Cân Nhắc Khi Chọn Bẫy Hơi

Loại ứng dụng, thiết kế hệ thống và nhu cầu bảo dưỡng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và lựa chọn bẫy hơi. Các yếu tố như nước va, bẩn, đóng băng hơi, bẫy nhóm, điều kiện chân không và điều khiển nhiệt độ quy trình được thảo luận trong hướng dẫn này.

Cân nhắc

Theo định nghĩa, bẫy hơi phải giữ lại hơi đồng thời không hạn chế dòng chảy của ngưng tụ, không khí và các khí không ngưng tụ khác. Các yêu cầu cơ bản của việc bẫy hơi tốt đã được nêu ra nhưng đáng nhắc lại rằng hiệu suất của thiết bị là quan trọng nhất. Việc chọn bẫy theo sau dựa trên cơ sở rằng các yêu cầu về áp suất, tải ngưng tụ và xả khí đã được đáp ứng, trong lựa chọn sơ bộ. Tuy nhiên, thiết kế hệ thống và nhu cầu bảo dưỡng cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và lựa chọn. Vui lòng tham khảo các phần phụ sau trong Mô-đun này để biết thêm lời khuyên về vấn đề này. Nước va Nước va là triệu chứng của vấn đề trong hệ thống hơi. Điều này có thể do thiết kế kém của hệ thống ống hơi và ngưng tụ, việc sử dụng sai loại bẫy hoặc bẫy hơi bị rò rỉ, hoặc kết hợp các yếu tố này. Thường vô ích khi lắp bẫy đúng cho ứng dụng nếu bố trí hệ thống không cho phép bẫy hoạt động chính xác. Tương tự vô ích khi lắp đúng bố trí mà không chú ý đúng cách đến bẫy hơi. Các Mô-đun 11.6 đến 11.11 bao gồm ‘Chọn bẫy hơi’ sẽ giải quyết việc kết hợp đúng bẫy hơi với ứng dụng và bố trí. Bố trí đúng hệ thống ống hơi cũng được giải quyết trong Khối 10 - ‘Phân Phối Hơi’. Triệu chứng của nước va thường được quy cho trục trặc của bẫy hơi. Giải thích có nhiều khả năng hơn là bẫy hơi bị lỗi đã bị hư hỏng bởi nước va. Nước va có thể được gây ra theo nhiều cách, bao gồm:-

