انواع تله بخار محاسبه  و انتخاب ترپ های  بخار

محاسبه و انتخاب تله بخار

 

تله یا ترپ (trap ) به معنی حبس و محبوس نگه داشتن می باشد ، از آنجا که بخار سیالی ارزشمند بوده و فرایند تولید آن از نظر اقتصادی بسیار گران می باشد و همچنین از نظر ترمودینامیکی نسبت به تغییرات دما  به سرعت واکنش نشان میدهد که  از حالت دوفازی به (گاز – مایع ) به مایع تبدیل می شود و زمانی که از حالت اشباع خارج شده دیگر نمی تواند به عنوان سیال حامل انرژی و تولید گرما از آن استفاده کرد ، لذا نگهداری و کنترل بخار در سیستم های موتورخانه بخار بسیار اهمیت دارد

تله بخار چیست ؟

 

ترپ یا تله بخار شیر اتوماتیکی می باشد که مانع خروج بخار از سیستم شده ، در تله بخار یا ترپ بخار اجازه عبور آب را می دهد و گاها دیده شده که تله بخار  هوا و گاز های نا محلول در سیستم را تخلیه می کند

دسته بندی انواع تله بخار

 

1. تله بخار های مکانیکی
2. تله بخار های ترمودینامیکی
3. تله بخار های ترموستاتیکی

 

تله بخار های مکانیکی

 

این نوع ترپ یا تله بخار از پر کاربردترین تله بخار های مورد استفاده در سیستم های بخار می باشد که اساس کار آن بر پایه تفاوت چگالی بین بخار و بخار تقطیر شده عمل میکند و پارمتر هایی مانند دما و سرعت سیال خیلی در کارکرد این نوع ترپ ها موثر نمی باشد

تله بخار یا ترپ با گوی شناوری (Ball float Traps)

 

این ترپ یا تله بخار از یک توپ شناور و اهرم شیر متصل تشکیل شده است ، مانیزم کارکرد آن به دین صورت است که هنگا ورود  بخار تقطیر شده ای چگالیده به داخل تله بخار ، توپ مذکور مانند شناور در آب غوطه ور شده و به طرف بالا حرکت میکند ،شر اصلی خروجی تله را باز می کند ، که باین کار اجازه ورورد بخار تقطیر شده را می دهد  ؛ از طرف دیگر وفتی بخار وارد تله می شود توپ ها یا همان گوی با حرکت  به سمت پایین شیر خروجی یا همان مجرای خروجی از بخار را مسدود کرده و مانع خورج بخار از ترپ می شود  ، در صورت ورورد هوا به تله بخار شیر فرعی خودکار از نوع ترموستاتیک باز شده و اجازه خروج هوا را می دهد

موارد استفاده ، کاربرد و ویژگی تله بخار مکانیکی گوی شناوری

 

1. ترپ های بخار فوق برای جاهایی که نرخ انتقال حرارت زیاد و همچنین جریان پیوسته از بخار تقطیر شده دبی قابل ملاحظه ای می باشد
2. مجهز بودن به شیر ترموستایک داخلی ، بسیار عالی برای تخلیه هوا در هنگام راه اندازی می باشند
3. قابلیت تخلیه بخار به صورت دستی در صورت جمع شدن توده ای بخار در ترپ
4. مقامت عالی در برابر ضربه قوچ
5. دبی بالای عبوری از بخار تقطیر شده با توجه به حجم کوچکشان
6. قابلیت استفاده برای انواع آبگرمکن ، چیلر ، یونیت هیتر ، کویل های حرارتی و هوارسان ها

 

تله بخار سطلی وارونه ( Inverted Bucket Traps))

 

اساس کار این نوع تله بخار های مکانیکی بر پایه تفاوت وزن مخصوص بخار می باشد ، مکانیزم عمکلرد این تله ها به این صورت می باشد که هنگام ورود بخار چگالیده یا همان تقطیر شده به داخل تله بخار ، سطل وارونه ای که داخل تله موجود می باشد  بر اثر وزن خود و غووطه ور شدن در آب به پایین حرکت کرده و مجرای خروجی و یا همان شیر تله بخار راه به منظور عبور بخار تقطیر شده باز میکند و د هنگام ورود بخار ، با توجه به جمع شدن بخار در زیر سطل به طرف بالا حرکت کرده و شیر خروجی تله را مسدود می کنند

