تله بخار چیست؟
استیم ترپ (Steam Trap) یا تله بخار یک شیر مکانیکی است که وظیفه آن تخلیه میعانات حاصل از بخار، هوای موجود در سیستم یا سایر گازهای غیر قابل چگالش از سیستم و در عین حال عدم خروج گاز زنده از سیستم می باشد. تله بخار بعد از هر مرحله تغییر حرارت در سیستم مانند مبدل، کنورتور، انتهای اصلی لوله بخار، در سیستم های دیگ بخار و غیره نصب می شود.
- تله بخار مکانیکی: بر اساس اختلاف چگالی بخار و آب کار می کند.
- تله بخار ترمودینامیکی: بر اساس سرعت بالای بخار و چگالی بیشتر بخار نسبت به آب کار می کند.
- تله بخار ترمواستاتیکی: بر اساس اختلاف دمای بخار و کندانس کار می کند.
مشخصات فنی تله بخار (استیم تراپ)
هر زمانی در سرویس های بخار، چگالش صورت بگیرد، این کندانس باید هرچه سریعتر از سیستم خارج گردد تا از بروز ضربه قوچ جلوگیری شود. وجود هوا در خطوط بخار و ترکیب آن با بخار باعث پایین آمدن دمای بخار می گردد. ضمن اینکه وجود هوا در سیستم باعث اشغال فضای موجود، کاهش انتقال حرارت و کاهش راندمان سیستم می شود.
این تجهیزات معمولا در سایزهای ½ ، ¾ و 1 اینچ و بعضا در سایزهای 2 و 4 اینچ و براساس اختلاف فشار بین بالا و پایین دست آنها، تا فشار 250 بار و کلاس 2500 ساخته می شوند. تله بخار براساس مکانیزم عملکرد و روش باز و بست اوریفیس در سه دسته تله بخار مکانیکی، تله بخار ترمودینامیکی و تله بخار ترمو استاتیکی به مشتریان ارائه می گردد. بدنه اصلی تله بخار به روش های ریخته گری و فورج ساخته می شود که تله بخارهای ترمودینامیک و ترموستاتیک به صورت فورج و مدل های مکانیکی به شکل ریخته گری تولید می شوند.
انواع تله بخار
تله بخار فلوتری
این تله بخار دارای یک توپ شناور درون خود می باشد که به اهرمی متصل است و با پر شدن کندانس درون محفظه گوی بالا رفته و اهرم، مسیر خروجی را باز می کند تا مایع کندانس خالی شود. در بعضی از انواع آن گوی به صورت آزادانه شناور است و با بالا و پایین رفتن خود مسیر خروجی را باز و بسته می کند.
تله بخار سطلی معکوس
داخل این تله بخار یک سطل به صورت معکوس قرار داده شده است که به وسیله یک اهرم به بالای سطل مسیر خروجی متصل است. با ورود بخار، سطل درون تله بالا رفته و اهرم مسیر خروجی را مسدود می کند. با میعان بخار داخل سطل، سطل درون تله پایین آمده و اهرم مسیر خروجی را باز کرده و مایع تخلیه می شود.
تله بخار مکانیکی
مبنای عملکرد آنها براساس اختلاف چگالی آب و بخار است و در واقع فشار خود سیال باعث باز و بست مسیر عبور سیال در داخل تله بخار می شود. تله بخار فلوتری و تله بخار سطلی معکوس از این دسته می باشند.
تله بخار ترمودینامیکی
تله بخار ترمودینامیک مبنای کارش براساس سرعت بالای بخار و همچنین چگالی بیشتر آب به بخار است. تله بخار دیسکی از این دسته می باشد که دیسک داخل آن با فشار آب بالا رفته و مسیر ورودی و خروجی باز می شود و وقتی بخار وارد محفظه ترپ می شود به دلیل تحرک پذیری بالای بخار، فشار بالای دیسک بیشتر از فشار زیر آن شده و دیسک به پایین رانده می شود که در نتیجه دیسک روی اوریفیس های ورودی و خروجی نشسته و مسیر بسته می شود. سپس با میعان گاز حبس شده، فشار درون محفظه کاهش یافته و با بالا رفتن مجدد دیسک، محفظه تخلیه می شود و این چرخه تکرار می شود که موجب ایجاد صدای تپ تپ خروج گاز و کندانس می شود.
تله بخار ترموستاتیکی
مبنای کار آنها بر اساس اختلاف دمای بخار و کندانس است که باعث باز و بسته شدن شیر ترموستاتیک می شود. زمانی که سیال با دمای پایین (کندانس یا هوای اولیه) به شیر ترموستاتیک می رسد، شیر باز است و سیال عبور می کند. با گرم تر شدن جریان، منبسط می شود و جریان خروجی بسته می شود و بدین ترتیب کندانس یا هوای سیستم تخلیه شده ولی بخار داغ داخل سیستم می ماند. تله بخار ویفری و تله بخار بی متالیک از این دسته اند.
تله بخار بی متالیک
این تله بخار براساس ضریب اتصال متفاوت دو فلز عمل می کند. این دو فلز به هم متصل شده و در قسمت بالای تله جای داده شده اند که با ورود بخار و افزایش دما منبسط می شوند ولی به دلیل ضریب انبساط متفاوت، تغییر شکل می دهند و مسیر مسدود می شود. با ورود مجدد کندانس و سرد شدن فلزها، مسیر مجدد باز شده و کندانس خارج می شود.