• Không loại bỏ ngưng tụ khỏi đường đi của hơi tốc độ cao trong hệ thống ống.
• Từ ứng dụng được điều khiển nhiệt độ và nơi ngưng tụ phải nâng lên đường hoàn trả, hoặc quay lại hệ thống có áp suất.
• Ngưng tụ không thể đi vào hoặc di chuyển đúng cách dọc theo đường hoàn trả kích thước nhỏ, do either (a) ngập nước, hoặc (b) quá áp suất với hiệu ứng tiết lưu của hơi bốc nhanh. Kỹ thuật thiết kế và sản xuất hiện đại đã tạo ra bẫy hơi bền chắc hơn so với thế hệ trước. Điều này cho phép bẫy hơi tồn tại lâu hơn trong điều kiện bình thường, và cũng sẽ chịu đựng tốt hơn ảnh hưởng của hệ thống thiết kế kém. Về cơ bản, dù bẫy hơi được chế tạo tốt đến đâu, nếu nó được lắp trong hệ thống thiết kế kém, nó sẽ kém hiệu quả hơn và có tuổi thọ ngắn hơn. Nếu bẫy hơi liên tục hỏng trên hệ thống đã thiết lập do nước va, có thể là lỗi của bố trí hệ thống, thay vì bẫy. Giải pháp là điều tra và loại bỏ nguyên nhân thực sự của vấn đề bằng cách sửa chữa những thiếu sót của hệ thống. Hai ứng dụng quan trọng là thoát nước đường ống hơi chính, và thiết bị trao đổi nhiệt điều khiển nhiệt độ. Theo nguyên tắc chung, đường ống hơi chính nên được thoát nước ở khoảng cách đều đặn 30 đến 50 mét với túi thoát nước kích thước đầy đủ. Đáy của bất kỳ ống đứng nào cũng phải được thoát nước. Thiết bị trao đổi nhiệt điều khiển nhiệt độ chỉ có thể hoạt động hiệu quả nếu ngưng tụ được phép thoát tự do. Nếu có độ nâng sau bẫy, sẽ luôn có xu hướng nước va, bất kể bẫy nào được lắp. Trong tình huống này, bẫy nên được bổ sung bằng bơm, hoặc thay bằng bẫy-bơm. Chủ đề này sẽ được giải quyết chi tiết hơn trong Khối 13 - ‘Loại Bỏ Ngưng Tụ’ Điều quan trọng là hệ thống ống phải được thiết kế và lắp đặt đúng cách. Điều này sẽ giúp duy trì hiệu suất nhiệt của hệ thống trong suốt tuổi thọ phục vụ. Bẩn Bẩn là yếu tố chính khác phải được xem xét khi chọn bẫy. Mặc dù hơi ngưng tụ thành nước chưng cất, nó đôi khi có thể chứa dấu vết sản phẩm của hợp chất xử lý nước cấp lò hơi và khoáng chất tự nhiên có trong nước. Cặn ống được tạo ra trong quá trình lắp đặt và sản phẩm ăn mòn cũng cần được xem xét. Bẫy hoạt động kiểu gián đoạn ít bị ảnh hưởng bởi bẩn nhất. Trong bẫy nhiệt tĩnh, điều này có nghĩa là bẫy nhiệt tĩnh cân bằng áp suất được ưu tiên, mặc dù van phẳng lớn hơn liên quan đến một số bẫy màng có thể gây khó khăn. Ho động nhỏ giọt của bẫy lưỡng kim, kết hợp với sắp xếp thân van đi qua đệm van, có nghĩa là chúng dễ bị trục trặc nhất (do ma sát bổ sung) hoặc thậm chí tắc nghẽn. Đôi khi người ta tuyên bố rằng phần tử cảm biến có thể được làm sạch dễ dàng và không bị bám bẩn. Tuy nhiên, bám bẩn phần tử hiếm khi là vấn đề: các bộ phận liên quan là cơ chế van ‘màng động’, có xu hướng tự làm sạch do hành động mở dương. Bẫy hơi phao-nhiệt tĩnh khá chống bẩn. Ví dụ cực đoan, khi thoát nước từ nồi hấp autoclave bảo dưỡng bê tông, cát dư thừa kết tủa vào ngưng tụ có thể được mang qua bẫy hơi phao-nhiệt tĩnh lớn khá thành công, do dòng chảy tốc độ thấp qua lỗ tương đối lớn. Bẫy gầu đảo có lỗ xả khí trong gầu. Nếu lỗ này bị tắc, có thể gây ra bẫy bị đóng khí và phản ứng chậm. Nếu điều này xảy ra, cặn hoặc bẩn chặn lỗ xả khí phải được loại bỏ, yêu cầu bẫy phải được ngắt khỏi hoạt động. Bẫy xung không chịu được điều kiện bẩn. Khe hở nhỏ giữa nút chặn và hình nón dễ bị dòng chảy tốc độ cao và nút chặn thường xuyên bị kẹt ở vị trí trung gian. Bẫy bị kẹt ở vị trí cố định và sẽ hoặc cho hơi hoặc ngưng tụ đi qua tùy thuộc vào tốc độ ngưng tụ. Thiết bị lỗ cố định ít phù hợp nhất với điều kiện bẩn. Lỗ vốn nhỏ và thường xuyên bị tắc. Phóng to lỗ (đôi khi được thực hiện trong tuyệt vọng) phá hủy khái niệm định cỡ trên lỗ cố định. Nó lãng phí và trong một số trường hợp chỉ trì hoãn thời gian cho đến khi tắc nghẽn xảy ra lại. Bộ lọc thường được cung cấp và lắp đặt nhưng phải cực kỳ mịn để hiệu quả. Điều này chỉ đơn giản chuyển tắc nghẽn từ bẫy lỗ sang bộ lọc, mà đến lượt nó, yêu cầu thời gian ngừng hoạt động thường xuyên để vệ sinh. Bộ lọc

