กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสแตติก

กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสแตติกทำงานตอบสนองต่ออุณหภูมิไอน้ำโดยรอบ หลักการทำงานและประโยชน์ของกับดัก 3 ประเภทที่แตกต่างกันจะถูกพิจารณาที่นี่ - กับดักแบบขยายตัวของเหลว กับดักแบบไบเมทัลลิก และกับดักแบบแรงดันสมดุล แต่ละประเภททำงานในรูปแบบที่แตกต่างกันและเหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะประเภท

กับดักไอน้ำแบบขยายตัวของเหลว

นี่เป็นหนึ่งในกับดักเทอร์โมสแตติกที่เรียบง่ายที่สุดและแสดงในรูปที่ 11.2.1 องค์ประกอบที่บรรจุน้ำมันจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนเพื่อปิดวาล์วลงบนที่นั่งวาล์ว การปรับตั้งช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำทิ้งจากกับดักระหว่าง 60°C ถึง 100°C ซึ่งทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นอุปกรณ์กำจัดอากาศปริมาณมากและคอนเดนเสทเย็นในช่วงเริ่มต้นทำงาน ดังที่กล่าวถึงในโมดูล 2.2 อุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวจะเปลี่ยนแปลงตามแรงดัน

รูปที่ 11.2.2 แสดงเส้นโค้งความอิ่มตัวของไอน้ำ พร้อมกับเส้นการตอบสนองอุณหภูมิคงที่ (X - X) ของกับดักแบบขยายตัวของเหลว ตั้งค่าไว้ที่ 90°C

จะเห็นได้จากรูปที่ 11.2.2 ว่าเมื่อแรงดันอยู่ที่ P1 คอนเดนเสทจะต้องเย็นตัวลงเพียงเล็กน้อย (ΔT1) และการกักเก็บจะยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม หากแรงดันเพิ่มขึ้นเป็น P2 คอนเดนเสทจะต้องเย็นตัวลงมากขึ้น (ΔT2) เพื่อผ่านกับดักไอน้ำ การเย็นตัวนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในท่อระหว่างกระบวนการและกับดักเท่านั้น และหากอุณหภูมิน้ำทิ้งจากกับดักยังคงที่ กระบวนการจะเกิดน้ำท่วม

การใช้งานทั่วไป

เนื่องจากคุณสมบัติอุณหภูมิน้ำทิ้งคงที่ กับดักแบบขยายตัวของเหลวอาจถูกนำมาใช้เป็น ‘กับดักระบายเมื่อหยุดทำงาน’ ได้อย่างมีประโยชน์ ที่นี่ ช่องทางออกจะต้องชี้ขึ้นเสมอ ดังแสดงในรูปที่ 11.2.3 เพื่อให้องค์ประกอบที่บรรจุน้ำมันแช่อยู่ในน้ำอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกับดักสามารถปล่อยน้ำทิ้งได้เฉพาะในช่วง 60°C - 100°C จึงจะเปิดเฉพาะในช่วงเริ่มต้นทำงานตามปกติ สามารถติดตั้งควบคู่กับกับดักระบายท่อหลักซึ่งโดยทั่วไปจะต่อเข้ากับท่อส่งคืนคอนเดนเสท ข้อดีของกับดักไอน้ำแบบขยายตัวของเหลว:

• กับดักแบบขยายตัวของเหลวสามารถปรับให้ปล่อยน้ำทิ้งที่อุณหภูมิต่ำ ให้ความสามารถในการ ‘ระบายเย็น’ ที่ดีเยี่ยม • เช่นเดียวกับกับดักแบบแรงดันสมดุล กับดักแบบขยายตัวของเหลวจะเปิดเต็มที่เมื่อเย็น ให้การระบายอากาศที่ดีและความจุคอนเดนเสทสูงสุดในภาระ ‘เริ่มต้นทำงาน’ • กับดักแบบขยายตัวของเหลวสามารถใช้เป็นกับดักระบายเริ่มต้นทำงานบนท่อหลักไอน้ำร้อนยิ่งยวดแรงดันต่ำ ซึ่งมีท่อเย็นยาวที่รับประกันว่าจะท่วมด้วยคอนเดนเสทที่เย็นกว่า สามารถทนต่อการสั่นสะเทือนและสภาวะน้ำกระแทกได้

ข้อเสียของกับดักไอน้ำแบบขยายตัวของเหลว:

• ท่ออ่อนขององค์ประกอบอาจถูกทำลายโดยคอนเดนเสทที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือความร้อนยิ่งยวด • เนื่องจากกับดักแบบขยายตัวของเหลวปล่อยคอนเดนเสทที่อุณหภูมิ 100°C หรือต่ำกว่า จึงไม่ควรใช้กับงานที่ต้องการกำจัดคอนเดนเสทออกจากพื้นที่ไอน้ำทันที • หากกับดักจะถูกสัมผัสกับสภาวะเย็นจัด กับดักและท่อที่เกี่ยวข้องจะต้องมีฉนวนหุ้มอย่างดี • กับดักแบบขยายตัวของเหลวโดยทั่วไปไม่ใช่ทางเลือกในการกักเก็บเพียงอย่างเดียว เนื่องจากมักต้องใช้กับดักไอน้ำอีกตัวทำงานคู่ขนาน อย่างไรก็ตาม สามารถใช้ได้ในกรณีที่อัตราเริ่มต้นทำงานไม่ใช่ปัจจัยสำคัญ เช่น เมื่อระบายขดลวดให้ความร้อนถังขนาดเล็ก