تله بخار ویفری
در داخل تله بخار ویفری یا رادیاتوری یک کپسول حاوی ماده ای با نقطه جوش پایین تر از آب قرار داده شده که از بالا به بدنه تله وصل است. با ورود بخار کپسول منبسط شده و آکاردئون کپسول به سمت پایین حرکت می کند و مسیر خروجی را مسدود می کند. بعد از کندانس شدن بخار کپسول منقبض شده و مسیر خروجی باز شده و کندانس تخلیه می شود.
انواع دیگری از تله بخار
تله بخار شناور
تله بخار سطل وارونه
تله بخار سطل وارونه
تله بخار سطل وارونه
تله بخار دو فلزی (بی متالیک)
برای نصب کردن تله های بخار مشکلاتی وجود دارد که در زیر به توضیح برخی از آنها می پردازیم:
- نشتی بخار سیستم: زمانی که نشمین تله بخار در اثر خوردگی ناشی از دی اکسید کربن در خط دچار خوردگی و فرسایش گردد مجرابند به درستی در محل خود قرار نمی گیرد و این باعث نشتی بخار از سیستم می شود.
- نامناسب بودن اندازه: در صورتی که اندازه انتخاب شده کوچکتر از حد باشد، باعث می شود کندانس به شکل کامل از خط خارج نشود و بازده انتقال حرارت کاهش یابد. تله ها معمولا چند سایز بزرگتر انتخاب می شوند. انتخاب تله های خیلی بزرگتر باعث افزایش هزینه ها می شود.
- آلودگی: چگالش بخار باعث به وجود آمدن کندانسه ای می گردد که دارای ذرات رسوب و خورنده می شود. این ذرات گاهی چنان بزرگ هستند که باعث مسدود شدن خط می گردند. به همین دلیل قبل از ورودی تله بخار از استرینر استفاده می کنند.
- هواگرفتگی: اگر ورودی تله یک لوله افقی بلند با قطر کم و بدون شیب باشد. کندانسه در خط باقی می ماند و خارج نمی شود برای جلوگیری از این امر باید قبل از ورودی از لوله با قطر زیاد و طول کم استفاده شود، ضمن اینکه می توان از یک شیر تخلیه (Drain) نیز استفاده کرد.
- ضربه قوچ: هنگامی که بخار از روی کندانس در خط لوله عبور می کند باعث به وجود آمدن موج در کندانس می شود. این موج باعث افزایش نیرو جنبشی کندانس می شود و در هنگام برخورد کندانس به تله این نیرو تبدیل به نیروی فشاری می شود که موجب تخریب تله بخار می گردد. برای برطرف کردن این مشکل می توان از تله های قدرتمندتر مانند تله های ترمودینامیکی یا تغییر مسیر لوله کشی استفاده کرد.
انتخاب تله بخار
برای انتخاب تله بخار مناسب برای هر تجهیز، ابتدا باید تله بخار مناسب با آن تجهیز را انتخاب کرد که شامل موارد زیر می باشد.
- دبی آب کندانس
- اختلاف فشار
- حداکثر فشار مجاز
- ضریب اطمینان
- بار چگالیده
دبی آب کندانس
عبارت است از حداکثر میزان بخار تقطیر شده قابل عبور از تله با در نظر گرفتن محل نصب و وسیله ای که تله بخار برای آن نصب می شود.
اختلاف فشار
عبارت است از حداکثر اختلاف فشار خط اصلی و خط برگشت که در سیستم های دارای شیر فشار شکن، اختلاف فشار بعد از فشار شکن و خط اصلی مبنای انتخاب قرار می گیرد. البته باید در نظر داشت که در واقعیت به دلیل وجود اتصالات و شیرهای مختلف در مسیر و افت فشار ناشی از آنها، فشار ورودی تله کمتر از فشار تعیین شده برای خط اصلی می باشد که اختلاف فشار عملیاتی نامیده می شود و بهتر مبنای انتخاب تله بخار قرار گیرد.
حداکثر فشار مجاز
تله بخار باید به نحوی انتخاب شود که توانایی مقاومت در برابر حداکثر فشار طراحی برای سیستم را داشته باشد. البته ممکن است تله هیچ موقع تحت این فشار قرار نگیرد ولی انتخاب تله بخار متناسب با فشار طراحی برای سیستم امری ضروری است.
ضریب اطمینان
در صورت افزایش یا کاهش اختلاف فشار ممکن است تله بخار به درستی کار نکند و چگالیده به درستی خارج نشود. به همین دلیل در نظر گرفتن ضریب اطمینان به میزان 1.5 تا 10 برابر ظرفیت معین با توجه به توصیه کارخانه سازنده باید انجام بگیرد به این ترتیب ظرفیت عملکرد تله بالاتر رفته و احتمال انباشتگی چگالی در ورودی یا خرابی های احتمالی کاهش می یابد.
بار چگالیده
یکی از مهم ترین پارامترهای انتخاب تله می باشد که با توجه به تجهیزاتی که بخار را مصرف می کنند و نوع سیستم، از روابط محاسباتی بدست می آید.