Air Vents :شيرهاي هواگير

ميدانيم كه هنگام تماس بخار با سطوح سرد، انرژي نهان بخار انتقال يافته و در نتيجه كندانس شكل خواهد يافت. کندانس تشكيل شده بصورت يك لايه در روي سطوح داخلي انتقال حرارت قرار خواهد گرفت. اين لايه آب بعنوان مانعي در برابر انتقال حرارت عمل مينمايد كه مقاومت آن بسيار بالاتر از سطوح انتقال حرارت و فلزات بكار برده شده مي باشد. بهمين ترتيب وجود هوا وگازهاي نامحلول درفضاي بخارنيزباعث ايجاد مشكلات زيادي مي گردد . هوا بسادگي از لحظه اول فرايند توليد بخار و از ديگ وارد سيستم بخار شده و مطمئاً در تمامي سيستمهاي بخار وجود خواهد داشت. هوا در دماهاي پائين بصورت محلول در آب مي باشد و با افزايش دما در ديگ از آب جدا مي شود و همراه بخار توليدي وارد سيستم توزيع خواهد شد . در طول سيستم نيز هوا بطرق مختلف بداخل خط نفوذ مي نمايد .

با اين مسئله بايد بدرستي برخورد شود، چرا كه وجود هوا در سيستم معادل ايجاد مشكل مي باشد. هوا و گازهاي نامحلول در هنگام حركت بخار در مسير جدا شده و در سطوح مصرف كننده‏هاي بخار نظير مبدلهاي حرارتي و يا در بالاترين نقاط سيستم و نيز در انتهاي خطوط جمع خواهند شد و اگر خط بخار تعدادي از مصرف كننده‏ها را تغذيه كند،‌ مصرف كننده‏هاي موجود در انتهاي مسير با مخلوطي از هوا و بخار و مشكلات اساسي مواجه خواهند شد. از آنجايي كه هوا قادر به نگهداري دما و حرارت نهان نميباشد، بنابراين در اولين مرحله باعث افت دما مي گردد. بايد بخاطر داشت كه هوا عايق مقاومي در برابر انتقال حرارت ميباشد. وجود ميزان كمي از هوا در سيستم بخار باعث كاهش انتقال حرارت تا ميزان زيادي خواهد شد. (شكل 1) به طور مثال بخار اشباع 100Psigداراي دماي 338 Fميباشد. اگر در اين بخار ميزان 10% هوا وجود داشته باشد. دماي حاصله تا ميزان 331 Fكاهش خواهد يافت كه معادل بخار با فشار 90 Psigخواهد بود.

مسئله ديگر وجود هوا در سيستمهاي بخار جذب آن به داخل كندانس ميباشد. اين امر باعث كاهش PHكندانس شده و باعث توليد اسيد كربنيك ميگردد. اسيدي شدن كندانس به لوله‏ها، تجهيزات و مصرف‏كننده‏هاي بخار و تمامي نقاطي از سيستم كه با آن در تماس باشد حمله نموده و باعث خوردگي و كاهش عمر آنها خواهد شد. با استفاده از شيرهاي هواگير ترموستاتيك (نظيرAV21, AV14و…ساخت شركت Spirax Sarco) كه براي سيستمهاي بخار طراحي شده‏اند، هوا بطور موثري از داخل سيستم جمع‏آوري خواهد شد. شيرهاي هواگير در واقع مانند تله‏هاي بخار ترموستاتيكي هستند كه در نقاط هواگير سيستم تعبيه ميشوند. در صورت تماس با هوا كه دماي كمتري از بخار دارد، كپسول ترموستاتيك داخل شير جمع شده و باعث بازشدن مسير خروجي جهت هدايت هوا به خارج از سيستم ميشود. در صوت تخليه كامل هوا و رسيدن بخار، كپسول مذكور متورم و منبسط شده باعث مسدود شدن خروجي و جلوگيري از خارج شدن بخار ميشود.

طراحي مناسب سيستمهاي بخار استفاده از اين شيرها را در نقاط مرتفع، انتهاي خطوط وكليه تجهيزات ومصرف كننده‏هاي بخاراقتضا مينمايد. در فضاهاي بخار با سطح مقطع كم، معمولاً بخار ورودي مانند يك پيستون هوا را دورترين نقطه از ورودي و انتهاي محفظه متراكم مينمايد و گير مي اندازد. بنابراين معمولاً نقاط انتهائي مصرف كننده‏ها بهترين نقطه جهت نصب شير هواگير هستند.  در صورت عدم نصب شير هواگير، مقداري از سطوح انتهايي در اثر مجاورت با هوا سرد مانده و منجر به ايجاد صدمه در توليد خواهند شد.

