Bẫy hơi nhiệt động

0Chương 3: BẪY HƠI NHIỆT ĐỘNG Bẫy hơi nhiệt động có nguyên lý hoạt động dựa vào tính chất động lực của nước và hơi nước. Đây là thiết bị đơn giản, thiết thực và an toàn, có thể hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao. Cấu tạo, cách sử dụng và ưu nhược điểm được trình bày bên dưới. 2.3.1 Bẫy hơi nhiệt động truyền thống (kiểu đĩa) Bẫy hơi nhiệt động có tính thiết thực cao với cách thức hoạt động đơn giản. Phương thức hoạt động của bẫy nhiệt động dựa vào động lực tác dụng của hơi nước khi nó đi qua bẫy như trong hình 2.3.1.1. Phần duy nhất chuyển động là cái đĩa ở trên bề mặt dẹt ở trong buồng điều tiết hoặc nắp đậy. Vào lúc bắt đầu, áp suất vào nâng đĩa lên, nước ngưng lạnh và không khí ngay lập tức được đẩy ra khỏi vành đai bên trong ở dưới đĩa, và ra ngoài thông qua cửa thải (hình 2.3.1.1.i) Dòng nước nóng ngưng qua cửa vào, vào trong buồng dưới đĩa làm giảm áp suất và giải phóng hơi nước chuyển động ở vận tốc cao. Vận tốc cao tạo ra vùng áp suất thấp ở dưới đĩa, đẩy đĩa về phía vành đai (hình 2.3.1.1ii) Cùng lúc đó, áp suất hơi hình thành bên trong buồng, ở trên đĩa, đẩy nó xuống chống lại nước ngưng vào cho đến khi nó đậy lên vành đai trong và ngoài. Vào lúc này, hơi nước được bẫy ở buồng phía trên, và áp suất trên đĩa bằng với áp suất mặt dưới chịu tác động bởi vành đai bên trong. Tuy nhiên đỉnh của đĩa chịu tác dụng một lực lớn hơn mặt dưới, vì nó có diện tích lớn hơn. Cuối cùng, áp suất ở buồng phía trên giảm khi hơi nước ngưng tụ, đĩa được nâng lên bởi nước ngưng áp suất cao, và chu trình được lập lại. (hình 2.3.1.1 iv) 1Hình 2.3.1 Nguyên lí hoạt động của bẫy hơi nhiệt động truyền thống Tốc độ hoạt động phụ thuộc vào nhiệt độ dòng hơi và điều kiện môi trường. Hầu hết các bẫy hơi sẽ ở vị trí đóng trong khoảng 20 – 40 s. Nếu bẫy hơi mở quá thường xuyên có thể là vì hơi lạnh, ẩm hoặc vùng có gió nhiều, tốc độ mở có thể làm chậm lại bằng cách cách nhiệt trên đỉnh bẫy hơi. Ưu điểm của bẫy hơi nhiệt động  Bẫy nhiệt động có thể hoạt động hết công suất mà không cần điều chỉnh hay thay đổi bên trong.  Nhỏ gọn, đơn giản, nhẹ và có chứa nước ngưng lớn  Có thể sử dụng ở áp suất cao và hơi quá nhiệt, không bị tác dụng bởi xâm thực hay rung. Cấu trúc sử dụng thép không rỉ hàm lượng cao chống lại sự ăn mòn. 2 Không bị hư hại do nghẹt và không thể nghẹt nếu lắp đặt đĩa trong mặt thẳng đứng và cửa xả tự do ra bên ngoài. Tuy nhiên cách hoạt động này có thể làm mòn đĩa.  Đĩa là bộ phận chuyển động duy nhất nên việc bảo trì dễ dàng thực hiện mà không phải tháo bẫy ra khỏi đường ống.  Âm thanh lách cách khi bẫy mở và đóng làm cho bẫy có thể được kiểm tra dễ dàng Nhược điểm bẫy hơi nhiệt động  Bẫy sẽ không hoạt động chính xác ở độ chênh áp thấp, khi vận tốc dòng chảy qua bề mặt phía dưới đĩa không đủ cho áp suất thấp hơn.  