فقدان الطاقة في مصائد البخار

كُتب الكثير من المعلومات غير الدقيقة والمُضللة حول هذا الموضوع. يقدم هذا الدليل معلومات واضحة ودقيقة حول استهلاك الطاقة لأنواع المصائد المختلفة.

كُتب الكثير حول هذا الموضوع، ومعظمه كان غير دقيق أو مُضللة بشكل متعمد لصالح استخدام مصائد مصنعين مختلفين.

يُقدَّم حجة لصالح استبدال نوع مصيدة بآخر والادعاء بتوفر في البخار قد يكون حقيقيًا أو خياليًا. الحقيقة هي أن استبدال أي مجموعة من المصائد بمصائد جديدة سيُقلل حتمًا من استهلاك البخار لأن أي مصائد مُتسربة ستُستبعد بذلك. هذا لا يقول شيئًا عن المصائد القديمة أو الجديدة. في حالات أخرى، أُجريت اختبارات لتحديد ‘هدر البخار’. بعض الاختبارات تُجرى تحت ظروف غير واقعية بدون حمل وتحاول المبالغة في تقدير وإرباك مقدار الطاقة المفقودة عبر المصيدة. يُتجاهل فقدان الطاقة من المصيدة بسبب الإشعاع، الذي سيزيد أيضًا من حمل المكثفات. ومع ذلك، ستحدث هذه الخسائر في جميع الأوقات وتتعلق مباشرة بحجم وشكل الجسم. غالبًا ما يُربك مستخدمو مصائد البخار المعلومات الذاتية التي تهدف أساسًا إلى إثارة الاهتمام بالمنتج. لذلك من المفيد العودة إلى المبادئ الموضوعية ولإعادة النظر في المتطلبات الطاقية المتأصلة للأنواع الرئيسية.

مصائد البخار الحرارية

تحت ظروف التشغيل العادية، تحتبس المصيدة الحرارية المكثفات حتى تبرد إلى درجة حرارة معينة. لا يصل البخار إلى الصمام الرئيسي لذا لا يوجد هدر بخاري واضح. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي تغمر المعدات بالمكثفات إلى انخفاض الإنتاج. قد تُمدد أوقات التشغيل أو قد تكون هناك حاجة إلى مسخنات أو أسطح تسخين إضافية. قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من البخار على الرغم من أن هذا لن يبدو كمتطلب طاقة يُنسب إلى مصيدة البخار. في بعض الحالات قد يُدمج أنبوب تبريد بحيث تبقى مساحة البخار خالية من المكثفات. تُفقد الطاقة بذلك بسبب الإشعاع من أنبوب التبريد وجسم المصيدة. هذا بحد ذاته يُنشئ حمل مكثفات إضافي، لكن لا يوجد مرور للبخار الحي عبر المصيدة. يمكن أن تتغير الحالة تحت ظروف عدم وجود حمل. فقدان الحرارة من جسم المصيدة يُبرد المكثفات المحيطة بالعنصر الذي ينفتح بعد ذلك. يُصرف الحد الأدنى من المكثفات المُتبقية ويُستبدل بالبخار. ومع ذلك، يُشير التأخير الاستجابة إلى أن العنصر لم يستجب بعد ويُفقد البخار الحي. تُشير الاختبارات المخبرية إلى خسائر نموذجية تصل إلى 0.5 كجم/ساعة. من المفارقة، تحت ظروف خارجية باردة سيكون هناك زيادة في فقدان الحرارة من المصيدة وأقل احتمالاً لفقدان البخار عبر المصيدة. أي محاولة لعزل مصيدة حرارية ستؤدي إلى تأخير خطير في فتح المصيدة. سيحدث تغمر خطير بالمكثفات ولذلك لا يُوصى بالعزل للمصائد الحرارية.

