مصائد البخار الحركية الحرارية

تمتلك مصائد البخار الحركية الحرارية مبدأ تشغيل فريد يعتمد على ديناميكا الماء والبخار المُتسارع. هي بسيطة ومتينة وموثوقة ويمكنها العمل حتى درجات حرارة وضغوط عالية جدًا. يُوضَّح بناؤها واستخدامها وفوائدها هنا بالتفصيل.

مصيدة البخار الحركية الحرارية التقليدية

المصيدة الحركية الحرارية هي مصيدة بخار متينة للغاية مع نمط تشغيل بسيط. تعمل المصيدة بالتأثير الديناميكي للبخار المُتسارع أثناء مروره عبر المصيدة، كما هو موضح في الشكل 11.4.1. الجزء المتحرك الوحيد هو القرص فوق السطح المسطح داخل حجرة التحكم أو الغطاء. عند بدء التشغيل، يرفع الضغط الداخل القرص، ويُفرغ المكثفات الباردة والهواء فورًا من الحلقة الداخلية، تحت القرص، وخارجًا عبر ثلاث فتحات محيطية (مُوضحة 2 فقط، الشكل 11.4.1، i). المكثفات الساخنة المتدفقة عبر ممر المدخل إلى الحجرة تحت القرص تنخفض ضغطها وتُطلق بخارًا مُتسارعًا بسرعة عالية. هذه السرعة العالية تُنشئ منطقة ضغط منخفض تحت القرص، ساحبته نحو مقعده (الشكل 11.4.1، ii). في نفس الوقت، يتراكم ضغط البخار المُتسارع داخل الحجرة فوق القرص، مُجبرًا إياه على النزول ضد المكثفات الداخلة حتى يستقر على الحلقتين الداخلية والخارجية. عند هذه النقطة، يُحبس البخار المُتسارع في الحجرة العلوية، والضغط فوق القرص يساوي الضغط المُطبَّق على أسفل القرص من الحلقة الداخلية. ومع ذلك، أعلى القرص يتعرض لقوة أكبر من الأسفل، لأنه لديه مساحة سطح أكبر. في نهاية المطاف ينخفض الضغط المُحبوس في الحجرة العلوية مع تكثف البخار المُتسارع. يُرفع القرص بضغط المكثفات الأعلى الآن وتتكرر الدورة (الشكل 11.4.1، iv). معدل التشغيل يعتمد على درجة حرارة البخار والظروف المحيطة. معظم المصائد ستبقى مغلقة بين 20 و 40 ثانية. إذا فتحت المصيدة بشكل متكرر ربما بسبب موقع بارد ورطب وعاصف، يمكن إبطاء معدل الفتح ببساطة بتركيب غطاء عازل على أعلى المصيدة. مزايا مصيدة البخار الحركية الحرارية

• يمكن للمصائد الحركية الحرارية العمل عبر نطاق عملها بالكامل بدون أي تعديل أو تغيير أجزاء داخلية.
• مدمجة وبسيطة وخفيفة الوزن ولديها سعة مكثفات كبيرة بالنسبة لحجمها.
• يمكن استخدام المصائد الحركية الحرارية على البخار عالي الضغط والمُفرط التسخين ولا تتأثر بالمطرقة المائية أو الاهتزاز. بناء الفولاذ المقاوم للصدأ بالكامل يُقدم درجة عالية من المقاومة للمكثفات المُآكِلة.
• لا تتضرر المصائد الحركية الحرارية من التجمد ولا يُرجَّح أن تتجمد إذا رُكِّبت مع القرص في مستوى عمودي ومُطلقة بحرية للغلاف الجوي. ومع ذلك، قد يؤدي التشغيل في هذا الموضع إلى تآكل حافة القرص.
• بما أن القرص هو الجزء المتحرك الوحيد، يمكن إجراء الصيانة بسهولة دون إزالة المصيدة من الخط.
• ‘النقر’ المسموع الذي يحدث عند فتح وإغلاق المصيدة يجعل اختبار المصائد مباشرًا جدًا. عيوب مصيدة البخار الحركية الحرارية
• لن تعمل مصائد البخار الحركية الحرارية بشكل إيجابي على ضغوط تفاضلية منخفضة جدًا، لأن سرعة التدفق عبر أسفل القرص غير كافية لحدوث ضغط منخفض. تتعرض لحد أدنى من ضغط المدخل (عادةً 0.25 بار ضغط معياري) لكن يمكنها تحمل أقصى ضغط خلفي 80% من ضغط المدخل.
• يمكن للمصائد الحركية الحرارية تفريغ كمية كبيرة من الهواء عند ‘بدء التشغيل’ إذا تراكم ضغط المدخل ببطء. ومع ذلك، التراكم السريع للضغط سيُسبب هواءً عالي السرعة يُغلق المصيدة بنفس طريقة البخار، وستُصاب ‘بربط هواء’. في هذه الحالة يمكن تركيب منفذ تفريغ هواء حراري منفصل بشكل موازٍ مع المصيدة. مصائد البخار الحركية الحرارية الحديثة يمكن أن تحتوي على قرص مضاد لربط الهواء مدمج يمنع تراكم ضغط الهواء على أعلى القرص ويسمح للهواء بالهروب (الشكل 11.4.3).
• تصريف المصيدة قد يكون مزعجًا وقد يحظر هذا العامل استخدام مصيدة حركية حرارية في بعض المواضع، مثل خارج جناح مستشفى أو غرفة عمليات. إذا كانت هذه مشكلة، يمكن تركيب مُشتت بسهولة يُقلل بشكل كبير من ضوضاء التصريف.
• يجب الحذر من عدم تكبير حجم مصيدة حركية حرارية لأن ذلك يمكن أن يزيد أوقات الدورة ويُسبب تآكلًا. تطبيقات تصريف الخطوط الرئيسية غالبًا لا تحتاج إلا تركيب نسخ منخفضة السعة، بشرط منح دراسة سليمة لموضع جيوب التصريف بشكل صحيح.****

