تله بخار چیست؟

استیم تراپ یا تله بخار نوعی از ولوهای اتوماتیک است که میعانات گازی (بخار مایع) و گازهای غیر قابل تراکم را فیلتر  می کند. معمولا در سیستم‌های بخار استفاده می‌شود و وظیفه اصلی آن جدا کردن کندانس (آب حاصل از تقطیر بخار) از بخار زنده و تخلیه آن از سیستم است. این کار به دلایل مختلفی از جمله افزایش راندمان انتقال حرارت، جلوگیری از ضربه قوچ، کاهش خوردگی و افزایش عمر تجهیزات بسیار مهم است.

تله های بخار در این چنین کاربردهایی مورد استفاده قرار می گیرند تا اطمینان حاصل شود که بخار تلف نمی شود. بخار به صورت منظم برای گرمایش یا به عنوان یک نیروی محرکه برای توان مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرد.

تجهیز صنعت، واردکننده و توزیع کننده انواع تله بخار (استیم تراپ Steam Trap) ترموستاتیکی، مکانیکی، ترمودینامیکی میباشد.

تامین تجهیزات صنایع نفت ،گاز و پتروشیمی واردات و تامین انواع استیم تراپ

موسسه ملی استاندارد آمریکا تله های بخار را به صورت زیر تعریف می کند:

ولوی که به صورت اتوماتیک ، میعانات گازی را از محفظه حاوی بخار جدا کرده و برای نگه داشتن بخار محکم باقی می ماند یا در صورت لزوم به بخار اجازه جریان یافتن در یک سرعت کنترل شده یا تنظیم شده را می دهد. همچنین بیشتر تله های بخار، گازهای غیر قابل تراکم را به منظور نگه داشتن بخار عبور می دهند.

چرا تله بخار نصب می شود ؟

برای تبدیل آب مایع به بخار، نیاز به تأمین انرژی است. این انرژی که به مولکول‌های آب داده می‌شود تا پیوندهای بین‌شان شکسته شود و به فاز گازی تبدیل شوند، گرمای نهان تبخیر نامیده می‌شود. در واقع، گرمای نهان انرژی پنهانی است که در طول تغییر حالت ماده از مایع به گاز جذب می‌شود. این انرژی در بخار ذخیره می‌شود و هنگام تبدیل مجدد بخار به مایع، آزاد می‌گردد.

به عبارت دیگر “بخار مایع” قادر به انجام کاری است که بخار نیست. بنابراین اگر “بخار مایع” در حد ممکن سریعا چه از لوله انتقال بخار چه در یک مبدل حرارتی خارج نشود، راندمان گرمایی تحت تاثیر قرار می گیرد.

چرا تله های بخار ضروری هستند؟

• جلوگیری از اتلاف انرژی: اگر کندانس از سیستم تخلیه نشود، در لوله‌ها و تجهیزات جمع شده و باعث کاهش انتقال حرارت می‌شود. این امر منجر به اتلاف انرژی و کاهش راندمان سیستم می‌شود.

• جلوگیری از ضربه قوچ: تجمع کندانس در سیستم می‌تواند باعث ایجاد پدیده ضربه قوچ شود. ضربه قوچ به دلیل تغییر ناگهانی سرعت جریان سیال در لوله‌ها ایجاد می‌شود و می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند.

• کاهش خوردگی: کندانس حاوی مواد معدنی است که می‌تواند باعث خوردگی لوله‌ها و تجهیزات شود. تخلیه به موقع کندانس از سیستم، از خوردگی جلوگیری می‌کند و عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد.

( به عنوان مثال کتری پوشش دار )

توضیح مراحل مختلف تصویر بالا :

• وقتی بخار وارد می شود ، محصول درون کتری پوشش دار گرم می شود.

• وقتی بخار این کار را انجام می دهد ، بخار متراکم شده و به “بخار مایع” تبدیل می شود.

