Bẫy hơi nhiệt

Bẫy nhiệt hoạt động phản ứng với nhiệt độ hơi xung quanh. Nguyên lý hoạt động và ưu điểm của 3 loại khác nhau được xem xét tại đây - bẫy giãn nở chất lỏng, bẫy lưỡng kim và bẫy nhiệt áp suất cân bằng. Mỗi loại hoạt động theo cách khác nhau và phù hợp với các loại ứng dụng cụ thể.

Bẫy hơi giãn nở chất lỏng

Đây là một trong những bẫy nhiệt đơn giản nhất và được thể hiện trong Hình 11.2.1. Phần tử chứa dầu giãn nở khi được gia nhiệt để đóng van vào ghế. Điều chỉnh cho phép nhiệt độ xả của bẫy được thay đổi từ 60°C đến 100°C, khiến nó lý tưởng phù hợp như thiết bị để loại bỏ lượng lớn không khí và ngưng tụ lạnh khi khởi động. Như đã thảo luận trong Mô-đun 2.2, nhiệt độ của hơi bão hòa thay đổi theo áp suất.

Hình 11.2.2 thể hiện đường cong bão hòa cho hơi, cùng với đường đáp ứng nhiệt độ cố định (X - X) của bẫy giãn nở chất lỏng, đặt ở 90°C.

Có thể thấy từ Hình 11.2.2 rằng khi áp suất ở P1, ngưng tụ chỉ cần làm lạnh một lượng nhỏ (ΔT1), và việc bẫy sẽ chấp nhận được. Tuy nhiên, nếu áp suất tăng lên P2 thì ngưng tụ phải làm lạnh nhiều hơn (ΔT2) để đi qua bẫy hơi. Việc làm lạnh này chỉ có thể xảy ra trong đường ống giữa quy trình và bẫy, và nếu nhiệt độ xả của bẫy vẫn không đổi, quy trình sẽ bị ngập nước.

Ứng dụng điển hình

Do đặc tính xả ở nhiệt độ cố định, bẫy giãn nở chất lỏng có thể được sử dụng hữu ích như ‘bẫy xả tắt’. Ở đây, đầu ra phải luôn hướng lên trên, như minh họa trong Hình 11.2.3, để cho phép ngâm liên tục phần tử chứa dầu. Vì bẫy chỉ có thể xả từ 60°C - 100°C, nó thường chỉ mở khi khởi động. Nó có thể được lắp bên cạnh bẫy xả đường ống chính thường được nối đường ống đến đường hoàn trả ngưng tụ. Ưu điểm của bẫy hơi giãn nở chất lỏng:

• Bẫy giãn nở chất lỏng có thể được điều chỉnh để xả ở nhiệt độ thấp, cung cấp khả năng ‘xả lạnh’ tuyệt vời. • Giống như bẫy cân bằng, bẫy giãn nở chất lỏng mở hoàn toàn khi lạnh, cho xả không khí tốt và công suất ngưng tụ tối đa trên tải ‘khởi động’. • Bẫy giãn nở chất lỏng có thể được sử dụng như bẫy xả khởi động trên đường ống chính hơi áp suất thấp quá nhiệt mà đoạn ống nguội dài được đảm bảo ngập bằng ngưng tụ mát hơn. Nó có thể chịu rung và va đập nước.

Nhược điểm của bẫy hơi giãn nở chất lỏng:

• Ống linh hoạt của phần tử có thể bị phá hủy bởi ngưng tụ ăn mòn hoặc quá nhiệt. • Vì bẫy giãn nở chất lỏng xả ngưng tụ ở nhiệt độ 100°C hoặc thấp hơn, nó không bao giờ nên được sử dụng trên các ứng dụng yêu cầu xả ngưng tụ ngay lập tức khỏi không gian hơi. • Nếu bẫy chịu điều kiện đóng băng, bẫy và đường ống liên quan phải được cách nhiệt tốt. • Bẫy giãn nở chất lỏng thường không phải là giải pháp bẫy độc lập, vì nó thường yêu cầu bẫy hơi khác hoạt động song song. Tuy nhiên, nó thường có thể được sử dụng khi tốc độ khởi động không phải là yếu tố quan trọng, chẳng hạn như khi xả cuộn ống gia nhiệt bể nhỏ.

