تله بخار ترمودینامیک

معرفی تله بخار ترمودینامیک

تله بخار ترمودینامیک دستگاهی است که در نقطه اتصال خطوط بخار و کندانس قرار گرفته و وظیفه جلوگیری از هدررفت انرژی گرمایی را بر عهده دارد، این دستگاه با نگه داشتن بخار در وسیله گرمایشی و عبور دادن هوا و کندانس از سیستم، از اتلاف انرژی به اتمسفر جلوگیری می‌کند.در کنار این، تله بخار سطل معکوس نیز یکی از انواع رایج تله های بخار است که با مکانیزم شناوری، تخلیه کندانس را انجام می‌دهد.

تراپ ترمودینامیک در واقع یک نوع شیر خودکار است که اجازه می‌دهد کندانس تخلیه شود اما بخار زنده را داخل سیستم نگه می‌دارد.

حضور کندانس در سیستم‌های بخار می‌تواند مشکلات جدی ایجاد کند. کاهش انتقال حرارت، ایجاد ضربه قوچ و خوردگی تجهیزات از پیامدهای منفی تجمع کندانس هستند. برای جلوگیری از این مشکلات، علاوه بر تله بخار، استفاده از پمپ تراپ در برخی سیستم‌های به تخلیه موثر کنداکس کمک می‌کند.

تله بخار ترمودینامیک با خارج کردن به‌موقع کندانس، راندمان حرارتی را افزایش داده و عمر تجهیزات را طولانی‌تر می‌کند.

برخلاف تله بخار سطل معکوس یا تراپ سطلی، این تله‌ها ساختار ساده‌تری داشته و معمولاً فقط یک قطعه متحرک (دیسک) را شامل می‌شوند.

تله بخار فلوتری و همچنین تله بخار فلوت اند ترموستاتیک نیز کاربردهای مشابهی داشته اما با مکانیزمی متفاوت عمل می‌کند.

در برخی سیستم‌ها از تله بخار تفنگی 46 باری نیز استفاده می‌شود که برای فشار‌های بالاتر طراحی شده است.

برای جابجایی و نصب این تراپ‌ها معمولا از پمپ تراپ بهره گرفته می‌شود که عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد.

اصول عملکرد تله بخار ترمودینامیک

تله بخار ترمودینامیک از اثر دینامیکی بخار فلاش برای عملکرد خود استفاده می‌کند. تنها قطعه متحرک در این تله بخار، دیسکی است که در بالای سطح صاف و در بخش فوقانی دستگاه قرار دارد. طراحی این تله بخار ترمودینامیک بر اساس تحرک‌پذیری بالای بخار و چگالی کمتر آن نسبت به آب کندانس است.

تراپ ترمودینامیک در شرایط مختلف فشار و دما می‌تواند کار کرده و کندانس را به طور موثر از سیستم خارج نماید.به ویژه تراپ ترمودینامیک استیل به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و فرسایش، در صنایع با محیط‎‌های خورنده کابر فراوانی دارد.

تله بخار ترمودینامیک عملکردی چرخه‌ای دارد. در ابتدا، فشار ورودی باعث بالا رفتن دیسک شده و کندانس و هوا تخلیه می‌شوند.در مقابله، تله بخار فلوت اند ترموستاتیک با ترکیب سنسورهای حرارتی و شناور، توانایی تخلیه دقیق هوا و میعانات را در سیستم‌های بخار دارد. با رسیدن کندانس داغ به دمای بخار، بخار فلاش ایجاد می‌شود. افزایش سرعت بخار باعث ایجاد یک منطقه کم فشار زیر دیسک شده و آن را به سمت پایین می‌کشد.

همزمان، بخار در قسمت بالای دیسک جمع شده و آن را به سمت پایین فشار می‌دهد. با کاهش دمای تله بخار و میعان بخار، دیسک دوباره بالا رفته و چرخه تکرار می‌شود.