 

موارد استفاده ، کاربرد و ویژگی تله بخار مکانیکی سطلی وارونه

 

1. استفاده در مدار های سوپر هیت به واسطه ساختار محکم ، تحمل فشارهای کاری بالا و ضربه قوچ
2. نسبت به یخ زدن بسیار حساس بوده لذا در هنگام انتخاب ترپ این تمته را کنترل فرمایید
3. این نوع ترپ های بخار تخلیه هوای خوبی ندارند ، لذا باید از یک شیر هواگیری در نزدیکی خط بخار استفاده شود
4. عمده ترین کاربرد آن ، کلکتور اصلی اصلی توزیع بخار ، یونیت  هیتر های بخار ، پرس های خشکشویی ، و مخازن گرم کننده سوخت

 

تله بخار های ترموستاتیکی

 

به طور کلی و خلاصه اساس کارکرد این نوع ترپ های بخار ، استفاده از اختلاف دمای بخار ورودی و چگالیده عمل می کنند و شامل سه نوع تله بخار ترموستایکی م ی باشند

 

تله بخار های ترموستاتیکی (Liquid Expansion Trap)

 

اساس کار این تله های بخار ترموستاتیکی استفاده از کپسول های حاوی مایع قابل انبساط و انقباض با دمای جوش کمتر از آب می باشد از این نوع تله های بخار برای تخلیه بخار تقطیر شده سرد در زمان خاموشی سیستم استفاده و مناسب می باشد ، نکته مهم در باره استفاده از این نوع ترپ ها این است که نباید در دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد به کار گرفته نشود

 

موارد استفاده ، کاربرد و ویژگی تله بخار های ترموستاتیکی (Liquid Expansion Trap)

 

1. دارای پتانسیل خوب و عملکرد  تخلیه هوای بسیار خوب  در زمان راه اندازی می باشد
2. به علت بسته شدن مجرای خروجی  بخار تقطیر شده به علت ازدیاد دمای بالا  و فشار هیاز یاد برای کاربرد هایی که احتیاج  به خروج سریع آب از سیستم را  دارند مناسب نیست
3. عدم کارکرد این ترپ های بخار در دمای بیش از 100 درجه سانتگیراد

 

 

تله بخار های ترموستاتیکی (Ballanced Pressure Trap)

 

مکانیزم کارکرد این نوع تله بخار ها بر اساس انقباض و انبساط کپسول های کوچک محتوی مایع با دمای جوش پایین تر از آب می باشد ،  هنگامکیه بخار تقطیر شده سرد یا همان بخار چگالیده با هوا وارد ترپ می شود ، کپسول محتوی مایع بر اثر انقباض جمع شده و مجرای خروجی تله را باز می کند تا بخار تقطیر شده با دبی معین از تله خارج شود ، از طرفی وقتی بخار وارد ترپ بخار می شود ، به علت دمای بالا ، کپسول بر اثر انبساط مابتع خروج بخار می شود ، در انتقال حرارت تله با محیط کپسول مجددا منقبض شده و شیر خروجی تله را باز می کند

 

موارد استفاده ، کاربرد و ویژگی تله بخار های ترموستاتیکی (Ballanced Pressure Trap)

 

 

1. حساس بودن این ترپ در اثر طراحی خاص به فشار سیال در اثر افزایش فشار  و زمان دمای عملکرد تله نیز تغییر خواهد کرد
2. این تله بخار بسیار کوچک ، سبک و دارای دبی عبور زیاد بخار تقطیر شده می باشد
3. پنتاسیل خوب برای تخلیه هوا در هنگام راه اندازی
4. قابلیت استفاده در مناطق سرد در زمان های خاموش بودن سیستم که امکان یخ زدن وجود دارد
5. قابلیت استفاده در خطو های بخار صنایع غذایی ، اتو کلاو ها ، استریل کنندهای تجهیزات بیمارستانی و خطو اصلی توزیع بخار

 

تله بخار های ترموستاتیکی بیمتالیک

 