Các thiết bị này (Hình 11.5.1) thường bị quên lãng trong hệ thống hơi, thường có vẻ, trong nỗ lực giảm chi phí lắp đặt. Cặn ống và bẩn có thể ảnh hưởng đến van điều khiển và bẫy hơi, và giảm tốc độ truyền nhiệt. Rất dễ dàng và không tốn kém để lắp bộ lọc trong ống, và chi phí thấp khi làm như vậy sẽ mang lại lợi ích trong suốt tuổi thọ của lắp đặt. Cặn và bẩn được giữ lại, và bảo dưỡng thường giảm do đó. Lựa chọn đơn giản. Vật liệu bộ lọc được chọn để phù hợp với loại lắp đặt và áp suất hệ thống mà nó dự kiến hoạt động. Các kích thước lưới lọc khác nhau có thể được xem xét cho các mức độ bảo vệ khác nhau. Bộ lọc càng mịn, càng cần vệ sinh thường xuyên hơn. Một điều chắc chắn, bộ lọc dễ mua và bảo dưỡng hơn nhiều so với van điều khiển hoặc bẫy hơi. Thông tin thêm về bộ lọc được cung cấp trong Khối 12 - ‘Phụ Trợ Đường Ống’ Đóng băng hơi

Khả năng đóng băng hơi đôi khi có thể là yếu tố quyết định trong việc chọn bẫy hơi. Nó có thể xảy ra bất cứ khi nào bẫy hơi được lắp từ xa so với thiết bị cần thoát nước. Nó có thể trở nên nghiêm trọng khi ngưng tụ được loại bỏ qua ống xiphon hoặc ống nhúng. Hình 11.5.2 minh họa vấn đề đóng băng hơi trong trục sấy quay bằng cách sử dụng ống xiphon. Trong Hình 11.5.2 (i) áp suất hơi đủ để nâng ngưng tụ lên ống xiphon, qua bẫy hơi và đi. Hình 11.5.2 (ii) cho thấy điều gì xảy ra khi mức ngưng tụ ở đáy trục giảm xuống dưới đầu ống xiphon. Hơi đi vào ống xiphon và khiến bẫy hơi (trong trường hợp này là loại phao) đóng. Bẫy tạm thời bị ‘đóng băng hơi’. Tổn thất nhiệt từ trục sẽ dẫn đến hình thành nhiều ngưng tụ hơn, mà do đó, không thể tiếp cận bẫy. Hình 11.5.2 (iii) cho thấy trục ngày càng ngập nước sẽ dẫn đến tốc độ sấy giảm và tăng công suất cần thiết để quay trục. Trong trường hợp cực đoan, trục có thể đầy đến đường tâm và hư hỏng có thể xảy ra do quá tải cơ học Để giải quyết vấn đề này, cần bẫy có van ‘giải phóng khóa hơi’. Đây là van kim bên trong cho phép hơi bị khóa trong ống xiphon được xả qua van chính. Bẫy phao là loại bẫy duy nhất có tính năng này và là lựa chọn đúng trên máy móc quay như trục sấy. Vì van kim chỉ mở vừa đủ để tránh lãng phí hơi, nó có dung lượng hạn chế để xả khí. Bẫy loại này thường được cung cấp với van xả khí kết hợp và giải phóng khóa hơi (Hình 11.5.3). Cơ chế giải phóng khóa hơi vận hành thủ công hoạt động độc lập với hành động van xả khí tự động. Bẫy hơi phao-nhiệt tĩnh tiêu chuẩn được hiển thị trong Hình 11.5.4 Các loại bẫy khác sẽ mở và cuối cùng xử lý khóa hơi, tuy nhiên, thoát nước và hiệu suất thiết bị sẽ không ổn định. Điều này rõ ràng không thể chấp nhận được với người dùng thiết bị quy trình mà thời gian lô, chất lượng và hiệu quả có tầm quan trọng cao. Bẫy nhóm

