กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิก

กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิกมีหลักการทำงานเฉพาะที่พึ่งพาพลศาสตร์ของน้ำและไอน้ำลอย มีความเรียบง่าย แข็งแรง และน่าเชื่อถือ สามารถทำงานได้ถึงอุณหภูมิและแรงดันสูงมาก การก่อสร้าง การใช้ประโยชน์ และข้อดีมีรายละเอียดที่นี่

กับดักไอน้ำเทอร์โมไดนามิกแบบดั้งเดิม

กับดักเทอร์โมไดนามิกเป็นกับดักไอน้ำที่แข็งแรงมากพร้อมโหมดการทำงานที่เรียบง่าย กับดักทำงานโดยอาศัยผลทางพลวัตของไอน้ำลอยที่ผ่านกับดัก ดังแสดงในรูปที่ 11.4.1 ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่เพียงชิ้นเดียวคือดิสก์เหนือหน้าแบนภายในห้องควบคุมหรือฝาครอบ เมื่อเริ่มต้นเดินเครื่อง แรงดันขาเข้ายกดิสก์ และน้ำควบแน่นเย็นรวมถึงอากาศถูกระบายออกทันทีจากวงแหวนใน ใต้ดิสก์ และออกผ่านช่องออกสามจุด (แสดงเพียง 2 จุด รูปที่ 11.4.1, i) น้ำควบแน่นร้อนที่ไหลผ่านช่องทางเข้าเข้าสู่ห้องใต้ดิสก์ลดแรงดันและปล่อยไอน้ำลอยที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ความเร็วสูงนี้สร้างพื้นที่แรงดันต่ำใต้ดิสก์ ดึงดิสก์ไปยังที่นั่ง (รูปที่ 11.4.1, ii) ในเวลาเดียวกัน แรงดันไอน้ำลอยสะสมในห้องเหนือดิสก์ บังคับลงกับน้ำควบแน่นขาเข้าจนนั่งบนวงแหวนในและนอก ณ จุดนี้ ไอน้ำลอยถูกดักในห้องบน และแรงดันเหนือดิสก์เท่ากับแรงดันที่กระทำกับด้านล่างของดิสก์จากวงแหวนใน อย่างไรก็ตาม ด้านบนของดิสก์ถูกแรงมากกว่าด้านล่าง เนื่องจากมีพื้นที่ผิวมากกว่า ในที่สุดแรงดันที่ถูกดักในห้องบนลดลงเมื่อไอน้ำลอยควบแน่น ดิสก์ถูกยกขึ้นโดยแรงดันน้ำควบแน่นที่สูงกว่าในขณะนั้นและรอบการทำงานซ้ำ (รูปที่ 11.4.1, iv) อัตราการทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิไอน้ำและสิ่งแวดล้อม กับดักส่วนใหญ่จะปิดระหว่าง 20 ถึง 40 วินาที หากกับดักเปิดบ่อยเกินไป อาจเนื่องจากตำแหน่งที่เย็น เปียก และลมแรง อัตราการเปิดสามารถชะลอได้เพียงติดตั้งฝาครอบฉนวนบนด้านบนของกับดัก ข้อดีของกับดักไอน้ำเทอร์โมไดนามิก

