstteeaamm ttrraappss

TThhee ffllooaatt--tthheerrmmoossttaattiicc ttrraapp iiss aannootthheerr eexxaammppllee wwhheerree tthhee vvaallvvee aanndd sseeaatt aarree nnoorrmmaallllyy

ffllooooddeedd aanndd tthheerree iiss nnoo sstteeaamm lloossss tthhrroouugghh tthhee ttrraapp..

CCoonnvveerrsseellyy,, tthhee ffllooaatt--tthheerrmmoossttaattiicc ttrraapp iiss rreellaattiivveellyy llaarrggee iinn ssiizzee,, aanndd tthheerree mmaayy bbee aa

nnoottiicceeaabbllee lloossss ffrroomm tthhee ttrraapp ccaauusseedd bbyy rraaddiiaattiioonn.. MMeennttiioonn sshhoouulldd bbee mmaaddee ooff tthhee

tthheerrmmoossttaattiicc aaiirr vveenntt ffiitttteedd iinn tthhiiss ttyyppee ooff ttrraapp..

TThhiiss wwiillll bbee ssiittuuaatteedd iinn tthhee sstteeaamm ssppaaccee aabboovvee tthhee wwaatteerr lleevveell iinn tthhee ttrraapp.. OOnnccee iinniittiiaall aaiirr

hhaass bbeeeenn cclleeaarreedd tthhiiss wwiillll nnoorrmmaallllyy rreemmaaiinn ttiigghhtt sshhuutt aanndd tthheerree wwiillll bbee nnoo lloossss ffrroomm tthhiiss

ssoouurrccee..

TThhee ffllooaatt--tthheerrmmoossttaattiicc ttrraapp ccaann bbee llaaggggeedd ttoo rreedduuccee hheeaatt lloosssseess aanndd tthhiiss wwiillll nnoott aaffffeecctt iittss

ooppeerraattiioonn.. LLaaggggiinngg iiss nnoorrmmaallllyy rreeccoommmmeennddeedd oonn oouuttddoooorr aapppplliiccaattiioonnss ttoo mmiinniimmiizzee tthhee

ddaannggeerr ooff ddaammaaggee dduuee ttoo ffrreeeezziinngg wwhheenn sstteeaamm mmiigghhtt bbee ttuurrnneedd ooffff..

TThhee iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraapp hhaass ssuurrpprriissiinnggllyy lliittttllee iinn ccoommmmoonn wwiitthh tthhee ffllooaatt ttyyppee ttrraapp.. TThhee

ttrraapp cclloosseess wwhheenn sstteeaamm eenntteerrss aanndd bbuubbbblleess tthhrroouugghh iinnttoo tthhee bbuucckkeett ttoo mmaakkee iitt bbuuooyyaanntt..

IItt wwiillll nnoott ooppeenn uunnttiill tthhee sstteeaamm hhaass bbeeeenn ddiissssiippaatteedd..

TThhiiss wwiillll ooccccuurr aass tthhee sstteeaamm lleeaakkss aawwaayy tthhrroouugghh tthhee hhoollee iinn tthhee bbuucckkeett wwhhiicchh sseerrvveess aass aann aaiirr

vveenntt.. TThhee sstteeaamm wwiillll ccoolllleecctt iinn tthhee ttoopp ooff tthhee ttrraapp iittsseellff aanndd wwhheenn tthhee mmaaiinn vvaallvvee ooppeennss,, tthhiiss

sstteeaamm iiss vveenntteedd..

TThheerrmmooddyynnaammiicc sstteeaamm ttrraappss

Page 122: Steam - NPTELnptel.ac.in/courses/103107088/module8/lecture1/lecture1.pdf · As steam loses heat, it turns back into water (Condensate). ... Calculation - By analysing the heat output

TThhiiss ttyyppee ooff ttrraapp hhaass aattttrraacctteedd mmoosstt aatttteennttiioonn uunnddeerr tthhee hheeaaddiinngg ooff sstteeaamm wwaassttaaggee..