Bẫy nhiệt động có thể xả một lượng lớn khí vào lúc khởi đầu nếu áp suất vào tạo ra thấp. Tuy nhiên áp suất tăng nhanh đột ngột sẽ tạo nên vận tốc khí cao đóng bẫy lại giống như đối với hơi nước, và nó sẽ bị mắc kẹt khí. Trong trường hợp này 1 cửa thoát khí nhiệt tĩnh tách rời có thể được gắn song song với bẫy. Những bẫy nhiệt động hiện đại có thể có 1 đĩa chống kẹt khí bên trong ngăn áp suất khí trên đĩa hình thành và cho thoát ra ngoài. `  Bẫy khi xả có thể ồn và điều này cản trở việc sử dụng bẫy nhiệt động ở 1 số nơi, ví dụ bên ngoài bệnh viện hoặc nhà hát. Nếu điều này là một vấn đề, có thể gắn thêm bộ khuếch tán để giảm tiếng ồn. 3 Cẩn thận không dùng bẫy hơi quá lớn có thể làm tăng chu kỳ hoạt động và mài mòn xảy ra. Những hệ thống thoát nước chính thường thích hợp với bẫy hơi năng suất nhỏ. 2.3.2 Bẫy hơi xung lực Hình 2.3.2.1 Bẫy hơi xung lực Bẫy hơi xung lực cấu tạo gồm 1 rãnh piston (A) với 1 đĩa piston (B) làm việc bên trong 1 piston (C) dẫn động hình nêm. Lúc đầu, van chính (D) đỡ trên bệ (E) cho phép dòng chảy vượt qua khe hở giữa piston, xilanh và lỗ (F) ở đỉnh piston. Sự tăng dòng khí và nước ngưng sẽ tác động lên dĩa piston và nâng van chính khỏi bệ đỡ cho phép dòng chảy tăng. Nước ngưng cũng sẽ chảy qua rãnh giữa piston và đĩa, qua (E) đi ra cửa xả của bẫy. Khi nước ngưng đạt được nhiệt độ hơi, một số sẽ bốc hơi và vượt qua khe hở. Mặc dù đây là bọt khí qua lỗ (F), nó tạo ra một áp suất trung gian ở piston, nơi mà vị trí của van chính gặp tải. Bẫy có thể được điều chỉnh bằng cách di chuyển vị trí của piston (B) so với bệ, nhưng bẫy sẽ bị ảnh hưởng lớn bởi áp lực ngược đáng kể. gược lại, bẫy cũng không thể đóng hoàn toàn, và sẽ chuyển qua 1 lượng khí nhỏ 4khi tải non. Tuy nhiên vấn đề chính là khe hở nhỏ giữa piston và xilanh. Nó sẽ bị tác động của cặn trong hệ thống hơi. Việc sử dụng bẫy hơi xung lực tương đối giới hạn. Ưu điểm bẫy hơi xung lực  Có năng suất điều khiển ngưng tụ thực chất .  Sẽ làm việc quá phạm vi áp suất hơi mà không cần thay đổi kích thước van và có thể sử dụng ở áp suất cao và hơi quá nhiệt.  Thông khí tốt và không bị kẹt khí. Nhược điểm bẫy hơi xung lực  Không thể đóng chặt và sẽ đẩy hơi khi tải non.  Dễ bị tác động bởi cặn bẩn vì khe hẹp nhỏ giữa piston và xilanh.  Bẫy bị rung động khi tải non gây tiếng ồn, xâm thực và tổn hại cơ đến các van.  Không chống lại áp suất ngược nếu vượt quá 40% áp suất vào. 2.3.3 Bẫy đệm khí Một dạng đơn giản của bẫy hơi đệm kín như hình bên dưới. Nó bao gồm 1 chuỗi vách ngăn có thể điều chỉnh bằng vôlăng. Nước ngưng nóng đi qua khoảng không gian giữa lớp ngăn đầu tiên và thân bẫy bị giảm áp suất và một ít bốc thành hơi nước. Khoảng không xung quanh lớp ngăn kế tiếp phải chịu sự tăng thể tích của nước ngung nóng và chống lại sự thoát hơi. Những vách ngăn có thể di chuyển vào hoặc ra bằng cách sử dụng vôlăng, làm thay đổi vị trí so với thân bẫy, làm thay đổi độ mở của cửa ra. 5Hình 2.3.3.1 Bẫy hơi đệm khí Ưu điểm  Loại bẫy hơi này là nhỏ so với năng suất chứa và có thể hư hỏng cơ do không có những phần tự động. Nhược điểm  Loại bẫy hơi này phải điều chỉnh bằng tay vì có sự khác biệt lớn trong áp suất hơi cũng như tải ngưng tụ. Nếu sự điều chỉnh không đúng trong điều kiện bình thường, lượng hao hụt hơi sẽ xảy ra (giống như bẫy trong khoang có lỗ). 