نحوه انتخاب تله بخار و موارد استفاده از آن

بهره برداری بهینه از تله بخارها، مستلزم انتخاب صحیح آنها بر مبنای نوع کاربری، فشار کار و ظرفیت است. علاوه بر انتخاب صحیح، دقت نظر در موارد مربوط به نصب، راه‎اندازی، راهبری و نگهداری، امکان بهره‎مندی از تمامی امتیازات تله‎بخارها را افزایش و کاستی‎های ناشی از محدودیت‎های آن‎ها را کاهش می‎دهد.

مزایا و معایب متفاوت استیم تراپ‎ها در پاره‎ای اوقات آن‎ها را نسبت به هم نزدیک و گاهی از هم دور می‎کند، چنانچه عوامل اقتصادی و محدودیت‎های کاربری را بر پیچیدگی ناشی از تنوع تله‎بخارها بیافزاییم، انتخاب دقیق، کار چندان سهل و ساده‎ای نخواهد بود.

نکات قابل بررسی در انتخاب تله بخار

فارغ از ملاحظات خاص و هم‎آمیزی عوامل مختلف به منظور گزینشی شایسته که در بر گیرنده کلیه شرایط مطلوب باشد، در نظر گرفتن موارد زیر ضروری است:

1. حداکثر فشار مجاز
2. ضریب اطمینان
3. اختلاف فشار
4. بار چگالیده

بار چگالیده

یکی از موارد مهم در انتخاب تله بخار توجه به بار چگالیده می‎باشد. به منظور تعیین بار چگالیده یا ظرفیت تله به تناسب نوع سیستم و تجهیزات مصرف کننده بخار، روابط محاسباتی خاصی به کار می‎رود.

ضریب اطمینان

در صورت کاهش اختلاف فشار، ممکن است چگالیده مطابق ظرفیت تعیین شده، تخلیه نشود. بنابراین اعمال ضریب اطمینان به میزان 1.5 تا 10 برابر ظرفیت معین با توجه به نوع تجهیزات و توصیه کارخانجات سازنده لازم می‎آید.

بنابراین با تأثیر ضریب اطمینان، دامنه عملکرد تله بخار وسیع‎تر می‎شود و در صورت کاهش یا افزایش فشار و تغییر شرایط، تله از عهده انجام وظایف خود بر خواهد آمد. کم یا زیاد کردن ضریب اطمینان که منتج به کاهش یا افزایش ظرفیت تله می‎شود، عواقب ناخوشایندی در پی دارد.

ظرفیت اندک، موجب عدم تخلیه سریع چگالیده و انباشته شدن آن در ورودی می‎گردد که ضمن کاهش ظرفیت حرارتی تجهیزات تبادل کننده، باعث ایجاد ضربات قوچ نیز خواهد شد.

از سوی دیگر اعمال بی‎رویه ضریب اطمینان نیز، افزایش غیر ضروری ظرفیت و تحمیل بار مالی و مشکلات نصب را در پی خواهد داشت. حساسیت کمتر در مقابل چگالیده ورودی، خرابی نشیمنگاه سوپاپ در اثر وجود ذرات معلق و مهیا نمودن شرایط مطلوب برای پس فشار و ضربات قوچ از دیگر عارضه‎های نادرست ضریب اطمینان است. ضریب اطمینان بر اساس دانسیته‎ها و یافته‎های قبلی و شرایط ویژه طرح در نظر گرفته می‎شود؛ به عبارت دیگر تعیین آن امری کاملاً تجربی است.

حداکثر فشار مجاز

تله بخار باید توانایی مقاومت در مقابل حداکثر فشار طراحی شده سیستم را داشته باشد، اگرچه ممکن است هیچگاه تحت چنین فشار قرار نگیرد. به عنوان مثال اگر حداکثر فشار ورودی تله‎ای 350Psig و فشار در خط برگشت 150Psig باشد، اختلاف فشار حاصله 200Psig خواهد بود و تله تحت این فشار عمل خواهد نمود، اما در نظر گرفتن تله با تحمل فشار 350Psig ضروری است.

اختلاف فشار

تفاضل فشار خط اصلی و خط برگشت، “حداکثر اختلاف فشار” خوانده می‎شود. در سیستم‎های مجهز به شیر فشارشکن، اختلاف فشار حداکثر بر مبنای تفاضل فشار بعد از فشارشکن و خط برگشت تعیین می‎شود. اما واقعیت این است که در عمل بدلیل وجود افت فشار در وصاله‎ها، شیرآلات و خطوط لوله ممکن است فشار ورودی تله کمتر از فشار تعیین شده خط اصلی باشد.