مراحل عملکرد تله بخار ترمودینامیک

عملکرد تله بخار ترمودینامیک در چهار مرحله اصلی رخ می‌دهد. در مرحله اول، فشار ورودی دیسک را به سمت بالا هل می‌دهد و کندانس سرد همراه با هوا از حلقه داخلی عبور کرده و تخلیه می‌شود. این مرحله برای خروج هوای محبوس در سیستم بسیار مهم است، زیرا هوا می‌تواند انتقال حرارت را کاهش دهد.

تله بخار فلوتری نیز وظیفه مشابهی دارد اما با مکانیزم متفاوتی عمل می‌کند.در مقابل، تراپ فلوتری با شناوری داخلی خود، عملکردی بسیار دقیق‌تری در تخلیه میعانات با حداقل نشت بخار را ارائه می‌دهد.

در بسیاری از موارد، تراپ سطلی یا تله بخار سطل معکوس و همچنین تراپ کوزه ای نیز برای تخلیه کنداکس استفاده می‌شوند، اما تله بخار ترمودینامیک به دلیل ساختار ساده و عملکرد قابل اعتماد، انتخابی محبوبی است.

برای کاربرهای فشار بالاتر، از تله بخار تفنگی 46 باری نیز استفاده می‌شود که شرایط خاصی از سیستم‌های بخار را پوشش می‌دهد.

در برخی موارد، برای کارایی سیستم، از پمپ تراپ نیز بهره گرفته می‌شود.

در مرحله دوم، با ورود کندانس داغ، بخار فلاش تشکیل می‌شود که با سرعت بالا از زیر دیسک عبور می‌کند. این جریان سریع باعث ایجاد ناحیه‌ای کم‌فشار در زیر دیسک شده و همزمان، بخار در بالای دیسک جمع می‌شود.

در مرحله سوم، دیسک روی محل نشست قرار گرفته و مسیر جریان را می‌بندد.

نهایتاً در مرحله چهارم، با سرد شدن و چگالش بخار در محفظه بالایی، فشار کاهش یافته و دیسک دوباره بلند می‌شود.

پمپ تراپ ها نیز از اصول مشابهی برای انتقال کندانس استفاده می‌کنند. تراپ سطلی بر خلاف این روش، از نیروی شناوری برای عملکرد بهره می‌برد.

انواع تله بخار ترمودینامیک

تله بخار ترمودینامیک در انواع مختلفی تولید می‌شود که هر کدام برای شرایط کاری خاصی طراحی شده‌اند. دو نوع اصلی این تله‌ها، نوع دیسکی و ضربه‌ای (ایمپالس) هستند.

نوع دیسکی رایج‌ترین نوع تله بخار ترمودینامیک است که به‌دلیل طراحی ساده، قیمت مناسب و قابلیت اطمینان بالا، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد.

تله بخار ترمودینامیک دیسکی

تله بخار ترمودینامیک دیسکی پرکاربردترین نوع تراپ ترمودینامیک است. این تله از یک دیسک تخت که روی نشیمنگاه حرکت می‌کند، تشکیل شده است.

نشیمنگاه دارای دو حلقه داخلی و خارجی بوده که دیسک روی آن‌ها قرار می‌گیرد. حلقه داخلی برای جدا کردن مسیر ورودی از خروجی طراحی شده، در حالی که حلقه خارجی از نشت بخار از محفظه بالایی به خروجی جلوگیری می‌کند. این طراحی با تراپ کوزه‌ای و تراپ فلوتری کاملاً متفاوت است.

این نوع تله بخار ترمودینامیک عملکرد چرخه‌ای داشته و معمولاً با صدایی خاص مشخص می‌شود که نشان‌دهنده باز و بسته شدن دیسک است. تله بخار تفنگی 46 باری به عنوان یکی از انواع پرقدرت این تله‌ها، به دلیل طراحی دیسکی و مقاومت بالاف در سیستم‌هایی با فشار بسیار بالا عملکردی قابل اطمینانی ارائه می‌دهد.