علاوه بر شيرهاي هواگير، تله‏هاي بخار نيز بايد قادر به تخليه هواي موجود در سيستم خصوصاً هنگام راه‏انداري با توجه به هواي زياد ورودي در اين لحظه باشند با توجه به انواع تله‏ هاي بخار و خصوصيات داخلي، تله‏هاي بخار ترموستاتيك، بهترين خاصيت هواگيري را دارند. تله‏هاي بخار Ball Floatكارخانه Spirax Sarco(مدلهاي (FTنيز با تعبيه شيرهواگير ترموستاتيك داخلي داراي خاصيت هواگيري بسيار عالي مي باشد. بدنبال اين تله ها، تله بخار ترموديناميك (مدلهاي TD42و…) جهت هواگيري متعادل مناسب ميباشند، و بالاخره تله هاي بخار Inverted Bucketبعلت ساختار دروني و سوراخ ريز موجود در سطل داخلي، در رده آخر قرار دارند و هنگام استفاده از آنها خصوصاً در ظرفيتهاي زياد و نقاط حساس، بهتر است از شير هواگير بصورت موازي استفاده گردد . در اين حالت, از آنجايي كه شير هواگير ترموستاتيك كه ورودي آن از خط كندانس مي باشد , ممكن است در اثر كاهش درجه حرارت كندانس نيز گهگاهي باز شود، بهتر است خروجي آن را مجدداً به خط كندانس خروجي از تله بخار متصل نمود. ولي شيرهاي هواگير روي مسير اصلي بخار و تجهيزات , مي بايد بوسيله لوله به فضاي اتمسفريك و امن هدايت شوند .
در خصوص بخار سوپرهيت كه داراي فشار و دماي بالائي است , شيرهاي هواگير مستحكم تري از نوع بايمتاليك مورد نياز مي باشد . اين شيرها با استفاده از المانهاي فلزي حساس به دما عمل مي نمايند كه در اثر افزايش دما كمانش حاصل كرده و شير خروجي را مي بندند و در صورت دماي كم سيال مجددا باز مي شوند و هوا را تخليه مي كنند . شيرهاي هواگير مدل AV45كارخانه Spirax Sarcoاز نوع بايمتاليك قادر به تحمل فشار 63barو دماي حداكثر 450 Cمي باشند.
به منظور فراهم كردن فضائي جهت جمع شدن و سردتر شدن هوا و اطمينان از عملكرد ‏‏‏ شير هواگير، مناسب است تا از يك لوله با طول حدود 30 cmدر روي تجهيزات استفاده گردد. با اين حال در هنگام باز شدن شير هواگير، ممكن است مخلوطي از هوا و بخار خارج شود كه در وحله اول ممكن است با خرابي و نشتي شير اشتباه گرفته شود. در حالي كه عملكرد آن درست ميباشد. در صورت بازماندن طولاني شير هواگير، بايد به درستي آن شك كرد و آن را مورد بازرسي قرار داد ولي اگر زمان باز و بسته شدن آن در حد معمولي و كم ميباشد، عملكرد آن صحيح است.

شيرهاي خلاء شكن: Vacuum breaker
از شير خلاءشكن به منظور وارد كردن مقداري هوا به داخل سيستم استفاده ميشود. در مصرف كننده‏هاي بخار كه داراي شير كنترل ميباشند، ممكن است به علت كاهش بار، شير كنترل كاملاً بسته شود و مسير ورودي بخار بسته گردد. در اين حالت، فشار بخار موجود در مصرف كننده به شدت افت پيدا ميكند و كندانس نيز جمع مي گردد. از آنجائي كه تله هاي بخار خروجي تجهيزات بر اساس اختلاف فشار از پيش طراحي شده كار مينمايند، در صورت كاهش فشار ورودي داراي ظرفيت عبور كمتر خواهند شد و اگر فشار ورودي كمتر از فشار خروجي (خط كندانس) شود كاملاً بسته خواهند شد. در اين وضعيت كندانس داخل دستگاه گير مي افتد كه اولاً باعث كنترل ضعيف دما خواهد شد و ثانياً باعث خوردگي تجهيزات شده و مهمتر از همه در هنگام مصرف مجدد بخار و باز شدن شير كنترل، كندانس موجود باعث ايجاد مانع در برابر بخار و ايجاد ضربه چكش و احتمال صدمه به دستگاه خواهد شد. همچنين در كويلهاي بخار، خلاء ايجاد شد در اثر بسته شدن شير كنترل ممكن است باعث جمع شدن و ترك برداشتن كويل گردد. در اينگونه مواقع، شير خلاء شكن نصب شده در ورودي دستگاه باز شده و مقداري هوا را وارد سيستم خواهد كرد تا به كندانس اجازه دهد در اثر نيروي جاذبه تخليه گردد.

شيرهاي خلاءشكن بمانند يك شير يكطرفه عمل كرده و در صورتي كه فشار داخل دستگاه كمتر از فشار اتمسفريك باشد باز شده و هوا را وارد
دستگاه مينمايند. (مدلهاي VB14, VB21كارخانه Spirax Sarco)

در شرايط عادي كاري سيستم , فشار بيشتر تجهيزات ورودي باعث قرار گرفتن گوي متحرك داخلي بر روي روزنه خروجي شير خلا شكن مي گردد و با ممانعت از خروج جريان , آب بندي كاملي را ايجاد مي نمايد . در صورت كاهش فشار بخار داخل دستگاه تا حد زير اتمسفريك , گوي مذكور از روي روزنه كنار رفته و مقداري هوا را وارد سيستم خواهد نمود.
اگر حجم دستگاه بزرگ باشد و يا اينكه فشار برگشتي خط كندانس زياد باشد(در اثر فشار خط كندانس ، هدايت لوله كندانس به ارتفاع, باريك بودن لوله كندانس و…) شير خلا شكن نيز بتنهائي قادر به تامين نيروي لازم جهت خروج كندانس نبوده و بهتر است كه از پمپ كندانس مكانيكي يا پمپ تراپ (مدلهاي APT10,14) كارخانه Spirax Sarcoاستفاده شود تا از تخليه كامل كندانس تحت هر شرايطي اطمينان حاصل شود.
تهیه مطالب: پایدار ایده سازه