شیرهای کنترل تدریجی در مسیر رفت تجهیزات مصرف کننده، اغلب موجب تغییر دامنه فشار ورودی تله‎ها می‎شوند، که در این صورت کاهش بیش از حد فشار ورودی ممکن است منجر به بروز پدیده پس‎فشار شود.

تفاضل فشار ورودی تله و خط برگشت، اختلاف فشار عملیاتی نامیده می‎شود. در صورتی که اختلاف فشار عملیاتی کمتر از 80% اختلاف فشار حداکثر باشد، بهتر است به منظور احتراز از عواقب کاهش فشار ورودی، اختلاف فشار حداکثر مبنای انتخاب تله بخار قرار گیرد.

تعیین مقدار اختلاف فشار به معنای تعیین حدی است که تله بخار باید تحت آن یا کمتر از آن بدون هیچ‎گونه عارضه‎ای عمل نماید، در صورت توجه به همه جوانب و ویژگی‎ها، انتخاب تله‎ای که با حداقل اختلاف فشار ممکن پاسخگوی حداکثر ظرفیت باشد به‎طور قطع انتخاب خوبی است.

گذشته از تأثیرات شیرهای کنترل و یا عیوب احتمالی سیستم، عوامل دیگری مانند اختلاف سطح خط برگشت نسبت به خط بخار و موقعیت قرارگیری تله نسبت به خط، اصطکاک لوله‎ها و ظرفیت اندک کلکتور خط برگشت، در کاهش فشار ورودی یا افزایش فشار تخلیه موثر هستند. افزایش بی‎رویه فشار تخلیه به منفی شدن اختلاف می‎انجامد، همانگونه که کاهش فشار سمت ورودی نیز ممکن است چنین عارضه‎ای را در پی داشته باشد.

وقتیکه تله بخار بالاتر از خط برگشت قرار گیرد، عمل تخلیه به صورت تقلی انجام خواهد شد و در این حالت، به طور طبیعی فشار خروجی تله 0Psig است. اما به هنگام تخلیه به سطحی بالاتر، مثبت بودن اختلاف فشار امری ضروری است.

در حالت دوم نیز هر 2 فوت جابجایی چگالیده بصورت عمودی، نیازمند 1Psi اختلاف فشار است و یا بعبارت دیگر به ازای هر 2 فوت 1Psi از مقدار اختلاف فشار کاسته خواهد شد. به عنوان مثال اختلاف فشار برای انتقال چگالیده به سطحی بالاتر با ارتفاع 12 فوت برابر 6Psi خواهد بود.

جدول انتخاب تله بخار

سیستم‎های متنوعی که پس از این به شرح آن‎ها خواهیم پرداخت، هر یک نیازمند تله‎بخاری مناسب هستند و جدول زیر مرجعی است برای یافتن کاربری و معرفی خصوصیات تله‎بخارهای مختلف که با سیستم‎های مورد نظر هم خوانی دارند.

موارد استفاده از استیم تراپ (تله بخار)

سیستم توزیع

مسیرهای ارتباطی بین دیگ بخار، دیگ آبگرم و سایر دیگ‎ها و تجهیزات تبادل حرارت، شامل سه بخش اصلی کلکتور دیگ‎ها، خطوط اصلی و انشعابات است که به همراه شیرآلات و وصاله‎ها سیستم توزیع را تشکیل می‎دهند.

بنا به ضرورت و تناسب، ممکن است تجهیزات دیگری نیز در شکل‎دهی سیستم توزیع به کار آیند. ایستگاه‎های تقلیل فشار، انواع کنترل‎کننده‎ها، نشانگرها، رایزرهای آبریز، جداکننده‎های بخار و تله بخارها از این جمله‎اند.

به همان اندازه که تقطیر بخار و رها شدن گرمای نهان آن در مبدل‎ها و سایر تجهیزات گرمایی، خوشایند و ضروری است، در این معابر که نام سیستم توزیع را بر خود دارد، تنها می‎توان تا حد قابل قبولی از شدت آن کاست و یا با در نظر گرفتن تمهیداتی مانع زیان‎های آن شد.

با ایجاد آبریزها، استفاده از جداکننده‎های بخار و در نهایت با به‎ کار گیری تله‎بخارهای مناسب در نقاط مختلف سیستم توزیع، می‎توان چگالیده ناخواسته را از خطوط تخلیه و آن را به مسیر برگشت هدایت نمود.