2.3.4 Bẫy hơi trong khoang có lỗ Bẫy hơi này hoạt động theo nguyên lí dòng hai pha, hơi nhẹ hơn nước ngưng hàng trăm lần, khi đi qua lỗ với tốc độ gần bằng tốc độ âm thanh nhưng bị cản bởi nước ngưng. Hơi liên tục tạo lực đẩy lên 6nước ngưng trước cửa lỗ, làm cho nước ngưng thoát ra khỏi lỗ (khoảng 3 m/h) bên trong vòi phun. Tại 100% lượng nước ngưng, bộ Enercon được sắp xếp để không cho hơi đi qua, nếu tải dưới 100%, hỗn hợp nước ngưng và hơi đi qua mãnh liệt bên trong vòi phun theo thể tích tương đương nhưng nước nặng hơn hơi gấp hàng trăm lần nên khối lượng hơi không đáng kể. Một thiết bị Enercon chính xác tổn thất 1.76 lbs/giờ khi tải giảm 25% (hệ thống áp suất 100psi sản xuất lượng nước ngưng là 375 lbs/giờ). Những thiết bị này có lỗ có đường kính được xác định trước cho phép lượng nước ngưng đã được tính toán chảy qua dưới điều kiện áp suất đặc biệt. Trong thực tế, lượng nước ngưng và áp suất hơi có thể thay đổi lớn. Ví dụ, tải khởi động và tải chạy có thể thay đổi lớn theo áp suất hơi, mà áp suất hơi thì thay đổi theo nhiệt độ do con người điều khiển. Sự thay đổi điều kiện này có thể dẫn đến một trong hai trường hợp sau: hoặc là chứa nước ngưng ngược trong hệ thống hoặc là cho hơi đi qua. Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống và tính an toàn. Bẫy có lỗ cố định thường có kích cỡ được xếp theo điều kiện hoạt động để chúng giữ lại đủ lượng nước ngưng và không cho hơi nước đi qua. Các kích cỡ lỗ có thể được thay thế để không bị ngập nước trong khi làm việc. Thực tế sau đó lỗ sẽ quá lớn trong nhiều điều kiện làm việc, lúc đó hơi sẽ đi qua. Sự ăn mòn và tuổi thọ hệ thống Tiếp tục ngập nước nhiều sẽ tăng tốc độ ăn mòn trong không gian hơi nước. Chúng ta ít nhận ra rằng sau khi lắp đặt bẫy khe mở cố định, tuổi thọ hệ thống giảm xuống, mà có lẽ đây là điều không được mong đợi với một bẫy hơi. Một bẫy hơi thích hợp nên đạt được đủ năng suất với mọi áp suất và tốc độ dòng trong hệ thống. Nó có thể cho nước ngưng nóng đi qua mà không có rò rỉ hơi trong bất cứ điều kiện nào. Để đạt được điều này, một bẫy phải có nhiều lỗ kích thước khác nhau. Lỗ phải đủ lớn để đáp ứng cho tình trạng xấu nhất, và sau đó có 7một vài phương pháp để giảm tác động của diện tích dòng chảy khi mà lưu lượng quá lớn. Điều này diễn tả chính xác sự hoạt động của bẫy hơi. Ưu điểm  Được sử dụng tốt khi áp suất và tải không đổi.  Không có bộ phận chuyển động. Nhược điểm  Nếu được bố trí theo tải chạy thì bẫy sẽ bị ngập nước vào lúc khởi động, giảm hiệu năng hệ thống, tăng thời gian khởi động và nguy cơ ăn mòn.  Nếu bố trí theo tải khởi động, bẫy sẽ tổn thất hơi khí chạy, là tăng giá thành sản xuất.  Bẫy thường bị nghẹt bởi chất bẩn bởi kích thước lỗ nhỏ.  Giá thành thay bộ trao đổi nhiệt vì ăn mòn sẽ cao hơn giá thành thay bẫy khe mở cố định với một bẫy hơi. Chú ý: Bẫy khe mở cố định không làm việc tốt trong đường tháo nước ngưng từ bất kỳ hệ thống nào nhạy với việc thường xuyên thay đổi tải.