لا يقتصر تحديد حجم مصيدة البخار على مجرد مطابقة وصلة الأنابيب أو مضاعفة حمولة المكثفات العادية. يجب أن تسمح المصيدة بمرور الحمولة المطلوبة عند أدنى فرق ضغط محتمل، كما يجب أن يتناسب مبدأ تشغيلها مع المعدات، ومتطلبات إزالة الهواء، ونظام الإرجاع، وظروف بدء التشغيل.

هذا التمييز يفسر لماذا يمكن لمصيدة ذات سعة تخزين كبيرة أن تترك مبادلًا حراريًا مغمورًا بالماء.

احسب الحمل الذي سيتعرض له المصيدة فعلياً

بالنسبة للمعدات التي تعمل بالبخار تحت حمل ثابت، فإن معدل التكثيف التقريبي يتبع توازن الطاقة:

حمل المكثفات (كجم/ساعة) = الحمل الحراري (كيلوواط) × 3600 ÷ الحرارة الكامنة للبخار (كيلوجول/كجم)

يجب أخذ قيمة الحرارة الكامنة من جدول البخار عند الضغط الفعلي داخل المعدات، وليس تلقائيًا من ضغط الغلاية أو ضغط خط البخار الرئيسي.

لنفترض أن مبادل حراري ينقل 600 كيلوواط وأن الحرارة الكامنة المطبقة تبلغ حوالي 2060 كيلوجول/كيلوجرام:

حمولة المكثفات = 600 × 3600 ÷ 2060 = حوالي 1050 كجم/ساعة

يمثل هذا الرقم الحمل التشغيلي فقط. أثناء بدء التشغيل البارد، تمتص كل من غلاف المعدات والمنتج والأنابيب والكتل الحرارية الأخرى الحرارة أيضاً.

يمكن تقدير متطلبات الإحماء الخاصة بهم على النحو التالي:

الحمل الحراري للتسخين (كيلوجول/ساعة) = الكتلة (كيلوجرام) × السعة الحرارية النوعية (كيلوجول/كيلوجرام·درجة مئوية) × ارتفاع درجة الحرارة (درجة مئوية) ÷ وقت التسخين (ساعة)

قد يتطلب حساب إجمالي الطاقة اللازمة لبدء التشغيل تضمين هيكل المعدات، ومواد المعالجة، والأنابيب المتصلة، وفقدان الحرارة. ويمكن بعد ذلك تحويل الطاقة الناتجة إلى معدل تكثيف باستخدام نفس حساب الحرارة الكامنة.

قد يكون معدل تكثف بدء التشغيل أعلى بكثير من معدل التشغيل العادي. وتشير شركة سبايراكس ساركو إلى أنه قد يصل إلى ثلاثة أضعاف حمل التشغيل تقريبًا في بعض المنشآت نظرًا لارتفاع فرق درجة الحرارة الأولي. كما يجب فحص المعدات التي يتم التحكم في درجة حرارتها عند كل من الحمل الكامل والحمل الأدنى.

يُعدّ عامل الأمان مفيدًا، لكن لا ينبغي أن يحلّ محلّ حسابات التسخين المسبق عندما يؤثر وقت بدء التشغيل على الإنتاج. فقد يؤدي تطبيق عامل عشوائي إلى تصريف غير كافٍ أو فتحة مصيدة كبيرة بشكل غير ضروري.

الحجم عند الضغط التفاضلي الحاكم

قيمة المدخل هي الضغط قبل المصيدة مباشرةً. وهي ليست بالضرورة مساوية لضغط الغلاية أو ضغط خط البخار الرئيسي. تحدث خسائر الضغط عبر صمام تخفيض الضغط، وصمام التحكم، والمعدات، وأنابيب التوصيل قبل وصول المكثفات إلى المصيدة.

يشمل ضغط المخرج أكثر من ضغط المُستقبِل. وقد يحتوي على:

• الحفاظ على الضغط في خزان مكثفات مغلق

• الضغط الساكن الناتج عن رفع المكثفات

• فقدان الاحتكاك عبر أنبوب الإرجاع

• الضغط الخلفي الناتج عن البخار المتطاير

الضغط الناتج عندما تصب مصائد أخرى في نفس خط الإرجاع

لإجراء تقييم أولي للنظام:

فرق الضغط المتاح = الحد الأدنى لضغط مدخل المصيدة - الحد الأقصى لضغط نظام الإرجاع - الرفع الساكن - فقدان ضغط الأنابيب المقدر

يجب أن تستخدم جميع قيم الضغط نفس الوحدة والأساس. لا ينبغي خلط ضغط المقياس مع الضغط المطلق في نفس الحساب.