กับดักไอน้ำแบบแรงดันสมดุล

การปรับปรุงอย่างมากจากกับดักแบบขยายตัวของเหลวคือกับดักแบบแรงดันสมดุล แสดงในรูปที่ 11.2.4 อุณหภูมิการทำงานได้รับผลกระทบจากแรงดันไอน้ำโดยรอบ องค์ประกอบการทำงานคือแคปซูลที่บรรจุของเหลวพิเศษและส่วนผสมของน้ำที่มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำ ในสภาวะเย็นที่มีอยู่ในช่วงเริ่มต้นทำงาน แคปซูลจะคลายตัว วาล์วหลุดจากที่นั่งและเปิดกว้าง ช่วยให้กำจัดอากาศได้โดยไม่จำกัด นี่คือคุณลักษณะของกับดักแบบแรงดันสมดุลทุกประเภทและอธิบายว่าทำไมจึงเหมาะสำหรับการระบายอากาศ เมื่อคอนเดนเสทผ่านกับดักไอน้ำแบบแรงดันสมดุล ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังของเหลวในแคปซูล ของเหลวจะระเหยเป็นไอ ก่อนที่ไอน้ำจะมาถึงกับดัก แรงดันไอภายในแคปซูลทำให้ขยายตัวและวาล์วจะปิด การสูญเสียความร้อนจากกับดักจะทำให้น้ำรอบแคปซูลเย็นตัวลง ไอจะควบแน่นและแคปซูลหดตัว เปิดวาล์วและปล่อยคอนเดนเสทจนกว่าไอน้ำจะเข้ามาใกล้อีกครั้งและวัฏจักรจะทำซ้ำ (รูปที่ 11.2.5)

ความแตกต่างต่ำกว่าอุณหภูมิไอน้ำที่กับดักทำงานถูกควบคุมโดยความเข้มข้นของส่วนผสมของเหลวในแคปซูล องค์ประกอบ ‘ผนังบาง’ ให้การตอบสนองที่รวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันและอุณหภูมิ ผลลัพธ์คือเส้นการตอบสนองดังแสดงในรูปที่ 11.2.6 องค์ประกอบแบบเบลโลว์รุ่นแรกที่ทำจากวัสดุอโลหะมีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากน้ำกระแทก การนำองค์ประกอบสแตนเลสมาใช้ช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถืออย่างมาก รูปที่ 11.2.7 แสดงภาพระเบิดของกับดักไอน้ำแบบแรงดันสมดุลสมัยใหม่ที่มีความต้านทานอย่างมากต่อความเสียหายจากน้ำกระแทก ความร้อนยิ่งยวด และการกัดกร่อน ข้อดีของกับดักไอน้ำแบบแรงดันสมดุล:

• มีขนาดเล็ก เบา และมีความจุมากเมื่อเทียบกับขนาด • วาล์วเปิดเต็มที่ในช่วงเริ่มต้นทำงาน ช่วยให้ก๊าซที่ไม่ควบแน่น เช่น อากาศ ถูกปล่อยออกอย่างอิสระ และให้การกำจัดคอนเดนเสทสูงสุดเมื่อภาระมากที่สุด • กับดักประเภทนี้ไม่น่าจะแข็งตัวเมื่อทำงานในตำแหน่งที่เปิดโล่ง (เว้นแต่จะมีท่อคอนเดนเสทยกขึ้นหลังกับดัก ซึ่งจะปล่อยให้น้ำไหลกลับและท่วมกับดักเมื่อไอน้ำดับ) • กับดักแบบแรงดันสมดุลสมัยใหม่ปรับตัวอัตโนมัติต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไอน้ำจนถึงแรงดันทำงานสูงสุด นอกจากนี้ยังทนต่อความร้อนยิ่งยวดได้ถึง 70°C • การบำรุงรักษาทำได้ง่าย แคปซูลและที่นั่งวาล์วถอดออกง่าย และชิ้นส่วนทดแทนสามารถติดตั้งได้ในเวลาไม่กี่นาทีโดยไม่ต้องถอดกับดักออกจากท่อ ข้อเสียของกับดักไอน้ำแบบแรงดันสมดุล:

• กับดักไอน้ำแบบแรงดันสมดุลรุ่นเก่ามีเบลโลว์ที่เสี่ยงต่อความเสียหายจากน้ำกระแทกหรือคอนเดนเสทที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แคปซูลสแตนเลสที่เชื่อมแบบใหม่กว่าสามารถทนต่อสภาวะดังกล่าวได้ดีกว่า • เช่นเดียวกับกับดักเทอร์โมสแตติกอื่นๆ ทั้งหมด แบบแรงดันสมดุลจะไม่เปิดจนกว่าอุณหภูมิคอนเดนเสทจะลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิไอน้ำ (ความแตกต่างของอุณหภูมิที่แน่นอนถูกกำหนดโดยของเหลวที่ใช้เติมองค์ประกอบ) นี่เป็นข้อเสียอย่างชัดเจนหากเลือกกับดักไอน้ำสำหรับงานที่ไม่สามารถยอมรับน้ำท่วมในพื้นที่ไอน้ำได้ เช่น การระบายน้ำท่อหลัก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การสืบค้นความร้อนที่สำคัญ

กับดักไอน้ำแบบไบเมทัลลิก

ตามชื่อที่บอก กับดักไอน้ำแบบไบเมทัลลิกสร้างขึ้นโดยใช้แถบโลหะสองชนิดที่ต่างกันเชื่อมเข้าด้วยกันเป็นองค์ประกอบเดียว องค์ประกอบจะเบี่ยงเบนเมื่อถูกความร้อน (รูปที่ 11.2.8):