این نوع تله بخار ها از دو فلز با ضریب انقال حرارت متفاوت که بهم از دوسر جوش داده شده اند بهره می برند و عملکردشان بر اساس اختلاف دما بین بخار تقطیر شده و بخار میب اشد ، هنگام ورود بخار چگالیده یا تقطیر شده ، به داخل ترپ ، المان ها یا همان فلز های مذکور در حالت عادی و صاف قرار می گیرند و باعث باز شدن شیر خروجی تله می شوند ، به محض ورود بخار به داخل ترپ ، فلز های مذکور قرار گرفته در تله به حالت منحنی در آمده و منجر به مسدود شدن شیر خروجی می شوند ، لازم به ذکر است که این تله بخار ها در دمای زیر دمای بخار اشباع کار میکنند و حتما بادی در پایه خنک نصب شوند  در غیر اینصورت دبی بخار تقطیر شده را به خوبی از خودعبور نمی دهند

 

موارد استفاده ، کاربرد و ویژگی تله بخار های ترموستاتیکی بیمتالیک

 

1. مقاومت در برابر ضربه قوچ و قابلیت در استفاده در فشار های بالا
2. قابلیت خوب تخلیه هوا در هنگام راه اندازی
3. قابلیت استفاده در محدوده گسترده از فشار و بی نیاز از تغییر در اریفیس
4. عمکلردی مانند شیر یکطرفه که در صورت پس زدن بخار تقطیر شده بسته خواهند شد
5. تعمیرات و  نگهداری بسیار اسان
6. عمل نکردن در برابر تغییرات بار و فشار
7. مناسب نبودن در جاهایی که نیاز به تخلیه سریع بخار چگالیده شده می باشد
8. حساس بودن به ناخالصی ها و مواد خارجی که باید قبل از آن حتما از صافی مناسب استفاده شود

 

تله بخار های ترمودینامیکی

 

بر عکس تله بخار های مکانیکی اساس کارشان بر پای سرعت سیال است ، که به آن تله بخار های دیسکی نیز گفته میشود ،

 

تله بخار ترمودینامیکی

 

نام دیگر این تله بخار ها ، ترپ های دیسکی نیز گفته می شود که بر اساس خاصیت سرعت سیال کار میکنند ، هنگام ورود بخار دمای پایین (بخار تقطیر شده ) دیسک که در خروجی تله  و در قسمت فوقانی آن قردارد ،غوطه ور شده و مسیر  خروجی بخار تقطیر شده را باز می کند ، و اجازه عبورد بخار چگالیده را می دهد ، با رسیدن بخار تقطیر شده به دمای بالا که حالا همان بخار می باشد ،با توجه به عبور سیال از یک گلوگاه ، سرعت بخار عبوری افزایش پیدا کرده و مقداری از بخار تقطیر شده به بخار تبدلیل می شود ، و باعث ایجاد پدیده فلاش می شود ، این تفاوت سطح مقطع در قسمت بالا و پایین دیسک ، نیروی رو به پایین دیسک بیشتر شده و تله بسته می شود  تا اینکه مجددا دبخار تقطیر شده کاهش دما پیدا کندد و دوباره سیکل تکرار شود

 

موارد استفاده ، کاربرد و ویژگی تله بخار ترمودینامیکی

 

1. باز و بسته شدن دیسک این مدل ترپ بخار و یا به عبارتی کامل شدن سیکل  به دنای بخار و شرایط محیط بستگی دارد
2. تله بخار های ترمودینامیکی معمولا 20 تا 40 ثانیه بسته مانده و کجددا باز می شوند
3. نرخ باز و بسته شدن ترپ در فشار های خیلی بالا و در مناطق سرد نسبتا بالاست ،و برای کاهش این نرخ باز و بسته شدن باید ترپ عایق شود
4. عدم محدودیت در کارکد بین حداقل و حداکثر ظرفیت
5. مقاوم در برابر ضربات قوچ ، ارتعاشات سیستم و یخ زدگی
6. قابلیت کارکرد در مدار های سوپر هیت در فشار های بالا
7. کنترل اختلاف فشار در دو سر تله بخار به دلیل کاهش سرعت بخار در زیر دیسک به منظور جلوگیری از مختل شدن کارکرد تله الزامیست
8. عدم نیاز به شیر یکطرفه در این مدل از تله های بخار زیر خود مانند یک شیر یکطرفه عمل میکند
9. تعدا سیکل های باز و بسته شدن به اندازه تله بستگی دارد و نباید از حد مجاز فراتر رود ، زیرا باعث فرسایش دیسک متحرک می شود.
10. موادر کابرد بر ظروف گرم کننده ، گرم کن های مخازن سوخت ، تجهیزات خشکشویی ،پرسها ، خطوط اصلی توزیع بخار و کلکتور ها