• กับดักเทอร์โมไดนามิกสามารถทำงานได้ทั่วทั้งช่วงการทำงานโดยไม่ต้องปรับหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนภายใน
• มีขนาดกะทัดรัด เรียบง่าย น้ำหนักเบา และมีความสามารถในการรองรับน้ำควบแน่นมากเมื่อเทียบกับขนาด
• กับดักเทอร์โมไดนามิกสามารถใช้กับไอน้ำแรงดันสูงและร้อนยวดยิ่ง และไม่ได้รับผลกระทบจากแรงกระแทกน้ำหรือการสั่นสะเทือน การก่อสร้างสแตนเลสทั้งหมดให้ความต้านทานสูงต่อน้ำควบแน่นที่กัดกร่อน
• กับดักเทอร์โมไดนามิกไม่เสียหายจากการแข็งตัวและไม่น่าจะแข็งตัวหากติดตั้งโดยดิสก์อยู่ในระนาบแนวตั้งและปล่อยออกสู่บรรยากาศอย่างอิสระ อย่างไรก็ตาม การทำงานในตำแหน่งนี้อาจทำให้ขอบดิสก์สึกหรอ
• เนื่องจากดิสก์เป็นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่เพียงชิ้นเดียว การบำรุงรักษาทำได้ง่ายโดยไม่ต้องถอดกับดักออกจากท่อ
• เสียง ‘คลิก’ ที่ได้ยินเมื่อกับดักเปิดและปิดทำให้การทดสอบทำได้ตรงไปตรงมามาก ข้อเสียของกับดักไอน้ำเทอร์โมไดนามิก
• กับดักไอน้ำเทอร์โมไดนามิกไม่ทำงานอย่างมั่นใจเมื่อแรงดันแตกต่างต่ำมาก เนื่องจากความเร็วการไหลใต้ดิสก์ไม่เพียงพอที่จะเกิดแรงดันต่ำ อยู่ภายใต้แรงดันขาเข้าขั้นต่ำ (โดยทั่วไป 0.25 bar g) แต่ทนแรงดันย้อนสูงสุด 80% ของแรงดันขาเข้า
• กับดักเทอร์โมไดนามิกสามารถระบายอากาศปริมาณมากเมื่อ ‘เริ่มต้นเดินเครื่อง’ หากแรงดันขาเข้าเพิ่มขึ้นช้า อย่างไรก็ตาม แรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจะทำให้อากาศความเร็วสูงปิดกับดักในลักษณะเดียวกับไอน้ำ และจะ ‘ผูกอากาศ’ ในกรณีนี้สามารถติดตั้งช่องระบายอากาศเทอร์โมสแตติกแยกแบบขนานกับกับดัก กับดักไอน้ำเทอร์โมไดนามิกรุ่นใหม่อาจมีแผ่นดิสก์ป้องกันการผูกอากาศในตัวที่ป้องกันแรงดันอากาศสะสมบนดิสก์และปล่อยให้อาศาจหนี (รูปที่ 11.4.3)
• การปล่อยของกับดักอาจมีเสียงดัง และปัจจัยนี้อาจห้ามใช้กับดักเทอร์โมไดนามิกในบางตำแหน่ง เช่น นอกห้องผู้ป่วยหรือห้องผ่าตัด หากเป็นปัญหา สามารถติดตั้งตัวกระจายเสียงที่ลดเสียงการปล่อยได้อย่างมาก
• ควรระวังไม่เลือกกับดักเทอร์โมไดนามิกขนาดใหญ่เกินไป เนื่องจากอาจเพิ่มรอบเวลาและทำให้เกิดการสึกหรอ การใช้งานระบายน้ำท่อหลักมักต้องการเพียงรุ่นความจุต่ำ หากพิจารณาตำแหน่งกระเปาะระบายน้ำอย่างถูกต้อง****