مع ارتفاع ضغط العودة، ينخفض ​​فرق الضغط وقدرة تصريف المصيدة. كما أن لبعض آليات المصائد حدًا أقصى مسموحًا به لضغط العودة، يتجاوزه يصبح تشغيلها الطبيعي غير موثوق.

غالباً ما يكون العامل الحاسم هو الحد الأدنى لضغط المدخل مقترناً بالحد الأقصى لضغط العودة، وليس الحد الأقصى لضغط البخار. وهذا الأمر بالغ الأهمية خاصةً بعد صمام التحكم في البخار المُعدِّل.

لماذا لا يُصلح المصيدة الأكبر حجماً مشكلة التوقف؟

لنفترض وجود مبادل حراري مزود بضغط 6 بار تحت الحمل الكامل ومتصل بنظام إعادة المكثفات الذي يعمل بضغط 1.5 بار. عند الحمل الكامل، يكون للمصيدة فرق ضغط موجب مفيد.

مع انخفاض ضغط صمام التحكم، ينخفض ​​الضغط داخل المبادل الحراري. وعندما يقترب ضغط الجهاز من 1.5 بار، يفقد المصيدة فرق الضغط اللازم لتصريف المكثفات. إذا انخفض ضغط المدخل عن ضغط العودة، تتراكم المكثفات داخل المبادل. تُعرف هذه الحالة بالتوقف.

تركيب مصيدة بخار تقليدية أكبر حجماً لا يُصحح فرق الضغط السلبي. قد تزيد الفتحة الأكبر من السعة في حال وجود ضغط موجب، لكنها لا تستطيع دفع المكثفات إلى نظام الإرجاع الذي يكون ضغطه أعلى من ضغط مدخل المصيدة.

قد يتطلب النظام بدلاً من ذلك ما يلي:

· عودة الجاذبية ذات الضغط المنخفض

• جهاز استقبال مزود بفتحة تهوية ومضخة كهربائية

• مضخة مكثفات تعمل بالضغط

· ترتيب مضخة ومصيدة مدمج

يؤدي تراكم المكثفات أثناء التوقف إلى تقليل مساحة نقل الحرارة الفعالة وزعزعة استقرار التحكم في درجة الحرارة. وعندما تتحرك المكثفات المتراكمة في نهاية المطاف، فقد تعرض المعدات والأنابيب لظاهرة الطرق المائي.

حدد مبدأ التشغيل بعد تحديد الواجب

لا تحدد السعة وحدها ما إذا كان المصيدة ستعمل بشكل صحيح. يجب أن يتناسب نمط التصريف وقدرة معالجة الهواء والتبريد الفرعي المقبول للمكثفات مع التطبيق.

مصائد عائمة ومصائد حرارية تُصرّف المكثفات باستمرار وبالقرب من درجة حرارة التشبع. كما يُوفر عنصرها الحراري إزالة فعّالة للهواء والغازات الأخرى غير القابلة للتكثيف. وهي مناسبة عادةً للمبادلات الحرارية، وسخانات الوحدات، ومعدات العمليات ذات الأحمال المتغيرة.

مصائد الأقراص الديناميكية الحرارية تتميز هذه المضخات بصغر حجمها ومتانتها الميكانيكية، مما يجعلها شائعة الاستخدام في نقاط تقطير البخار الرئيسية وخطوط الضغط العالي المكشوفة. ويتأثر تشغيلها بتدفق البخار المفاجئ، لذا فإن الضغط العكسي الزائد والأوساخ وظروف التركيب والتبريد البيئي قد تؤثر على أدائها.

مصائد الدلو المقلوب يمكنها العمل تحت ضغط عالٍ وتتحمل عمومًا ظاهرة الطرق المائي. إلا أن فتحة التهوية الداخلية فيها صغيرة نسبيًا، لذا قد يكون تصريف الهواء بطيئًا أثناء بدء التشغيل. قد تحتاج المعدات التي تتطلب تسخينًا سريعًا إلى نظام تهوية منفصل. كما يجب مراعاة فقدان الضغط الأولي وأداء المحرك عند الأحمال المنخفضة.