• مساحت سطح انتقال حرارت شروع به کم شدن می کند چون “بخار مایع” تولید می شود ، بنابراین “بخار مایع” باید خارج شود.

• اگر تخلیه “بخار مایع” یا میعانات به وسیله باز کردن تنها یک ولو معمولی باشد ، نشت بخار روی می دهد.

• اما یک تله بخار تنها “بخار مایع” یا میعانات را تخلیه می کند در حالی که مانع هرگونه نشت بخار می شود.

انواع تله بخار

تله‌های بخار بر اساس مکانیزم عملکرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب هستند. برخی از مهم‌ترین انواع تله بخار عبارتند از:

• تله‌های مکانیکی: این نوع تله‌ها از اختلاف چگالی بین بخار و کندانس برای عمل کردن استفاده می‌کنند.

• تله‌های ترموستاتیکی: این تله‌ها از تفاوت دمای بین بخار و کندانس برای باز و بسته شدن استفاده می‌کنند.

• تله‌های ترمودینامیکی: این تله‌ها از ترکیبی از خواص فیزیکی بخار و کندانس برای عمل کردن استفاده می‌کنند.

انتخاب و خرید تله بخار مناسب

انتخاب تله بخار مناسب به عوامل مختلفی از جمله فشار و دمای بخار، نوع سیال، میزان کندانس تولید شده و شرایط محیطی بستگی دارد. خرید تله بخار نادرست می‌تواند منجر به مشکلات مختلفی مانند اتلاف بخار، قفل شدن تله و کاهش راندمان سیستم شود.

مزایای استفاده از تله بخار

• افزایش راندمان انتقال حرارت

• جلوگیری از ضربه قوچ

• کاهش خوردگی

• افزایش عمر تجهیزات

• کاهش هزینه‌های انرژی

برای انتخاب و نصب صحیح تله بخار، توصیه می‌شود با متخصصان تجهیز صنعت در این زمینه مشورت کنید.

محل نصب تله بخار

انتخاب محل مناسب برای نصب تله بخار بسیار مهم است و به عملکرد صحیح سیستم بخار کمک شایانی می‌کند. محل نصب نامناسب می‌تواند منجر به مشکلات مختلفی مانند اتلاف بخار، ضربه قوچ، خوردگی و کاهش راندمان سیستم شود.

به طور کلی، تله بخار باید در پایین‌ترین نقطه هر دستگاه یا بخشی از سیستم که در آن کندانس جمع می‌شود، نصب شود. این نقاط معمولا بعد از دستگاه‌های تبادل حرارتی مانند مبدل‌های حرارتی، کندانسورها و انتهای لوله‌های اصلی بخار قرار دارند.

عوامل موثر در انتخاب محل نصب تله بخار

• نوع دستگاه: نوع دستگاهی که تله بخار به آن متصل می‌شود، در انتخاب محل نصب موثر است. مثلا برای مبدل‌های حرارتی، تله بخار باید در خروجی مبدل نصب شود.

• میزان تولید کندانس: هرچه میزان تولید کندانس بیشتر باشد، تعداد تله‌های بخار مورد نیاز نیز بیشتر خواهد بود و باید در فواصل مناسب نصب شوند.

• فشار و دمای بخار: فشار و دمای بخار در انتخاب نوع تله بخار و محل نصب آن موثر است.

• نوع سیال: نوع سیالی که در سیستم جریان دارد نیز در انتخاب محل نصب تله بخار تاثیرگذار است.

نکات مهم در نصب تله بخار

• دسترسی آسان: تله بخار باید در محلی نصب شود که به راحتی قابل دسترسی باشد تا بتوان آن را تعمیر و نگهداری کرد.

• جلوگیری از تجمع هوا: محل نصب تله بخار باید به گونه‌ای باشد که از تجمع هوا در سیستم جلوگیری شود.

• شیب مناسب: لوله خروجی تله بخار باید شیب مناسبی داشته باشد تا کندانس به راحتی تخلیه شود.