مصائد البخار الميكانيكية

المصيدة العائمة-الحرارية هي مثال آخر حيث الصمام والمقعد مغموران عادةً ولا يوجد فقدان بخار عبر المصيدة. في المقابل، المصيدة العائمة-الحرارية كبيرة نسبيًا في الحجم، وقد يكون هناك فقدان ملحوظ من المصيدة ناتج عن الإشعاع. يجب الإشارة إلى منفذ تفريغ الهواء الحراري المُركَّب في هذا النوع من المصائد. سيتواجد في مساحة البخار فوق مستوى الماء في المصيدة. بمجرد تفريغ الهواء الأولي، سيظل مغلقًا بإحكام عادةً ولن يكون هناك فقدان من هذا المصدر. يمكن عزل المصيدة العائمة-الحرارية لتقليل فقدان الحرارة وهذا لن يؤثر على تشغيلها. يُوصى بالعزل عادةً على التطبيقات الخارجية لتقليل خطر الضرر الناتج عن التجمد عند إيقاف البخار. لدى مصيدة الدلو المقلوب القليل من التشابه مع المصيدة العائمة. تُغلق المصيدة عندما يدخل البخار ويتدفق عبر الفقاعات إلى الدلو لجعله طفوًا. لن تنفتح حتى يتبدد البخار. سيحدث ذلك عندما يتسرب البخار عبر الثقب في الدلو الذي يعمل كمنفذ تفريغ هواء. سيتراكم البخار في أعلى المصيدة نفسها وعندما ينفتح الصمام الرئيسي، يُفرغ هذا البخار. تُشير الاختبارات المخبرية مرة أخرى إلى خسائر تبلغ حوالي 0.5 كجم/ساعة لمصائد ½ بوصة تحت ظروف الحمل المنخفض هذه. ومع ذلك، هناك فقدان إشعاعي إضافي من الجسم، والذي يمكن أن يكون كبيرًا جدًا. يُوصى بالعزل أحيانًا لكن فقدان الحرارة ومكثفاته الناتجة سيكون مماثلًا لمصيدة عائمة مكافئة.

مصائد البخار الحركية الحرارية

هذا النوع من المصائد اجتذب معظم الاهتمام تحت عنوان هدر البخار. يعتمد التشغيل على اقتراب المكثفات من درجة حرارة البخار، مما يُنتج بخارًا مُتسارعًا عند الفتحة ويُسبب إغلاق المصيدة. تفعل ذلك مع المكثفات على الجانب المنبعي، ومرة أخرى الصمام المغمور يعني أنه لا يمكن أن يكون هناك فقدان عبر المصيدة. ومع ذلك، ستفتح المصيدة دورياً مع فقدان الحرارة من الغطاء. تحت ظروف عدم وجود حمل، أي عندما يُنتَج المكثفات فقط من فقدان الحرارة في خط الأنابيب المنبعي، قد يستنزف المكثفات على الجانب المنبعي وستحتاج المصيدة بعد ذلك إلى كمية صغيرة من البخار الحي لتسبب إغلاقها. يعتمد الكثير على الظروف المحيطة لكن الخسائر ستكون عامة حوالي 0.5 كجم/ساعة وقد تتضاعف في الطقس القاسي. في المقابل، يمكن تقليص هذه الخسائر إلى النصف ببساطة بتركيب غطاء عازل فوق الغطاء العلوي. من المهم تذكر أن هذه الخسائر تختفي مع زيادة حمل المكثفات بينما خسائر الإشعاع من المصيدة هي الحد الأدنى بسبب صغر حجمها. أظهرت الاختبارات المستقلة أن خسائر الإشعاع لا تزيد عن 0.25 كجم/ساعة وهو على الأقل ربع ما تُ испытаه مصائد الدلو المقلوب المكافئة الحجم. يجب الإشارة إلى أرقام مُضللة مُقتبسة من بعض المصادر. أصولها في اختبارات أُجريت في وقت واحد على عدد كبير من المصائد الحركية الحرارية. بعض الاختبارات أُجريت عند 45- درجة مئوية مع قياس فقدان البخار التراكمي. كان تأثير الاختبار عند درجات حرارة منخفضة بشكل غير عادي وتحت ظروف عدم وجود حمل هو إنتاج اختبار عمر مُسرَّع. الخسائر عبر عدد قليل من العيوب تُنتج من المتوسط منحنى يُظهر زيادة الخسائر مع مرور الوقت. كما أُشير إليه، لدى المصيدة الحركية الحرارية البساطة العظمى في أنها إما تعمل بشكل صحيح أو تفشل. افتراض فقدان متغير هو مُضلل تمامًا وعيوب جوهرية.

المقارنات

تحديد المتطلبات الطاقية لمصائد البخار ليس سهلاً. يمكن أن تُفقد الطاقة عبر المصيدة لكن ذلك قد يعتمد على الحمل. ستُفقد الطاقة من المصيدة بسبب الإشعاع لكن يمكن تقليل ذلك بشكل كبير بالعزل. تُلخص الجدول 11.15.1 المتطلبات الطاقية لمجموعة متنوعة من مصائد ½ بوصة عند 5 بار ضغط معياري. من الواضح أن المصائد تختلف في الحجم والأداء لذا يجب أن تخدم الأرقام كدليل فقط. الغرض من الجدول 11.15.1 ليس إثبات حقيقة أن نوعًا من المصائد أكثر كفاءة بقليل من آخر. إنما هو ببساطة لتوضيح نقطة أن مصائد البخار تستخدم كمية ضئيلة من الطاقة. تصبح الخسائر مهمة فقط عند وجود عيوب في المصائد. لذلك الشيء المهم هو الجمع بين الاختيار والفحص والصيانة لتحقيق الموثوقية. إذا أُنجز ذلك بشكل صحيح، ستُقلَّل التكاليف وهدر البخار إلى الحد الأدنى.