กับดักไอน้ำแบบอิมพัลส์

กับดักอิมพัลส์ (ดังแสดงในรูปที่ 11.4.4) ประกอบด้วยลูกสูบกลวง (A) พร้อมดิสก์ลูกสูบ (B) ทำงานภายในลูกสูบเรียว (C) ที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำทาง เมื่อ ‘เริ่มต้นเดินเครื่อง’ วาล์วหลัก (D) วางอยู่บนที่นั่ง (E) ปล่อยช่องทางไหลผ่านช่องว่างระหว่างลูกสูบและกระบอกสูบและรู (F) ที่ด้านบนลูกสูบ ปริมาณการไหลที่เพิ่มขึ้นของอากาศและน้ำควบแน่นจะกระทำกับดิสก์ลูกสูบและยกวาล์วหลักออกจากที่นั่งเพื่อให้การไหลเพิ่มขึ้น น้ำควบแน่นบางส่วนจะไหลผ่านช่องว่างระหว่างลูกสูบและดิสก์ ผ่าน E และไปยังช่องออกกับดัก เมื่อน้ำควบแน่นเข้าใกล้อุณหภูมิไอน้ำ บางส่วนจะ flash เป็นไอน้ำเมื่อผ่านช่องว่าง แม้ว่าจะถูกระบายผ่านรู F ก็ตาม แต่ก็สร้างแรงดันกลางเหนือลูกสูบ ซึ่งกำหนดตำแหน่งวาล์วหลักเพื่อตอบสนองโหลด กับดักสามารถปรับได้โดยย้ายตำแหน่งลูกสูบ (B) เทียบกับที่นั่ง แต่กับดักได้รับผลกระทบจากแรงดันย้อนอย่างมีนัยสำคัญ มีความสามารถมากเมื่อพิจารณาขนาดเล็ก ในทางกลับกัน กับดักไม่สามารถปิดสนิทได้และจะปล่อยไอน้ำที่โหลดเบามาก ปัญหาหลักคือช่องว่างระหว่างลูกสูบและกระบอกสูบที่เล็กมาก ได้รับผลกระทบจากสิ่งสกปรกที่มักพบในระบบไอน้ำ การใช้งานกับดักอิมพัลส์ค่อนข้างจำกัดจึงไม่ถูกพิจารณาในบางส่วนของโมดูลนี้ ข้อดีของกับดักไอน้ำแบบอิมพัลส์

• กับดักอิมพัลส์มีความสามารถในการจัดการน้ำควบแน่นมากเมื่อเทียบกับขนาด
• ทำงานได้ในช่วงแรงดันไอน้ำกว้างโดยไม่ต้องเปลี่ยนขนาดวาล์ว และสามารถใช้กับไอน้ำแรงดันสูงและร้อนยวดยิ่ง
• ระบายอากาศได้ดีและไม่ ‘ผูกอากาศ’ ข้อเสียของกับดักไอน้ำแบบอิมพัลส์
• กับดักอิมพัลส์ไม่สามารถปิดสนิทได้และจะรั่วไอน้ำที่โหลดเบามาก
• ได้รับผลกระทบจากสิ่งสกปรกที่เข้าตัวกับดักได้ง่ายเนื่องจากช่องว่างระหว่างลูกสูบและกระบอกสูบที่เล็กมาก
• กับดักอาจเต้นเป็นจังหวะที่โหลดเบา ทำให้เกิดเสียง แรงกระแทกน้ำ และแม้แต่ความเสียหายทางกลกับวาล์วเอง
• ไม่ทำงานเมื่อแรงดันย้อนเกิน 40% ของแรงดันขาเข้า

กับดักไอน้ำแบบลาบรินท์

กับดักลาบรินท์แบบง่ายแสดงในรูปที่ 11.4.5 ประกอบด้วยแผ่นกั้นชุดหนึ่งที่ปรับได้ด้วยมือหมุน น้ำควบแน่นร้อนที่ผ่านระหว่างแผ่นกั้นแรกกับตัวกับดักถูกลดแรงดันและบางส่วน ‘flash’ เป็นไอน้ำ พื้นที่รอบแผ่นกั้นถัดไปต้องรับมือกับปริมาณน้ำควบแน่นร้อนที่เพิ่มขึ้นและป้องกันไม่ให้ไอน้ำสดหนี แผ่นกั้นสามารถเลื่อนเข้าหรือออกโดยใช้มือหมุน ซึ่งเปลี่ยนตำแหน่งเทียบกับตัวกับดัก เปลี่ยนขนาดรูโดยรวมอย่างมีประสิทธิผล ข้อดีของกับดักไอน้ำแบบลาบรินท์

• กับดักประเภทนี้มีขนาดค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับความสามารถ และมีโอกาสเสียหายทางกลน้อยเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนอัตโนมัติ ข้อเสียของกับดักไอน้ำแบบลาบรินท์
• กับดักลาบรินท์ต้องปรับด้วยมือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในแรงดันไอน้ำหรือโหลดน้ำควบแน่น หากการตั้งค่าไม่เหมาะกับเงื่อนไขที่เกิดขึ้น จะเกิดการสูญเสียไอน้ำหรือการท่วมขังของพื้นที่ไอน้ำ (เช่นเดียวกับกับดักรูคงที่)