تراپ ترمودینامیک استیل دیسکی می‌تواند در محدوده وسیعی از فشارها کار کرده و در برابر ضربه قوچ و ارتعاشات مقاوم است. این تله‌ها برای استفاده در خطوط اصلی بخار، سیستم‌های ردیابی بخار و تخلیه کندانس از تجهیزات فرایندی مناسب هستند.

تله بخار تفنگی 46 باری نمونه‌ای از تله‌های دیسکی با ظرفیت فشار بالا است که در صنایع مختلف استفاده می‌شود. علاوه بر این، تله بخار فلوت اند ترموستاتیک با ترکیب مزایا دو مکانیزم شناوری و ترموستاتیک، به طور موثری هوا و میعانات را از سیستم تخلیه می‌کند.

تله بخار فلوتری نیز در برخی از همین کاربردها استفاده می‌شود اما مکانیزم متفاوتی دارد.

تله بخار ترمودینامیک ضربه‌ای (ایمپالس)

در تله بخار ترمودینامیک ضربه‌ای یا ایمپالس، از یک پیستون توخالی با دیسک پیستونی استفاده می‌شود که در یک محفظه مخروطی حرکت می‌کند. این تله‌ بخار پیچیده‌تر از نوع دیسکی هستند اما می‌توانند جریان را تنظیم کنند.

هنگام راه‌اندازی، شیر اصلی روی نشیمنگاه قرار گرفته و مسیری برای جریان از طریق پیستون و سیلندر ایجاد می‌شود. برخلاف تراپ سطلی و پمپ تراپ، این تله‌ها قابلیت تنظیم جریان را نیز دارند. با افزایش جریان میعانات و هوا، نیرویی به دیسک پیستون وارد می‌شود که باعث بلند شدن دریچه اصلی و افزایش جریان می‌شود. نرخ تخلیه در تراپ ترمودینامیک ضربه‌ای را می‌توان با تنظیم موقعیت پیستون نسبت به محل نشست تغییر داد.

تله بخار تفنگی

تله بخار تفنگی نوعی تله بخار ترمودینامیک است که به دلیل شکل ظاهری شبیه به تفنگ، به این نام شناخته می‌شود. این تله‌ بخار معمولاً از نوع دیسکی هستند اما با طراحی خاصی که آن‌ها را برای کار در فشارهای بالا مناسب می‌سازد.

تله بخار تفنگی 46 باری نمونه‌ای از این تله‌ها است که می‌تواند تا فشار 46 بار را تحمل کرده و در صنایع سنگین کاربرد دارد. مقاومت این تله‌ها در برابر فشار بالا، آنها را از تله بخار سطل معکوس و تراپ کوزه‌ای متمایز می‌سازد.

ساختار تله بخار تفنگی به گونه‌ای است که بدنه اصلی آن استوانه‌ای شکل بوده و درپوش در یک سمت آن قرار می‌گیرد. این طراحی، تعمیر و نگهداری را آسان می‌کند زیرا می‌توان با باز کردن درپوش، به‌راحتی به دیسک دسترسی پیدا کرد.

تراپ ترمودینامیک استیل تفنگی معمولاً با اتصالات رزوه‌ای یا فلنجی ارائه می‌شود و به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش، عمر طولانی دارد.

مزایای استفاده از تله بخار ترمودینامیک

تله بخار ترمودینامیک دارای مزایای متعددی است، طراحی ساده و اندازه کوچک این تله‌ بخار باعث می‌شود نصب و نگهداری آن‌ها آسان باشد.اگرچه، در شرایطی که نیاز به تخلیه سریع میعانات وجود دارد، استفاده از تله بخار فلوتری می‌تواند مزیت قابل توجهی داشته باشد. قطعه متحرک واحد (دیسک) احتمال خرابی را کاهش داده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را پایین می‌آورد.

به‌ویژه تراپ ترمودینامیک استیل در برابر شرایط سخت مقاوم بوده و عمر طولانی دارد.ایم مقاومت بالا در تراپ ترمودینامیک استیل باعث شده تا در شرایط فشار و دمای بالا، عملکرد پایدار و طلانی مدت داشته باشداز سوی دیگر، تراپ فلوتری به دلیل داشتن شناوری داخلی، توانایی حذف موثر میعانات را بدون نیاز به تنظیمات پیچیده دارد.