• جلوگیری از سیفون شدن: باید از سیفون شدن تله بخار جلوگیری شود تا کندانس به طور کامل تخلیه شود.

اشتباهات رایج در نصب تله بخار

• نصب تله بخار در محل‌های بالا: این کار باعث می‌شود که کندانس به طور کامل تخلیه نشود و در سیستم باقی بماند.

• نصب تله بخار در نزدیکی شیرهای کنترل: این کار می‌تواند باعث اختلال در عملکرد شیرهای کنترل شود.

• نصب تله بخار در محل‌هایی که دسترسی به آن دشوار است: این کار تعمیر و نگهداری تله بخار را مشکل می‌کند.

اشتباه جایگزینی ولو دستی به جای تله بخار

برخی معتقدند که می‌توان به جای استفاده از تله بخار، از یک شیر معمولی برای تخلیه کندانس استفاده کرد. به این صورت که با تنظیم دستی شیر، میزان تخلیه کندانس را متناسب با مقدار تولید شده آن تنظیم کنند.

به لحاظ تئوری این امکان پذیر است. با این حال طیف وسیعی از شرایط برای دستیابی به این موضوع لازم است به طوری که خیلی محدود بوده و در عمل یک راه حل واقع بینانه ای نیست.

بزرگ ترین مشکل استفاده از این روش این است که باز شدن ولو با تخلیه یک میزان ثابتی از سیال باید تنظیم شود به این معنی که نوسانات در بار میعانات نمی تواند جبران شود. در واقع میزان میعانات تولید شده در یک سیستم مشخص ثابت نیست.

در مورد تجهیزات ، بار میعانات در راه اندازی متفاوت از آن در طول عملیات عادی است. همچنین نوسانات در بار محصول منجر به تفاوت هایی در میزان میعانات تولید شده می شود. به طور مشابه در مورد لوله انتقال بخار، نیروی میعانات ممکن است بسته به درجه حرارت هوای بیرون متفاوت باشد.

اگر دستگاه نتواند به نوسانات موجود در بار میعانات پاسخ دهد ، میعاناتی که باید تخلیه شود به جای آن درون تجهیز یا لوله باقی می ماند و راندمان گرمایی را تحت تاثیر قرار می دهد. از سوی دیگر وقتی بار میعانات کم می شود ، نشت بخار رخ می دهد و بخار تلف می شود.

همان طور که می بینید در یک ولو معمولی هنگامی که بار میعانات افزایش می یابد سرعت تخلیه نمی تواند به درستی حفظ شود و هنگامی که میزان میعانات کاهش می یابد ، نشت بخار رخ می دهد.

ویژگی های مورد نیاز تله های بخار

همان طور که دیدیم در طول سال ها انواع مختلفی از تله های بخار گسترش یافته است. هر کدام از این انواع که در این مقاله به آن اشاره کردیم امروز در حال استفاده است.

در حال حاضر ضروری است که یک تله بخار به عنوان یک نوع ولو اتوماتیک ،  3 ویژگی زیر را داشته باشد :

• تخلیه میعانات فورا و به صورت کامل باشد.

• حتی وقتی برای مدت زمان طولانی مورد استفاده قرار می گیرد نباید نشت بخار داشته باشد.

• همچنین بتواند گازهای غیرقابل تراکم مانند هوا را تخلیه کند.

بسته به نوع ( اساس عملکرد ، ساخت) تله بخار ، این ویژگی ها دارای نقاط قوت و ضعف نسبی خودشان هستند.

علاوه براین حالت های عملیاتی در بین انواع مختلف ، متفاوت است. انواعی وجود دارند که میعانات را به صورت مداوم و انواعی دیگر میعانات را به صورت متناوب خارج می سازند.

ترکیبی از این ها نوعی از تله بخار با ویژگی های خاص خودش را می دهد.