 

 

تجیهزات و اتصالات  کامل ایستگاه تله بخار

 

1. شیر قطع و وصل
2. صافی
3. تله بخار
4. شیر یکطرفه
5.  آبنما یا همان سایت گلاس
6. شیر قطع و وصل
7. مسیر بای پس به هماره شیر کف فلزی

 

پارمتر های مهم در انتخاب تله بخار

 

1. دبی آب کندانس : ظرفیت دبی عبوری  بخار تقطیر شده توسط تله بخار با توجه به اینکه تله در کجا و بروی چه وسیله ای نصب شده است به ارحتی امکانپذیر است
2. ضریب اطمینان : این ضریب از 2 تا 10 برای کاربرد های مختلف متفاوت است مثلا اگر برای یک مبدل حرارتی تله بخار با ظرفیت 400 پوند بر ساعت انتخاب کنیم ، ممکن است در انتقال و خروج بخار چگالیده به مشکل مواجه شویم
3. ماکزیمم اختلاف فشار دو سر تله
4. ماکزیمم فشار کاری : ترپ های بخارد باید قادر به تحمل ماکزیمم فشار کاری یا فشار کاری مجاز باشد

برای مثال اگر ماکزیمم فشار وردی 400  psig  و فشار خط برگشت 200 psig  باشد ، ولی به هر حال تله بخار باید قادر به تحمل 400 psig  باشد

نوع کاربرد تله بخار ، نوع کاربرد ترپ بخار برای مصارف گوناگون فرق میکیند ، یعنی تله بخار یونیت هیتر با تله بخار هوارسان قطعا فرق میکند

 

محاسبه و انتخاب تله بخار برای مصارف گوناگون

 

1. اول ظرفیت تله بخار بر اسا دبی وروردی و اختلاف دمای ورودی خروجی به فضای مورد نظر محاسبه می باشد
2. دوم اینکه خروجی حل مساله ترپ های بخار پارمتری از جنس دبی یا جرم حجمی که m  دات نام دارد که معمولا بر حسب پوند بر ساعت یا کیلوگرم بر ساعت عنوان می شو
3. سوم ظریب اطمینان مناسب که برای هرکاربری متفاوت است

 

محاسبه تله بخار برای مصارف گوناگون

محاسبه  تله بخار برای کلکتور بو.یلر بخار

 

 

ضریب اطمینان برای کلکتور های دیگ بخار 1.5 می باشد

مثال :

اگر ظرفیت  دیگ بخار در یک سیستم تولید بخار 40000 پوند بر ساعت باشد ، مطللوب است محاسبه ظرفیت تله بخار کلکتور اصلی ؟

ضریب اطمینان برای کلکتور های دیگ بخار 1.5 می باشد

 

 

محاسبه تله بخار برای خطوط اصلی بخار و انشعابات بخار :

 

شاید به جرات بتوان  گفت 80 درصد استفاده از تله های بخار ، استفاده در مسیر های انتقال بخار است ، مسیر های که برای کارکرد مناسب باید عاری از هوا و کندانس باشد ، عدم نصب تله بخار در این خطوط به تعداد کافی باعث ایجاد ضربه قوچ و ایجاد زوائدی در مسیر بخار می باشد که باعث آسیب رساندن به د شیر آلات و دیگر تجهیزات می شود

 

معمولا دو روش برای گرم کردن سیستم و جود دارد : روش دستی و روش اتوماتیک

 

 

گرم کردن به روش دستی

 

 

گرم کردن در روش دستی معمو.لا برای گرمایش با قطر های بزرگ و مسیر های طولانی استفاده میشود در این روش شیر های ساقه های تخلیه قبل از اینکه بخار به خطوط اصلی برسد کاملا باز بوده و تا زمانی که تمام کندانس تخلیه نشود بسته نمی شوند

 

گرم کردن یا warm up  به روش اتوماتیک

 

 

