Hai loại: Đĩa và Xung

Có hai loại bẫy hơi nhiệt động cơ bản: Đĩa nhiệt động và Xung nhiệt động. Trong số đó, bẫy đĩa được sử dụng phổ biến nhất, có lẽ vì bẫy xung có thể làm rò rỉ hơi của pilot và có thể hỏng ngay cả khi có một lượng nhỏ chất bẩn chặn kênh pilot. Vì những lý do này, bài viết này sẽ chỉ đề cập đến bẫy dạng đĩa.

Trong bẫy hơi dạng đĩa nhiệt động, dòng nước ngưng được điều khiển bằng cách đóng mở đầu van hình tròn (đĩa van) dựa vào đế van. Đĩa van được ngắt khỏi tất cả các bộ phận khác của bẫy và nằm trên mặt tựa của van.

Đế van bao gồm hai vòng đồng tâm (vòng đệm): vòng trong và vòng ngoài. Vòng trong ngăn cách lỗ đầu vào chất lỏng với (các) lỗ đầu ra và ngăn chặn sự chập mạch của hơi nước đến đầu ra. Vòng ngoài kiểm soát sự rò rỉ hơi nước từ buồng áp suất phía trên đĩa đến đầu ra.

Lợi ích của bẫy đĩa nhiệt động

Hạn chế của bẫy đĩa nhiệt động

Cơ chế hoạt động của bẫy đĩa nhiệt động

Bẫy hơi dạng đĩa nhiệt động có đặc tính hoạt động gián đoạn, theo chu kỳ. Cơ cấu van - bao gồm một đĩa và các vòng đệm - mở ra để xả nước ngưng trong vài giây; và sau đó đóng lại trong một khoảng thời gian dài hơn cho đến khi chu kỳ xả mới bắt đầu.

Hoạt động đóng mở của bẫy đĩa nhiệt động là do sự khác biệt về lực tác dụng lên mặt dưới và mặt trên của đĩa van. Các lực này về cơ bản dựa trên sự biến đổi động năng và áp suất của các chất lỏng điển hình có liên quan: không khí, nước ngưng và hơi nước.

Khi khởi động, chất lỏng đi vào bao gồm không khí và/hoặc nước ngưng tụ (và thậm chí đôi khi là hơi nước) ở áp suất đường ống tác dụng Lực mở (Lực nâng) lên đáy đĩa van; do đó làm cho nó nổi lên và mở ra. Lực mở này nâng đĩa ra khỏi ghế để cho phép dòng nước ngưng tụ chảy qua lỗ van. Phần tiếp theo giải thích cách cơ cấu đĩa đóng lại sau khi nó được mở.

Tình huống 1: Từ vị trí mở sang vị trí đóng (Giải thích nhiệt động lực học)
Khi ở vị trí mở, có hai lực chính tác dụng lên van đĩa: hơi nước trong buồng áp suất phía trên đĩa và hơi nước chạy ngang qua mặt dưới đĩa. Hơi nước này hoạt động để mở và đóng van được gọi là Hơi điều khiển.

Hơi nước kiểm soát có thể là hơi nước flash hoặc hơi sống. Đó là hơi chớp nhoáng flash khi nước ngưng đi vào bẫy và trải qua quá trình thay đổi pha do giảm áp suất. Nó có thể là hơi nước sống trong trường hợp lượng nước ngưng tụ nhỏ hoặc nếu thiết kế có thể bị tổn hại và không bảo vệ khỏi sự thất thoát hơi nước không cần thiết. Các thiết kế tốt nhất giảm thiểu hoặc loại bỏ việc sử dụng hơi sống và vận hành bằng cách sử dụng hơi nước nhanh bất cứ khi nào có thể.

Kiểm soát Hơi nước trong buồng áp suất tạo ra một lực hướng xuống phía trên đĩa van do Áp suất x Diện tích của nó. Hơi nước điều khiển ở mặt dưới đĩa gây ra hiện tượng giảm áp suất dưới đĩa vì tốc độ cao của nó (miễn là đĩa ở vị trí mở).

Van được thiết kế để đóng khi nhiệt độ nước ngưng flash nhấp nháy gần bằng hơi nước, xảy ra sau khi nước ngưng tụ tích lũy được thải ra. Khi Lực đóng đủ lớn để thắng Lực mở (Nâng) thì van sẽ đóng lại.

Tình huống 2: Từ vị trí đóng sang vị trí mở (Giải thích nhiệt động lực học)
Khi ở vị trí đóng, hơi nước bên trong buồng áp suất tác dụng lực đóng lên đĩa van và bịt kín buồng áp suất.