تاریخچه تله بخار

بشر از ابتدا بعد از انقلاب صنعتی در قرن 18 شروع به استفاده از بخار در صنعت کرد. در ابتدا بخار به عنوان یک منبع محرک برای تحریک پمپ ها ، لوکوموتیوها و … مورد استفاده قرار گرفت.

بعد از گذشت زمان ، استفاده از بخار به عنوان یک منبع محرک کاهش یافت و به جای آن بخار به طور گسترده ای به عنوان منبع حرارتی مورد استفاده قرار گرفت.

همان طور که می دانید یک ویژگی بخار این است که وقتی گرمای آن مورد استفاده قرار می گیرد، متراکم شده و به میعانات یا “بخار مایع” تغییر می کند.

در ابتدا میعانات توسط باز شدن دوره ای یک ولو به منظور خارج کردن میعانات یا توسط یک ولو که به آرامی و تمام وقت برای تخلیه میعانات باز می شود ، در حالی که در همان زمان نشت بخار رخ می دهد ، خارج می شوند.

تاریخچه تله های بخار

حذف میعانات توسط یک ولو عمل کننده دستی نه تنها خیلی پردردسر نیست بلکه همچنین باعث نشت بخار می شود.

همان طور که تعداد برنامه های کاربردی استفاده کننده از بخار رو به رشد بود ، استفاده از ولوی که به طور اتوماتیک میعانات را خارج کند ،گسترش یافت و این آغازی برای تله بخار بود.

اولین تله بخار ، نوع سطلی یا  دلوی بود که در نیمه اول سال 1800 توسعه یافت. انواع تله های بخار توسعه یافته در سال های اولیه یک نوع گسترده فلزی در سال 1860 بود.

سپس کمی بعدتر در سال 1930 یک نوع تحریکی و سرانجام در سال 1940 نوع دیسکی که همه ما با آن آشنا هستیم گسترش یافت. آخرین فن آوری Free Float® trap بود که برای اولین بار در سال 1966 مورد استفاده قرار گرفت.

نمایشی از مقطع عرضی و خلاصه ای از هر نوع تله بخار در زیر آمده است. نمایش مقاطع عرضی ، نسخه های کنونی از هر نوع تله را نشان می دهد.

تاریخچه تله بخار و تکامل طراحی آنها

تغییراتی در تله های مکانیکی

در میان تله بخار های مکانیکی که دارای طولانی ترین تاریخچه در بین تمام انواع تله هستند ، اولین نوعی که توسعه یافت دلوی بود که برای تولید انبوه نسبتا آسان است.

این تله های دلوی رایج ترین تله مورد استفاده در آغاز بودند.

در این نوع تله ها ، دلو به سمت بالا بود و هیچ وسیله ای برای باز و بسته کردن ولو به آن متصل نبود. به جای آن اکثرا تله های بزرگی بودند که خود دلو به منظور باز وبسته کردن ولو به سمت بالا یا پایین شناور بود.

با این حال این نوع از تله برای استفاده کمرنگ شد. در مقابل یک سبک تله دلوی که در آن دلو به یک اهرم متصل میشد به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت. این نوع جمع و جور تر از تله دلوی که در آن وجوه دلو به سمت پایین بوده ، هنوز در حال استفاده است.

تله های نوع شناور حاوی یک وسیله شناور با آب بندی محکم هستند اما ظهور تله شناور باید منتظر بماند تا فن آوری پردازش لازم برای تولید این شناورها توسعه یابد.

این در سال های بعد از ظهور تله نوع دلوی اتفاق افتاد.

از آنجا که میعانات به طور مداوم از یک تله نوع شناور تخلیه می شوند و در فرآیند بخار جمع نمی شوند و طول عمر یک تله شناوری نسبتا طولانی است ، این نوع از تله در مسیر اصلی تله های مورد استفاده امروزی در مورد تجهیزاتی است که نیاز به ظرفیت های بالای تخلیه دارند.