مصيدة البخار بالنبض

تتكون مصيدة النبض (كما هو موضح في الشكل 11.4.4) من مكبس أجوف (A) مع قرص مكبس (B) يعمل داخل مكبس مُخروطي (C) يعمل كدليل. عند ‘بدء التشغيل’ يستقر الصمام الرئيسي (D) على المقعد (E) تاركًا ممر تدفق عبر الفجوة بين المكبس والأسطوانة والثقب (F) في أعلى المكبس. زيادة تدفق الهواء والمكثفات ستعمل على قرص المكبس وترفع الصمام الرئيسي عن مقعده لإعطاء تدفق مُزداد. بعض المكثفات ستمر أيضًا عبر الفجوة بين المكبس والقرص، عبر E والخروج إلى مخرج المصيدة. مع اقتراب المكثفات من درجة حرارة البخار، بعضها يتبخر عند مروره عبر الفجوة. على الرغم من أنه يُنزف عبر ثقب F إلا أنه يُنشئ ضغطًا وسيطًا فوق المكبس، الذي يُوضِّع الصمام الرئيسي فعليًا لتلبية الحمل. يمكن ضبط المصيدة بتحريك موضع المكبس (B) نسبيًا للمقعد، لكن المصيدة تتأثر بضغط خلفي كبير. لديها سعة كبيرة بالنظر إلى حجمها الصغير. في المقابل، لا تستطيع المصيدة إعطاء إغلاق كامل وتمرر البخار على الحمولات الخفيفة جدًا. المشكلة الرئيسية ومع ذلك هي الفجوة الدقيقة بين المكبس والأسطوانة. تتأثر بسهولة بالأوساخ الموجودة عادةً في نظام البخار. استخدام مصائد النبض محدود نسبيًا لذا لا تُناقَش في بعض الأقسام اللاحقة من هذه الوحدة. مزايا مصيدة البخار بالنبض

• لدى مصائد النبض سعة كبيرة لمعالجة المكثفات بالنسبة لحجمها.
• ستعمل عبر نطاق واسع من ضغوط البخار بدون أي تغيير في حجم الصمام ويمكن استخدامها على البخار عالي الضغط والمُفرط التسخين.
• جيدة في تفريغ الهواء ولا يمكن أن ‘تُصاب بربط هواء’. عيوب مصيدة البخار بالنبض
• مصائد النبض لا تُعطي إغلاقًا محكمًا تمامًا وستنفخ بخارًا على الحمولات الخفيفة جدًا.
• تتأثر بسهولة بأي أوساخ تدخل جسم المصيدة بسبب الفجوة الصغيرة للغاية بين المكبس والأسطوانة.
• يمكن للمصائد أن تُتأرجح على الحمل الخفيف مُسببة ضوضاء ومطرقة مائية وحتى ضرر ميكانيكي للصمام نفسه.
• لن تعمل ضد ضغط خلفي يتجاوز 40% من ضغط المدخل.