Bẫy hơi áp suất cân bằng

Cải tiến lớn so với bẫy giãn nở chất lỏng là bẫy cân bằng, thể hiện trong Hình 11.2.4. Nhiệt độ vận hành bị ảnh hưởng bởi áp suất hơi xung quanh. Phần tử vận hành là capsule chứa hỗn hợp chất lỏng và nước đặc biệt có nhiệt độ sôi thấp hơn nước. Trong điều kiện lạnh khi khởi động, capsule giãn nở. Van rời khỏi ghế và mở rộng, cho phép xả không khí không hạn chế. Đây là đặc điểm của tất cả bẫy cân bằng và giải thích tại sao chúng phù hợp với xả không khí. Khi ngưng tụ đi qua bẫy hơi cân bằng, nhiệt được truyền vào chất lỏng trong capsule. Chất lỏng bay hơi trước khi hơi đến bẫy. Áp suất hơi bên trong capsule khiến nó giãn nở và van đóng. Tổn thất nhiệt từ bẫy sau đó làm mát nước bao quanh capsule, hơi ngưng tụ và capsule co lại, mở van và giải phóng ngưng tụ cho đến khi hơi tiếp cận lại và chu kỳ lặp lại (Hình 11.2.5).

Chênh lệch dưới nhiệt độ hơi mà bẫy hoạt động được điều khiển bởi nồng độ hỗn hợp chất lỏng trong capsule. Phần tử ‘tường mỏng’ cho phản ứng nhanh với thay đổi áp suất và nhiệt độ. Kết quả là đường đáp ứng như minh họa trong Hình 11.2.6. Phần tử kiểu bellow cũ bằng vật liệu kim loại màu dễ bị hư hỏng do va đập nước. Việc giới thiệu phần tử bằng thép không gỉ cải thiện đáng kể độ tin cậy. Hình 11.2.7 thể hiện hình nổ của bố trí bẫy hơi cân bằng hiện đại có khả năng chống hư hỏng đáng kể từ va đập nước, quá nhiệt và ăn mòn. Ưu điểm của bẫy hơi cân bằng:

• Nhỏ, nhẹ và có công suất lớn so với kích thước. • Van mở hoàn toàn khi khởi động, cho phép không khí và các khí không ngưng khác được xả tự do và cung cấp xả ngưng tụ tối đa khi tải lớn nhất. • Loại bẫy này khó bị đóng băng khi hoạt động ở vị trí lộ thiên (trừ khi có đoạn nâng đường ống ngưng tụ sau bẫy, sẽ cho phép nước chảy ngược lại và ngập bẫy khi hơi tắt). • Bẫy cân bằng hiện đại tự động điều chỉnh cho biến động áp suất hơi lên đến áp suất vận hành tối đa. Nó cũng chịu được 70°C quá nhiệt. • Bảo trì bẫy đơn giản. Capsule và ghế van dễ tháo, và thay thế có thể được lắp trong vài phút mà không cần tháo bẫy khỏi đường ống. Nhược điểm của bẫy hơi cân bằng:

• Bẫy hơi cân bằng kiểu cũ hơn có bellow dễ bị hư hỏng do va đập nước hoặc ngưng tụ ăn mòn. Capsule thép không gỉ hàn được giới thiệu gần đây, chịu được các điều kiện đó tốt hơn. • Giống như tất cả các bẫy nhiệt khác, loại cân bằng không mở cho đến khi nhiệt độ ngưng tụ giảm xuống dưới nhiệt độ hơi (chênh lệch nhiệt độ chính xác được xác định bởi chất lỏng được sử dụng để đổ đầy phần tử). Đây rõ ràng là bất lợi nếu bẫy hơi được chọn cho ứng dụng mà ngập nước không gian hơi không thể chấp nhận được, ví dụ; xả đường ống chính, bộ trao đổi nhiệt, theo dõi quan trọng.

Để xem mẫu cụ thể của bẫy hơi áp suất cân bằng, vui lòng xem bẫy hơi áp suất cân bằng bằng thép không gỉ MST21.

Bẫy hơi lưỡng kim

Như tên gọi, bẫy hơi lưỡng kim được chế tạo bằng hai dải kim loại khác nhau được hàn lại thành một phần tử. Phần tử bị uốn cong khi được gia nhiệt. (Hình 11.2.8):