Bẫy nhóm mô tả việc sử dụng một bẫy phục vụ nhiều hơn một ứng dụng. Hình 11.5.5 cho thấy hai quy trình hàng lô (nồi nấu có áo jacket) hoạt động ở hai áp suất hơi khác nhau với đường xả từ mỗi nồi kết nối vào một bẫy hơi. Áp suất cao hơn trong thiết bị B sẽ cho phép ngưng tụ từ bình này thoát nhưng sẽ ngăn ngưng tụ xả từ thiết bị A vì van một chiều C sẽ bị giữ đóng. Thiết bị A sẽ ngập nước và sẽ chịu sự sụt giảm nghiêm trọng về hiệu suất. Vì lý do này, bẫy nhóm thiết bị hoạt động ở áp suất khác nhau không phải là thực hành tốt. Nhưng nếu thiết bị hoạt động ở cùng áp suất? Xem xét lắp đặt sau được hiển thị trong Hình 11.5.6.

Trong Hình 11.5.6, nội dung của nồi A gần đạt nhiệt độ và ngưng tụ tương đối ít hơi. Các nồi B, C và D vừa được đổ đầy sản phẩm lạnh và, khi hơi được bật, tốc độ ngưng tụ của chúng cao hơn nhiều so với nồi A. Do đó, tốc độ hơi dọc theo các đường cung cấp này cao hơn nhiều, dẫn đến giảm áp suất lớn hơn dọc theo mỗi đường nhánh. Áp suất hơi thấp hơn sẽ tồn tại tại đầu vào nồi của B, C và D và trong áo jacket hơi của chúng, (do B, C và D có tốc độ ngưng tụ cao hơn nồi A) giảm khả năng sưởi và tăng thời gian sản xuất.

Vì lý do này, áp suất tại cửa xả của nồi B, C và D cũng thấp hơn so với nồi A. Hơi sẽ chảy từ nồi A qua đường xả ngưng tụ đến các nồi khác để cân bằng áp suất, và ngưng tụ từ các nồi khác sẽ phải chảy ngược dòng hơi này. Khi các điểm xả của bình khác nhau ở áp suất khác nhau được kết nối vào một bẫy, bình có áp suất cao nhất (trong trường hợp này nồi A) sẽ cản trở dòng chảy ngưng tụ từ các bình khác. Những bình có nhu cầu lớn nhất để xả ngưng tụ (trong trường hợp này nồi B, C và D) sẽ có xu hướng ngập nước. Do đó, bố trí ngưng tụ được hiển thị trong Hình 11.5.6 khó có thể đạt được kết quả thỏa đáng. Tình hình có thể trầm trọng hơn khi các quy trình bẫy nhóm có điều khiển nhiệt độ riêng biệt.

Một ứng dụng có thể phù hợp cho bẫy nhóm là đơn vị xử lý không khí với nhiều phần sưởi nối tiếp (Hình 11.5.7). Ứng dụng kiểu ‘dòng chảy’ này khác với quy trình hàng lô (hoặc không dòng chảy) trong Hình 11.5.6. Các phần sưởi sẽ luôn chia sẻ bất kỳ thay đổi tải nào vì chúng được phục vụ bởi cùng một van điều khiển. Điều quan trọng là các kết nối xả ngưng tụ và hệ thống ống chung được kích thước rộng rãi để cho phép dòng ngưng tụ đầy đủ theo một hướng ngược dòng hơi theo hướng khác. Nó chỉ hoạt động khi tất cả các phần được cấp bởi một van điều khiển và cùng chất lỏng thứ cấp được sưởi bởi tất cả các phần.

Lý do ban đầu cho bẫy nhóm là trước đây chỉ có một loại bẫy hơi. Đó là tiền thân của bẫy gầu ngày nay, và rất lớn và đắt tiền. Bẫy hơi ngày nay nhỏ hơn đáng kể và hiệu quả về chi phí, cho phép thiết bị trao đổi nhiệt riêng lẻ được thoát nước đúng cách. Luôn tốt hơn cho thiết bị sử dụng hơi được bẫy trên cơ sở cá nhân thay vì trên cơ sở nhóm. Trong nhiều trường hợp, có thể cần sử dụng bẫy-bơm trên thiết bị điều khiển nhiệt độ, để loại bỏ ngưng tụ đúng cách. Bộ khuếch tán