تغییرات تله بخار های ترموستاتیکی

به دلیل ضرورت هم غلاف یک دستگاه شناوری و هم فضای کافی برای آن برای کار داخل بدنه ، تله های مکانیکی نسبتا بزرگ هستند.

یک تله بخار ترموستاتیک در پاسخ به این تقاضا برای داشتن یک تله جمع و جورتر توسعه یافت.

تله ترموستاتیکی شامل یک مکانیسم حسگر دمایی است. این ها گاهی اوقات توسط یک حلقه دو فلزی عمل می کنند اما هر مکانیسم پاسخ بسیار کندی دارد. این پاسخ کند باعث می شود که آنها برای استفاده در فرآیندهای حرارتی که نیاز به تخلیه سریع میعانات دارد ، نامناسب باشند.

در حال حاضر، تله‌های ترموستاتیکی که از فلز دو فلزی برای تشخیص دما استفاده می‌کنند، متداول‌ترین نوع تله‌ها هستند. این تله‌ها امکان تنظیم دمای تخلیه کندانس را فراهم می‌کنند. اما به دلیل پاسخ‌دهی کند، تله‌های ترمودینامیکی با عملکرد سریع‌تر که بر اساس انبساط و انقباض یک مایع حرارتی عمل می‌کنند، توسعه یافته‌اند.

تغییرات تله بخار های ترمودینامیکی

در واکنش به تله ترموستاتیکی که هرچند فشرده و جمع و جور بوده ولی دارای مشکل پاسخ آهسته است ، تله بخار ترمودینامیکی برای پاسخ به نیاز یک تله که امکان تجمع میعانات کمی را فراهم می کند،  توسعه یافت.

با این حال نوع ضربه ای که در ابتدا بسیار متداول بود ، میزان از دست دادن بخار در آن زیاد بود ، بنابراین نوع توسعه یافته دیسکی بعد از آن نوعی بود که در مسیر اصلی استفاده قرار گرفت.

این تله نوع دیسکی نه تنها فشرده و همه کاره است بلکه دارای مزیت داشتن هزینه اولیه نسبتا ارزان بوده و یک نوع تله ای است که در بیشترین تعداد در تاریخچه تله های بخار مورد استفاده قرار گرفته است.

تکامل مداوم استیم تراپ های مدرن امروزی

3 نوع از تله های بخار که در بالا بحث شد امروزه همان طور که شرح داده شد ، استفاده می شوند .

اما این تله های مدرن امروزی چه نوع تکاملی پیدا کرده اند؟

تکامل هر نوع تله بر روی بهبود ویژگی های خاص از نوع ویژه ای از تله متمرکز می شود. به عنوان مثال بسیاری از تله ها در حال حاضر یک دریچه اتوماتیک هوا را به منظور تخلیه اتوماتیک هوای اولیه در آغاز راه اندازی ، نمایان می کنند.

این ویژگی با هدف کاهش زمان راه اندازی و همچنین کاهش کار درگیر در عملکرد ولو ، به انجام می رسد.

همچنین مدل هایی از تله ها برای استفاده در تجهیزات وجود دارند که با دریچه های هوای اتوماتیک با عملکرد خیلی بالا برای حذف هوای گرم در طول عملیات مجهز می شوند.

از لحاظ سهولت استفاده یک مدلی توسعه یافته است که دارای عملکرد حذف مقیاس است تا به لخته ها اجازه دهد تا بدون نیاز به جداسازی خارج شوند.

این ویژگی این امکان را ایجاد کرده تا تمیز کردن لخته ها و بازگرداندن به عملیات عادی درست همان زمان و آنجا که لخته ها در مسیر معاینات روزانه یافت می شوند، به جای نیاز به برنامه ریزی برای تعمیرات بعدی یا جایگزین های تله انجام شود.

با این ترتیب تله های بخار در تکامل مداومی هستند به شیوه هایی که از دید پنهان می باشد.