مصائد حرارية يُحتفظ بالمكثف حتى تنخفض درجة حرارته إلى ما دون درجة حرارة البخار. قد يكون هذا مفيدًا لأنظمة التدفئة بالبخار والتطبيقات التي يُستعاد فيها الحرارة المحسوسة عمدًا. لكنه عادةً ما يكون غير مناسب عندما يكون من الضروري إزالة المكثف فورًا للحفاظ على مساحة نقل الحرارة كاملةً.

بالنسبة لمعدات المعالجة التي تعمل بالبخار، يُعدّ التصريف المستمر وإزالة الهواء بكفاءة أكثر أهمية من التصريف المؤجل. أما في شبكات البخار الرئيسية، فقد يكون للمتانة الميكانيكية ومقاومة العوامل الجوية الخارجية أهمية أكبر.

يؤدي استخلاص المكثفات إلى تغيير شروط تحديد الحجم.

يؤدي إعادة المكثفات الساخنة إلى تقليل حاجة الغلاية للطاقة ومياه التغذية المعالجة والمواد الكيميائية. ومع ذلك، فإن نظام الاستعادة يسبب ضغطًا في اتجاه مجرى مصيدة البخار.

عندما ينتقل المكثف الساخن من منطقة ذات ضغط أعلى إلى منطقة ذات ضغط أقل، يتحول جزء منه إلى بخار. ولذلك، يجب أن ينقل أنبوب الإرجاع خليطًا ثنائي الطور بمعدل تدفق حجمي أكبر بكثير من معدل تدفق المكثف السائل وحده.

قد يؤدي خط الإرجاع الذي تم تحديد حجمه فقط وفقًا للكيلوغرامات في الساعة من الماء السائل إلى سرعة وضغط خلفي مفرطين بمجرد وجود بخار متقطع.

ينبغي أن تشمل مراجعة استعادة المكثفات ما يلي:

• التدفق الطبيعي وتدفق المكثفات الأقصى

توليد البخار المفاجئ عند ضغط الاستقبال

• ضغط خط العودة أثناء تفريغ المصيدة المتزامن

• الرفع الرأسي وفقدان الاحتكاك في الأنابيب

· ترتيب استقبال مزود بفتحة تهوية أو مضغوط

• تأثير مصائد الضغط العالي على مستخدمي الضغط المنخفض

• رأس مضخة متوفر عند الحاجة إلى الاستعادة الميكانيكية

يُعد نظام الاسترداد جزءًا من حسابات حجم مصيدة البخار، وليس تفصيلاً لاحقاً. وقد يؤدي سوء تصميم أنبوب الإرجاع إلى جعل المصيدة المختارة بشكل صحيح تبدو معيبة.

ما يجب أن تتضمنه ورقة بيانات كاملة لمصيدة البخار

ينبغي أن يوضح الاستفسار ذو الفائدة التقنية أحمال المكثفات التشغيلية وأحمال بدء التشغيل بشكل منفصل. كما ينبغي أن يحدد ما يلي:

• أقصى وأدنى ضغط عند مدخل المصيدة

• أقصى ضغط لعودة المكثفات

• الرفع العمودي بعد المصيدة

درجة حرارة المكثف

· ضغط ودرجة حرارة التصميم

· حجم ومعيار التوصيل

· مواد الجسم والمواد الداخلية

متطلبات التهوية

· توجيه التركيب

· سلوك الفشل المفضل

· الظروف المتوقعة من الأوساخ والتآكل أو المطرقة المائية

يجب أن يتم الاختيار النهائي بناءً على منحنى سعة الشركة المصنعة عند فرق الضغط المحدد. يجب أن يتوافق المنحنى مع نموذج المصيدة المقترح وحجم مقعدها أو فتحتها الفعلي.

لا يُعدّ حجم الوصلة بديلاً موثوقاً لسعة التصريف. فقد يستخدم مصيدان لهما نفس الوصلة الاسمية فتحات مختلفة، وبالتالي تكون لهما سعة وحدود ضغط مختلفة بشكل كبير.

لا يقتصر السؤال الهندسي الأخير على ما إذا كان المصيدة قادرة على تصريف حمولة المكثفات العادية. بل يجب أن يقوم نظام التصريف بإزالة المكثفات أثناء بدء التشغيل البارد، والإنتاج الكامل، والتشغيل بأقل ضغط، دون فقدان البخار الحي أو الاعتماد على فرق ضغط يختفي عند إغلاق صمام التحكم.