Với bẫy hơi xả ra khí quyển từ ống hở, có thể thấy dòng xả ngưng tụ nóng. Một lượng hơi bốc nhanh cũng sẽ hiện diện liên quan đến áp suất ngưng tụ trước bẫy. Điều này có thể gây nguy hiểm cho người qua đường, nhưng rủi ro có thể được giảm thiểu bằng cách giảm mức độ nghiêm trọng của dòng xả. Điều này có thể đạt được bằng cách lắp bộ khuếch tán đơn giản (Hình 11.5.8) vào cuối ống (Hình 11.5.9) giảm mức độ mạnh mẽ của dòng xả và âm thanh. Thông thường, mức âm thanh có thể giảm tới 80%.

Yêu cầu đặc biệt

Thoát nước chân không

Loại bỏ ngưng tụ từ không gian hơi hoạt động dưới chân không có thể là vấn đề. Nếu sử dụng bẫy hơi, cửa xả của nó phải được kết nối với nguồn chân không lớn hơn trong không gian hơi để đảm bảo hiệu áp suất không đổi qua lỗ để xả ngưng tụ. Khi điều này không thể, bơm dẫn động bằng áp suất có thể được sử dụng để thoát nước từ thiết bị (Hình 11.5.10 và 11.5.11). Van một chiều đệm mềm được khuyến nghị trên cửa xả bơm khi có ít hoặc không có độ nâng, và khe hở khí sẽ đóng vai trò thiết bị chống xiphon khi thoát nước đến điểm dưới bơm. Áp suất khí quyển có thể được sử dụng làm lực đẩy khi thoát nước dưới bơm (Hình 11.5.11), nhưng van một chiều cửa xả nên được đặt trong vòng nước kín dưới bơm để tạo đầu mở tối thiểu (tùy thuộc vào loại van một chiều) và lớp nước kín. Nếu bơm đang thoát ngưng tụ từ hệ thống khí chân không thì khí nén hoặc khí trơ có thể được sử dụng làm lực đẩy để điều khiển bơm. Thoát nước bẫy hơi cho quy trình điều khiển nhiệt độ Bẫy hơi là van tự động dựa vào động lực hệ thống để cung cấp dòng chảy. Nó phải dựa vào và phản ứng với các yếu tố bên ngoài, như áp suất hơi hoặc áp suất tĩnh ở phía đầu vào của bẫy. Áp suất cửa xả phải thấp hơn áp suất đầu vào để cung cấp dòng chảy theo hướng đúng. Tốc độ dòng chảy qua bất kỳ bẫy hơi nào do đó liên quan đến hiệu áp suất qua nó. Cũng có thể có hiệu áp suất âm qua bẫy, sẽ thúc đẩy dòng chảy ngược qua nó. Khi bẫy được lắp để dẫn ngưng tụ vào đường hoàn trả chung, nên lắp van không chiều sau mỗi bẫy để ngăn dòng chảy ngược trong điều kiện áp suất âm. Sự xuất hiện của hiệu áp suất bằng không và âm qua bẫy hơi là phổ biến. Các hiệu ứng thường thấy với quy trình điều khiển nhiệt độ tức là bộ sưởi, bình trao đổi nhiệt, nồi nấu có áo jacket, thiết bị trao đổi nhiệt bản, thực tế bất kỳ quy trình nào có van điều khiển trên cung cấp hơi. Nó có thể xảy ra bất kể áp suất cung cấp hơi, và phụ thuộc hoàn toàn vào áp suất hệ thống ngưng tụ và áp suất hơi trong thiết bị trao đổi nhiệt. Thuật ngữ ‘stall’ mô tả điều kiện này. Bất cứ khi nào nó được dự đoán hoặc chẩn đoán, giải pháp khác, như bẫy-bơm được yêu cầu để loại bỏ ngưng tụ từ thiết bị trao đổi nhiệt. Hiện tượng này được thảo luận chi tiết hơn trong Khối 13 - ‘Loại bỏ ngưng tụ’.