این مزیت در مقایسه با تله بخار سطل معکوس و تله بخار فلوتری که قطعات متحرک بیشتری دارند، قابل توجه است.اگرچه تله بخار ترمودینامیک طراحی ساده‌ای دارد، اما تراپ سطلی با داشتن مکانیزم شناوری، در شرایط بار کم و فشار پایین عملکردی بهینه‌ای ارائه می‎‌دهد.

قابلیت کار در محدوده وسیعی از فشارها بدون نیاز به تنظیم یا تغییر اجزای داخلی، انعطاف‌پذیری تله بخار ترمودینامیک را افزایش می‌دهد. اگرچه تراپ کوزه ای ساختاری پیچیده‌تر دارد، اما در شرایطی که ظرفیت تخلیه بالا و عملکرد پایدار مورد نیاز است، عملکرد بسیار قابل قبولی ارائه می‌دهد.این تله‌ها در برابر ضربه قوچ، ارتعاشات و یخ‌زدگی مقاوم بوده و می‌توانند در بخار فوق‌گرم و پرفشار نیز به‌خوبی کار کنند. تله بخار تفنگی 46 باری نمونه‌ای از این قابلیت است.

تخلیه کندانس در دمای نزدیک به دمای بخار اشباع باعث افزایش راندمان حرارتی سیستم می‌شود. مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش، به‌ویژه در انواع ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ، عمر تله را افزایش می‌دهد. پمپ تراپ نیز برای افزایش راندمان سیستم در کنار این تله‌ها استفاده می‌شود.

کاربردهای تله بخار ترمودینامیک

تله بخار ترمودینامیک در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارد. جدول زیر مهم‌ترین کاربردهای تراپ ترمودینامیک را به همراه مزایای استفاده از آن در هر مورد نشان می‌دهد:

مقایسه تله بخار ترمودینامیک با انواع دیگر تله بخار

هر نوع تله بخار برای شرایط خاصی طراحی شده و مزایا، محدودیت ها و کاربردهای خود را دارد.

تله بخار ترمودینامیک با مکانیزم ساده و تنها با یک قطعه متحرک (دیسک) کار می‌کند که آن را اقتصادی و قابل اعتماد ساخته است. این تله‌ بخار در فشارهای بالا عملکرد عالی داشته و در برابر ضربه قوچ، ارتعاشات و یخ‌زدگی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند.

تله بخار تفنگی 46 باری نمونه‌ای از این نوع است که برای شرایط سخت طراحی شده است، اما این تله‌ها در شرایط اختلاف فشار کم عملکرد ضعیفی دارند و صدای قابل توجهی تولید می‌کنند که آنها را برای محیط‌هایی مانند بیمارستان‌ها نامناسب می‌سازد.در مقایسه با انواع دیگر، تراپ ترمودینامیک استیل علاوه بر مقاومت مکانیکی، در برابر خوردگی نیز بسیار مقاوم بوده و عمر مفید بیشتری دارد.

تراپ سطلی یا تله بخار سطل معکوس براساس اصل شناوری عمل کرده و ساختار پیچیده‌تری دارد.در همین راستا، تله بخار فلوتری نیز مکانیز شناوری بهره می‌برد و به خصوص در سیستم ‌هایی با تغییرات بار زیاد عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. این تله‌ها در شرایط فشار پایین و بار کم بهتر کار می‌کنند و می‌توانند میعانات را در دمای پایین‌تر تخلیه کنند.برخلاف تله بخار ترمودینامیک که یک قطعه متحرک دارد، تراپ سطلی با بهرهگیری از مکانیز شناوری، ظرفیت تخلیه بالا و نشت بخار کمتری را فراهم می‌کند.

عمر طولانی‌تر و نشت بخار کمتر از مزایای آنها است، اما هزینه نگهداری بالاتر و حساسیت به رسوب و آلودگی از معایب آنها محسوب می‌شود.