پایه آبریز

پایه‎ها یا ساقه‎های آبریز مشابه گودال‎هایی هستند که آب حاصل از تقطیر ناخواسته در آن‎ها جمع می‎شود و از طریق تله بخار به خط برگشت چگالیده، هدایت می‎گردد. معمولاً آبریزها قبل از شیرها، رگولاتورها، وصاله‎های انبساطی، خم‎ها، رایزرها و انتهای خطوط بخار در نظر گرفته می‎شوند، حتی اگر نقاط حساسی همچون مناطق یاد شده وجود نداشته باشد، باید در خطوط اصلی بخار در فواصل 300 فوتی یک آبریز یا تله بخار مناسب نصب نمود. این فاصله هرگز نباید بیش از 500 فوت شود.

کلکتور دیگ بخار

کلکتور دیگ بخش ویژه‎ای از خط اصلی بخار است که توان ذخیره سازی بخار تولید شده توسط یک یا چند دیگ را داراست و امکان اخذ انشعاب برای تغذیه خطوط مختلف را فراهم می‎آورد.

کلکتور اغلب بصورت افقی و در بالای دیگ قرار می‎گیرد. ورودی و خروجی‎ها نیز به بخش فوقانی آن متصل می‎گردند. وظیفه مهم تله بخار کلکتور این است که قبل از انتشار چگالیده در سیستم توزیع، آن را از مدار بخار خارج سازد. تله بخارهای کلکتور ضمن توانایی و سرعت در دفع حجم زیاد چگالیده، باید در مقابل شوک‎های هیدرولیکی نیز کاملا مقاوم باشند.

استیم تراپ سطلی معکوس به دلیل توانایی واکنش سریع در مقابل جریان چگالیده و مقاومت عالی در برابر شوک‎های هیدرولیکی و قابلیت دفع ذرات معلق و بازده قابل قبول در بارهای کم بهترین انتخاب برای این مثال است.

نصب تله بخار روی کلکتور دیگ

اگر کلکتور دارای یک خط ورودی باشد، نصب تنها یک تله در انتهای کلکتور و مسیر رو به پایین جریان کافی است، اما در صورت وجود دو یا چند ورودی باید در هر دو سوی کلکتور دو آبریز و دو تله جداگانه نصب نمود.

خطوط اصلی بخار

مسیر بعدی بخار پس از کلکتور دیگ، خطوط اصلی است. خاموش بودن دیگ و سرد شدن بخار، موجب ایجاد چگالیده در خطوط رفت می‎گردد و به هنگام راه‎اندازی مجدد، سیستم را در معرض خطر ضربات قوچ قرار می‎دهد. بنابراین باید قبل از راه‎اندازی، چگالیده را از سیستم بیرون راند. برای انجام این مهم دو روش پیش راه‎اندازی دستی و اتوماتیک به کار می‎رود.

در روش دستی، قبل از برقراری جریان بخار، با باز نمودن تمام شیرهای آبریزها، چگالیده انباشته شده در لوله‎ها و کلکتورها تخلیه می‎گردد و پس از دفع چگالیده و برقراری جریان بخار این وظیفه  به تله‎بخارها واگذار می‎شود. روش دستی معمولاً برای خطوطی با قطر بیش از 8 اینچ و یا خطوط طولانی (بیش از 1000 فوت) مورد استفاده قرار می‎گیرد.

در روش اتوماتیک، عمل تخلیه به هنگام روشن بودن دیگ و با کمک آبریزها و تله‎ها و براساس افزایش فشار و دما صورت می‎گیرد و به همین دلیل طول پایه‎های آبریز در روش اتوماتیک بلندتر از روش دستی است.

در روش پیش راه‎اندازی اتوماتیک افزایش طول، ضمن ایجاد حجم بیشتر موجب بالا رفتن فشار استاتیک چگالیده بر تله بخار نیز می‎گردد. سردی چگالیده انباشته شده در ساقه آبریز و چگالی بیشتر آن نسبت به چگالیده گرم، کمک دیگری برای تخلیه سیستم است.

گذشته از ضرورت تخلیه چگالیده به هنگام راه‎اندازی، بکارگیری آبریزها و تله‎بخارها روی خطوط اصلی به هنگام کار معمول سیستم نیز الزامی است زیرا همواره احتمال تشکیل چگالیده و لزوم دفع آن وجود دارد.

انتخاب تله بخار (استیم تراپ) و ضریب اطمینان خطوط اصلی (برای بخار اشباع)

عامل اصلی تقطیر بخار در خطوط اصلی، تبادل حرارت لوله‎ها با محیط و انتقال حرارت به صورت تشعشع است. ظرفیت تله بخار نیز بر همین مبنا مورد محاسبه قرار می‎گیرد. منظور داشتن حجم چگالیده به هنگام راه‎اندازی، موجب افزایش غیر ضروری ظرفیت تله می‎شود و به همین دلیل از مقدار آن صرف نظر می‎گردد.