Theo thời gian, buồng áp suất mất đi Lực đóng (tức là áp suất) do tổn thất dẫn truyền do dòng nước ngưng tụ, tổn thất nhiệt bức xạ hoặc đối lưu gây ra bởi điều kiện môi trường và do bất kỳ sự rò rỉ nào xảy ra qua vòng đệm bên ngoài (chẳng hạn như nếu bị mòn- ra ngoài hoặc bị xâm phạm). Khi Lực đóng trở nên yếu hơn Lực mở (Lực nâng), đĩa nâng lên và xả nước ngưng tụ trở lại.

Ở vị trí đóng, Lực đóng chỉ được xác định bởi áp suất hơi tác động lên mặt trên của đĩa. Lực mở được xác định bởi áp suất đầu vào ở vùng mặt dưới của đĩa. Vùng Lực mở đó sẽ giảm đi khi đóng van, về cơ bản chỉ giới hạn ở đường kính cổng đầu vào.

Theo cách giải thích đơn giản, diện tích bề mặt ở phía trên của đĩa van lớn hơn ở phía dưới sẽ tạo ra sự chênh lệch lực đáng kể và có thể tạo ra sự đóng kín. Sự khác biệt về diện tích bề mặt này ngăn van mở ngay cả khi áp suất tác dụng lên cả hai mặt của đĩa là tương tự nhau, đó là lý do tại sao một số nhà sản xuất sử dụng đĩa có đường kính rộng hơn để bịt kín hiệu quả hơn. Khi Lực đóng trở nên yếu hơn Lực mở, van sẽ mở ra và một chu kỳ xả mới bắt đầu.

Tình huống 3: Đóng mở bằng không khí trong hệ thống hơi nước (Giải thích khí động học)
Ít nhất là khi khởi động, dòng khí đi vào bẫy cũng có thể bao gồm một lượng không khí đáng kể. Hơi nước và không khí hoạt động tương tự nhau trong việc tạo ra Lực đóng để đóng bẫy đĩa nhiệt động. Tuy nhiên, không giống như hơi nước, không khí không ngưng tụ ở điều kiện môi trường để đĩa mở ra; và bẫy đĩa thông thường có thể khóa lại. Tình trạng này được gọi là khóa khí Air Binding. Liên kết không khí có thể là một sự kiện điển hình tạo ra sự cố tích tụ nước ngưng (bẫy lạnh) và có một số phương pháp để giải quyết hiện tượng này. Để biết thông tin liên quan, vui lòng xem: Khóa không khí là gì trong các bài viết sau.

Các nhà sản xuất bẫy đĩa xử lý các vấn đề liên kết không khí theo nhiều cách khác nhau. Một số tạo ra các đường rò rỉ khí có chủ ý qua đĩa. Những loại khác kết hợp một van xả đáy riêng biệt trên một bộ lọc được sử dụng khi khởi động để giúp thoát một lượng lớn không khí. Sự khác biệt trong thiết kế có thể được thấy rõ bằng cách tham khảo các giá trị tổn thất hơi nước chức năng, có thể thể hiện tổn thất hơi nước trong quá trình vận hành bình thường. Nếu bẫy đã có sẵn đường dẫn rò rỉ thì khả năng bịt kín của bẫy có thể bị ảnh hưởng ngay từ đầu.

Bẫy đĩa nhiệt động tiên tiến

Một số bẫy đĩa nhiệt động tiên tiến có lỗ thông hơi ổn nhiệt tích hợp có tác dụng loại bỏ không khí khi khởi động. Bẫy đĩa với tính năng cải tiến này là bẫy đĩa nhiệt động có lỗ thông nhiệt.

Khi khởi động, vòng điều chỉnh nhiệt giữ đĩa khỏi ghế cho đến khi không khí thoát ra khỏi hệ thống. Khi không khí thoát ra, nhiệt độ chất lỏng tăng lên cho phép vòng điều nhiệt mở rộng và di chuyển xuống vị trí nghỉ thấp hơn. Từ thời điểm này trở đi, hoạt động của đĩa nhiệt động của van thực hiện bình thường, nhưng với lợi ích là cơ cấu van không cần có đường rò rỉ tích hợp để xử lý không khí.

Ví dụ về bẫy đĩa nhiệt động tiên tiến

Lợi ích của thiết kế tiên tiến này là cơ cấu van có thể được chế tạo để bịt kín nhất có thể vì nó chỉ có một nhiệm vụ rõ ràng: đóng chặt để tránh rò rỉ hơi nước.

Các mô hình nhiệt động tiên tiến cũng có thể kết hợp các tính năng khác để giảm chi phí vòng đời. Những cải tiến điển hình bao gồm: bộ lọc chữ Y đầy đủ để tăng độ tin cậy, van xả đáy để khởi động và các bộ phận bên trong có thể thay thế hoàn toàn để giảm chi phí bảo trì và thời gian cần thiết để sửa chữa.