در روش  اتوماتیک سیستم روشن شده و و تلهای بخار به صورت معمولی اقدام به تخلیه آب کندانس شده می کنند نکته ای که باید توجه شود این است که تله بخار انتخابی باید توانایی  کندانسی که در اثر انتقال حرارت تابشی بخار جریانی از دیواره های لوله ایجاد می گردد را داشته باشد

مقدار کندانس ایجاد شده در لوله از فرمول زیر به دست می اید :

 

 

 

 

شرح پارارمتر های فرمول :

 

 

 

 

مثال

در یک سیستم تولید بخار ، اگر از یک لوله 6 اینچ برای انتقال بخار با فشار کاری 6 بار (دمای متناظر با این فشار 165 سانتیگراد است ( استفاده شده باشد و  همچنین فرض کنید لوله با ضخامت 2 اینچ عایق بوده و راندمان آن 75 درصد می باشد و دمای محیط 25 درجه سانتیگراد است و  قصد داریم  برای هر صد متر یک تله بخار نصب کنیم

مطلوب است محاسبه تله بخار مناسب ؟

حل مسئله : با توجه فرمول زیر ابتدا باید مجهولات فرمول زیر را به دست آوریم :

 

در فرمول فوق  A , U  جز مجهولات اصلی مسئله ما هستند که باید به روش زیر محاسبه شود

محاسبه و انتخاب تله بخار برای یونیت هیتر و هواساز ها

 

هدف از انتخاب و محاسبه تله بخار یعنی به دست آرودن بار کندانس حاصل از بخار چگالیده می باشد ، در واقع همان دبی خروجی حاصل بخار سرد شده که دگیر حالت دوفازی خود را ازدست داده و به یک حالت تک فاز مایع تبدیل شده است

سه روش برای محاسبه بار کندانس یا دبی خروجی از تله بخار در هواساز ها و یونیت هیتر ها وجود دارد

 

روش BTU

 در این روش در صورت مشخص بودن ظرفیت حرارتی دستگاه بر حسب BTU  و تقسیم آن بر گرمای نهان با در نظر گرفتن شرایط  دمایی و فشار کاری مورد نظر به راحتی می توان بار کندانس یا ظرفیت تله بخار را محاسبه کرد

 

روش Cfm

در ارین روش با در دست داشتن افزایش دما و دبی هوای عبوری بر حسب CFM  می توان بار کندانس را با یک تقسیم ساده بر گرمای نهان تبخیر به دست آورد

برای مثال

مطلوب است محاسبه دبی کندانس برای یک یونیت هیتر یا یک دستگاه هواساز با مفروضات زیر :

دبی هوای عبوری از رو کویل  1000 cfm

دمای هوای خروجی و ورودی کویل یونیت هیتر یا هواساز 50 و 100 درجه فارینهایت

گرمای نهان تبخیر ویژه h fg  آب : 2706000 ژول بر کیلوگرم

 

 

روش GPM

محاسبه دبی کندانس از روش gpm برای انتخاب و حاسبه تله بخار فقط افزایش دمای اب رورودی و خروجی دبی آب عبوری آن بر حسب gpm  باید مشخص باشد که از فرمول زیر محاسبه می شود

 

مثال

مطلوب است دبی حاصل از کندانس بخار یک مبدل حرارتی پوسته لوله آب به بخار ،با دبی آب 50 GPM  و دمای آب سرد وروردی 60 درجه فارینهایت و آب گرم سرویس خروجی از مبدل 140  فارینهایت بگیرید

نکته : دمای ورودی و خروجی آب سرد و گرم ورودی همان دمای مورد استفاده برای آبگرم بهداشتی مورد استفاده در ساختمان ها می باشد . لذا مسئله گفته شده کاملا کاربردی است

 

 

مثال دوم :

در یک مبدل حرارتی پوسته لوله ای بخار به آب جهت گرمایش آبگرم مصرفی از بخار استفاده کرده ایم ، اگر دمای آب ورودی و خروجی مبدل (یعنی آب سرد شهری ) به ترتیب 50 و 150 درجه فارینهایت و دبی آن 100  GPH  باشد مطلوب است ظرفیت عبوری تله بخار را حساب کنید

فشار بخار را بار نسبی و ضریب اطمینان را 15 در نظر بگیرید