ضریب اطمینان برای تله‎بخارهایی که در میانه خطوط اصلی (بین دیگ و انتهای دیگ) نصب می‎شوند 2:1 و برای تله‎بخارهای انتهای خط و تله‎هایی که پیش از فشارشکن‎ها یا شیرهای قطع کن (که در بیشتر اوقات بسته باشند) نصب می‎شوند، 3:1 می‎باشد.

تله بخار سطلی معکوس به دلیل مقاومت نسبتاً خوب در مقابل ضربات قوچ و قابلیت دفع ذرات معلق و رسوبات، مناسب‎ترین انتخاب به منظور تخلیه چگالیده خطوط اصلی می‎باشد. علاوه بر این، نوع از کار افتادگی این تله که به صورت باز می‎باشد، امتیاز خوبی محسوب می‎شود، زیرا حتی در صورت بروز عیب، چگالیده امکان تخلیه را پیدا می‎کند. البته عملکرد مکانیکی مبتنی بر اختلاف چگالی نیز با توجه به ایجاد ستون آب در ساقه آبریز در انتخاب این تله بی تأثیر نیست.

خطوط انشعاب

ظرفیت تله بخار لوله‎های منشعب از خطوط اصلی بخار که به منظور تغذیه اختصاصی تجهیزات مختلف به کار می‎روند، مانند ظرفیت خطوط اصلی، محاسبه و تعیین می‎گردند. برای خطوط انشعاب، ضریب اطمینان 3:1  در نظر گرفته می‎شود.

جدا کننده‎ها

همواره ممکن است بخار اشباع، مقداری آب به همراه داشته باشد. چنین بخاری، بخار مرطوب نامیده می‎شود و برای خشک نمودن آن بکارگیری جداکننده‎ها لازم می‎‎آید. همانگونه که تله‎ها، اجازه ورود بخار به مدار چگالیده را نمی‎دهند، جداکننده‎ها نیز مانع حضور آب در جریان بخار می‎شوند. قطرات آب با برخورد به این تیغه‎ها از بخار مرطوب جدا و به معبر خروجی هدایت می‎شوند.

انتخاب تله و ضریب اطمینان جدا کننده بخار

عوامل مؤثر در انتخاب تله بخار برای جدا کننده عبارتند از:

1. توانایی تخلیه چگالیده کند
2. مقاومت در مقابل ضربات قوچ
3. قابلیت کار در بارهای کم

نصب تله بخار روی جدا کننده‎ها

• تله بخار 10 یا 12 اینچ زیر جداکننده نصب شود.
• لوله خروجی که حکم آبریز را دارد باید هم قطر دهانه خروجی جداکننده باشد.
• ورودی تله بخار از لوله خروجی هم قطر دهانه جداکننده منشعب شود.
• پایه آشغالگیر در امتداد لوله خروجی از جداکننده با همان قطر به طول 6 اینچ نصب شود.

خطوط حافظ

خطوط حافظ، لوله‎های باریک حاوی بخار هستند که در مجاورت لوله‎های حامل سیال حرکت نموده و مانع از کاهش دما و تغییر چگالی سیال مورد نظر می‎شوند. به طور معمول لوله‎هایی که در فضای باز اجرا می‎شوند، بیشتر در معرض کاهش دما و خطر یخ‎زدگی هستند، به همین دلیل ضمن عایق کاری مناسب، از خطوط حافظ نیز استفاده می‎شود.

انتقال حرارت از سوی لوله‎های حافظ به لول‎های ناقل  سیال موجب تقطیر بخار می‎شود، بنابراین نصب تله بخار برای آن‎ها ضروری است. افت حرارت بسته به جنس لوله‎های ناقل و حافظ و نیز نوع سیال و دمای آن متغیر است. استفاده از بخار فوق گرم در لوله‎های حافظ به دلیل کندی انتقال حرارت مناسب نیست.

تجهیزات گرمایشی ساختمان‎ها

یونیت هیترها، هواسازها، کویل‎های لوله‎ای، رادیاتورهای پره‎دار و معمولی از جمله تجهیزاتی هستند که به منظور تأمین گرمایش فضاهای مختلف ساختمان‎ها به کار می‎روند. گاهی اوقات سادگی نگهداری اینگونه تجهیزات، موجب بروز سهل‎انگاری در مراقبت از تله‎بخارها می‎شود. ضربات قوچ و یخ‎زدگی از شایع‎ترین عارضه‎های عدم توجه به نحوه نگهداری این نوع تجهیزات است.