مصيدة البخار بالمتاهة

نموذج بسيط من مصيدة المتاهة موضح في الشكل 11.4.5. تتكون من سلسلة من الحواجز التي يمكن ضبطها بواسطة عجلة يدوية. المكثفات الساخنة المارة بين الحاجز الأول وجسم المصيدة تتعرض لانخفاض في الضغط وبعضها ‘يتبخر’ إلى بخار. المساحة حول الحاجز التالي يجب أن تتعامل مع حجم مُزداد من المكثفات الساخنة وتمنع هروب البخار الحي. يمكن تحريك لوحات الحواجز داخليًا أو خارجيًا باستخدام العجلة اليدوية، مما يغير موضعها نسبيًا للجسم، مُغيِّرًا فعليًا الحجم الإجمالي للفتحة. مزايا مصيدة البخار بالمتاهة

• هذا النوع من المصائد صغير نسبيًا بالنسبة لسعتها وهناك إمكانية قليلة للفشل الميكانيكي لأنه لا توجد أجزاء تلقائية. عيوب مصيدة البخار بالمتاهة
• يجب ضبط مصيدة المتاهة يدويًا كلما كان هناك تغيير كبير في ضغط البخار أو حمل المكثفات. إذا لم يكن الإعداد مناسبًا للظروف السائدة، سيحدث هدر بخار أو تغمر بالمكثفات لمساحة البخار (كمصيدة الفتحة الثابتة).

مصائد الفتحة الثابتة

هذه أجهزة تحتوي على ثقب بقطر مُحدد مسبقًا للسماح لكمية محسوبة من المكثفات بالتدفق تحت ظروف ضغط محددة. في الممارسة العملية، يمكن أن تتغير حمولات المكثفات وضغوط البخار بشكل كبير. على سبيل المثال، حمولات بدء التشغيل والتشغيل يمكن أن تختلف بشكل كبير مع ضغط البخار الذي سيتغير بسبب إجراءات التحكم في درجة الحرارة. هذه الظروف المتغيرة يمكن أن تؤدي إلى أن مصيدة الفتحة الثابتة إما تحتبس المكثفات في العملية أو تمرر البخار الحي، مما يؤثر على أداء المعدات ويُهدد السلامة. غالبًا ما يُحجَّم الفتحات الثابتة على ظروف التشغيل، بحيث تحتبس كمية كافية من المكثفات ولا تمرر البخار. إذا كان هذا هو الحال، عند بدء التشغيل، تكون مُقلَّلة الحجم بشكل أكبر ومساحة البخار لديها فرصة جيدة للتغمر بالمكثفات. البديل هو تحديد حجمها بحيث لا تُغمِر عند بدء التشغيل. يكون الثقب فعليًا مُكبَّر الحجم لظروف التشغيل، والجهاز سيممر البخار. حجم الثقب عادةً هو تسوية بين الظروفين، بحيث، عند نقاط معينة بينهما، يكون الثقب بحجم صحيح. التأكل وعمر خدمة المعدات التغمر المستمر يزيد بشكل كبير من خطر التآكل في مساحة البخار. من غير المألوف العثور على أن عمر خدمة المعدات انخفض بعد تركيب مصائد فتحات ثابتة عما قد يُتوقَّع مع مصائد بخار سليمة. يجب أن تكون مصيدة البخار السليمة قادرة على تحقيق سعة كافية عند جميع الضغوط ومعدلات التدفق الموجودة في التطبيق. يمكنها بعد ذلك تمرير المكثفات الساخنة دون تسرب بخار تحت أي ظرف. لتحقيق ذلك، يجب أن يتغير حجم الثقب في المصيدة. يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي لتلبية أسوأ ظرف، ثم تمتلك وسيلة ما لتقليل مساحة تدفق الفتحة الفعالية عندما تصبح السعة كبيرة جدًا. هذا يصف بالضبط تشغيل مصيدة بخار. مزايا مصيدة الفتحة الثابتة

• يمكن استخدامها بنجاح عندما تكون الضغوط والحمولات ثابتة.
• لا توجد أجزاء متحركة. عيوب مصيدة الفتحة الثابتة
• إذا حُجِّمت على حمل التشغيل، ستمتلئ مصائد الفتحات الثابتة بالمكثفات عند بدء التشغيل، مُقللةً أداء المعدات خلال هذه الفترة، مُزيدةً أوقات بدء التشغيل وخطر التآكل.
• إذا حُجِّمت على حمل بدء التشغيل، ستهدر مصائد الفتحات الثابتة البخار عند تشغيل المعدات، مُزيدةً تكاليف التشغيل فعليًا.
• مصائد الفتحات الثابتة غالبًا ما تنسد بالأوساخ بسبب صغر حجم الفتحة.
• تكلفة استبدال مبادل حراري بسبب التآكل ستكون أعلى بكثير من تكلفة استبدال مصيدة الفتحة الثابتة بمصيدة بخار. ملاحظة: مصائد الفتحات الثابتة غير مُوصى بها لتصريف المكثفات من أي تطبيق عُرضة لظروف حمل متغيرة.