TThhee ooppeerraattiioonn ddeeppeennddss oonn ccoonnddeennssaattee aapppprrooaacchhiinngg sstteeaamm tteemmppeerraattuurree,, pprroodduucciinngg ffllaasshh

sstteeaamm aatt tthhee oorriiffiiccee aanndd ccaauussiinngg tthhee ttrraapp ttoo cclloossee.. IItt ddooeess tthhiiss wwiitthh ccoonnddeennssaattee oonn tthhee

uuppssttrreeaamm ssiiddee aanndd aaggaaiinn tthhee ffllooooddeedd vvaallvvee mmeeaannss tthhaatt tthheerree ccaann bbee nnoo lloossss tthhrroouugghh tthhee

ttrraapp.. HHoowweevveerr tthhee ttrraapp wwiillll ooppeenn ppeerriiooddiiccaallllyy aass hheeaatt iiss lloosstt ffrroomm tthhee ccaapp..

UUnnddeerr nnoo--llooaadd ccoonnddiittiioonnss,, ii..ee.. wwhheenn ccoonnddeennssaattee iiss bbeeiinngg pprroodduucceedd oonnllyy bbyy hheeaatt lloossss ffrroomm

tthhee uuppssttrreeaamm ppiippeelliinnee,, tthhee ccoonnddeennssaattee oonn tthhee uuppssttrreeaamm ssiiddee mmaayy eexxhhaauusstt aanndd tthhee ttrraapp wwiillll

tthheenn rreeqquuiirree aa ssmmaallll aammoouunntt ooff lliivvee sstteeaamm ttoo ccaauussee iitt ttoo cclloossee.. MMuucchh wwiillll ddeeppeenndd oonn

aammbbiieenntt ccoonnddiittiioonnss bbuutt tthhee lloossss wwiillll ggeenneerraallllyy bbee aarroouunndd 00..55 kkgg//hh aanndd tthhiiss ccoouulldd bbee

ddoouubblleedd iinn sseevveerree wweeaatthheerr.. CCoonnvveerrsseellyy,, ssuucchh lloosssseess ccaann bbee hhaallvveedd bbyy ssiimmppllyy ffiittttiinngg aann

iinnssuullaattiinngg ccoovveerr oovveerr tthhee ttoopp ccaapp..

IItt iiss iimmppoorrttaanntt ttoo rreemmeemmbbeerr tthhaatt tthheessee lloosssseess ddiissaappppeeaarr aass tthhee ccoonnddeennssaattee llooaadd iinnccrreeaasseess

wwhhiillee tthhee rraaddiiaattiioonn lloosssseess ffrroomm tthhee ttrraapp aarree mmiinniimmaall dduuee ttoo iittss ssmmaallll ssiizzee.. IInnddeeppeennddeenntt

tteessttss hhaavvee sshhoowwnn tthhaatt rraaddiiaattiioonn lloosssseess aarree nnoott mmoorree tthhaann 00..2255 kkgg//hh wwhhiicchh iiss aatt lleeaasstt aa

qquuaarrtteerr ooff tthhaatt eexxppeerriieenncceedd bbyy eeqquuaall ssiizzeedd iinnvveerrtteedd bbuucckkeett ttrraappss..

MMeennttiioonn sshhoouulldd bbee mmaaddee ooff mmiisslleeaaddiinngg ffiigguurreess qquuootteedd bbyy ssoommee ssoouurrcceess.. TThheessee hhaavvee tthheeiirr

oorriiggiinnss iinn tteessttss ccaarrrriieedd oouutt ssiimmuullttaanneeoouussllyy oonn aa llaarrggee nnuummbbeerr ooff tthheerrmmooddyynnaammiicc ttrraappss..

SSoommee tteessttss wweerree ccaarrrriieedd oouutt aatt mmiinnuuss 4455°°CC wwiitthh tthhee ccuummuullaattiivvee sstteeaamm lloossss bbeeiinngg

mmeeaassuurreedd.. TThhee eeffffeecctt ooff tteessttiinngg aatt uunnuussuuaallllyy llooww tteemmppeerraattuurreess aanndd uunnddeerr nnoo--llooaadd

ccoonnddiittiioonnss wwaass ttoo pprroodduuccee aann aacccceelleerraatteedd lliiffee tteesstt.. TThhee lloossss tthhrroouugghh aa ssmmaallll nnuummbbeerr ooff

ddeeffeeccttss aavveerraaggeess oouutt ttoo pprroodduuccee aa ccuurrvvee sshhoowwiinngg lloosssseess iinnccrreeaassiinngg wwiitthh ttiimmee..


Recommended