این تله‌ها برای مواردی که صرفه‌جویی در مصرف بخار مهم است (مانند تجهیزات گران‌قیمت فرایندی) گزینه بهتری هستند.

تراپ فلوتری و تله بخار فلوت اند ترموستاتیک از شناور برای تشخیص سطح مایع استفاده می‌کنند و می‌توانند میعانات را به محض تشکیل تخلیه کنند ویژگی که آنها را برای تجهیزات حرارتی مانند مبدل‌های حرارتی ایده‌آل می‌سازد. تراپ فلوتری به دلیل حساسیت بالا و عملکرد مناسب در شرایط بار متغیر، یکی از گزینه های پرکاربرد در سیستم‌های بخار صنعتی است.

تله بخار فلوتری در شرایط بار متغیر عملکرد بهتری داشته و به اختلاف فشار کمتری نیاز دارد.

تله بخار فلوت اند ترموستاتیک ترکیبی از مزایای هر دو نوع را دارا بوده و هوا را به‌طور مؤثرتری تخلیه می‌کند. هزینه بالاتر، نیاز به فضای نصب بیشتر و حساسیت به ضربه از جمله معایب این نوع تله‌ بخار است.

تراپ کوزه‌ای نوعی از تله‌های مکانیکی است که مکانیزم نسبتاً پیچیده‌ای داشته اما ظرفیت تخلیه بالا و قابلیت عملکرد در شرایط مختلف را فراهم می‌کند.همچنین، تراپ کوزه ای به دلیل ساختار مقاوم و عملکرد ثابل اطمینان، در کاربردهایی که نیاز به تخلیه مستمر و پایدار کنداکس دارند، گزینه ‌ای مناسب است. تراپ‌های‌ کوزه‌ای در بارهای متغیر و اختلاف فشار کم عملکرد پایدارتری داشته و نشت بخار در آنها کمتر است.

تراپ کوزه‌ای برای تجهیزات فرایندی بزرگ مناسب است اما به دلیل اندازه بزرگ‌تر و پیچیدگی، هزینه‌های اولیه و نگهداری بالاتری دارد. در مقایسه با تراپ ترمودینامیک استیل، مقاومت کمتری در برابر شرایط سخت مانند فشار بالا و محیط‌های خورنده دارند. پمپ تراپ نیز می‌تواند به عنوان مکمل برای شرایط فشار برگشتی بالا استفاده شود.

جمع‌بندی

تراپ ترمودینامیک با ساختار ساده، قیمت مناسب و طول عمر بالا، انتخاب مطلوبی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی است.همچنین، بسته به نیاز سیستم، انتخاب بین تراپ ترمودینامیک، تراپ فلوتری ئو دیگر انواع تله بخارف می‌تواند به بهینه سازی مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری کمک کند. در مقایسه با سایر انواع تله بخار مانند تله بخار سطل معکوس، تراپ فلوتری، تله بخار فلوت اند ترموستاتیک و تراپ کوزه‌ای، تله بخار ترمودینامیک مزایای قابل توجهی دارد.

تله بخار ترمودینامیک استیل با مقاومت عالی در برابر خوردگی و تله بخار تفنگی 46 باری برای کاربردهای فشار بالا، از انواع محبوب این دستگاه هستند. در سیستم‌های پیچیده، ترکیب پمپ تراپ با تله بخار ترمودینامیک می‌تواند کارایی سیستم را بهبود بخشد.

انتخاب، نصب و نگهداری صحیح تراپ ترمودینامیک نقش مهمی در افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌های سیستم بخار دارد.استفاده از انواع مناسب مانند تله بخار فلوت اند ترموستاتیک در سیستم‌های خاص، می‌تواند به بهینه سازی عملکرد و کاهش مصرف انرژی کمک کند. با شناخت ویژگی‌های هر نوع تله بخار و شرایط کاربردی آنها، می‌توان بهترین گزینه را برای هر سیستم انتخاب کرده و از مزایای آن استفاده نمود.