กับดักรูคงที่

เป็นอุปกรณ์ที่มีรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดไว้เพื่อปล่อยน้ำควบแน่นปริมาณที่คำนวณได้ภายใต้เงื่อนไขแรงดันเฉพาะ ในทางปฏิบัติ โหลดน้ำควบแน่นและแรงดันไอน้ำอาจแตกต่างกันมาก ตัวอย่างเช่น โหลดเริ่มต้นและทำงานอาจแตกต่างกันมาก พร้อมกับแรงดันไอน้ำที่จะเปลี่ยนไปตามการกระทำของวาล์วควบคุมอุณหภูมิ เงื่อนไขที่เปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจส่งผลให้รูคงที่กักน้ำควบแน่นในกระบวนการหรือปล่อยไอน้ำสด ซึ่งอาจกระทบประสิทธิภาพโรงงานและลดความปลอดภัย รูคงที่มักมีขนาดตามเงื่อนไขทำงาน เพื่อกักน้ำควบแน่นเพียงพอและไม่ปล่อยไอน้ำ หากเป็นเช่นนั้น เมื่อเริ่มต้นเดินเครื่อง มีขนาดเล็กเกินไปอย่างมีนัยสำคัญและพื้นที่ไอน้ำมีโอกาสท่วมขังสูง ทางเลือกคือมีขนาดเพื่อไม่ให้ท่วมขังเมื่อเริ่มต้นเดินเครื่อง รูจะมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับเงื่อนไขทำงาน และอุปกรณ์จะปล่อยไอน้ำ ขนาดของรูมักเป็นการประนีประนอมระหว่างสองเงื่อนไข เพื่อว่า ณ จุดใดจุดหนึ่งระหว่างนั้น รูมีขนาดถูกต้อง การกัดกร่อนและอายุการใช้งานโรงงาน การท่วมขังต่อเนื่องเพิ่มความเสี่ยงของการกัดกร่อนในพื้นที่ไอน้ำอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบว่าหลังติดตั้งกับดักรูคงที่ อายุการใช้งานโรงงานลดลงต่ำกว่าที่คาดไว้ด้วยกับดักไอน้ำที่เหมาะสม กับดักไอน้ำที่เหมาะสมควรสามารถทำได้เพียงพอทุกแรงดันและอัตราการไหลที่มีในการใช้งาน จากนั้นปล่อยน้ำควบแน่นร้อนโดยไม่รั่วไอน้ำในทุกสภาวะ เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ ขนาดของรูต้องเปลี่ยนในกับดัก ต้องใหญ่พอที่จะรองรับสภาวะที่เลวร้ายที่สุด จากนั้นมีวิธีลดพื้นที่การไหลของรูที่มีผลเมื่อความสามารถมากเกินไป นี่อธิบายการทำงานของกับดักไอน้ำพอดี ข้อดีของกับดักรูคงที่

• ใช้ได้สำเร็จเมื่อแรงดันและโหลดคงที่
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ข้อเสียของกับดักรูคงที่
• หากมีขนาดตามโหลดทำงาน กับดักรูคงที่จะท่วมขังเมื่อเริ่มต้นเดินเครื่อง ลดประสิทธิภาพโรงงานในช่วงเวลานี้ เพิ่มเวลาเริ่มต้นเดินเครื่องและความเสี่ยงของการกัดกร่อน
• หากมีขนาดตามโหลดเริ่มต้น กับดักรูคงที่จะสูญเสียไอน้ำเมื่อโรงงานทำงาน เพิ่มต้นทุนการดำเนินงานอย่างมีประสิทธิผล
• กับดักรูคงที่มักอุดตันด้วยสิ่งสกปรกเนื่องจากรูขนาดเล็ก
• ต้นทุนในการเปลี่ยนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเนื่องจากการกัดกร่อนจะสูงกว่าต้นทุนในการเปลี่ยนกับดักรูคงที่ด้วยกับดักไอน้ำมาก หมายเหตุ: กับดักรูคงที่ไม่แนะนำสำหรับระบายน้ำควบแน่นจากการใช้งานที่เสี่ยงต่อสภาวะโหลดที่เปลี่ยนแปลง