تعمل مصائد البخار الميكانيكية بمراعاة فرق الكثافة بين البخار والمكثف. وتمرّ عبر كميات كبيرة من المكثفات باستمرار، وهي مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات العمليات. وتشمل أنواعها مصائد البخار العائمة والدلو المقلوب.

مصائد البخار العائمة الكروية (مصائد البخار الميكانيكية)

تعمل مصائد العوامات عن طريق استشعار فرق الكثافة بين البخار والمكثف. في حالة المصيدة الموضحة في الصورة على اليمين (مصيدة عوامة مزودة بصمام هواء)، يؤدي وصول المكثف إلى المصيدة إلى ارتفاع العوامة، مما يؤدي إلى رفع الصمام عن مكانه وانكماشه.

تستخدم المصائد الحديثة فتحات تهوية مُنظِّمة، كما هو موضح في الصورة على اليمين (مصائد عائمة مع فتحات تهوية مُنظِّمة). يسمح هذا بمرور الهواء الأولي، بينما تتعامل المصيدة أيضًا مع المُتكاثف.

تستخدم فتحة التهوية الأوتوماتيكية مجموعة مثانة ضغط متوازنة تشبه مصيدة البخار المنظمة، وتقع في منطقة البخار فوق مستوى المكثف.

عندما يتم إطلاق الهواء الأولي، فإنه يظل مغلقًا حتى يتراكم الهواء أو الغازات غير القابلة للتكثيف الأخرى أثناء التشغيل التقليدي ويتم فتحها عن طريق خفض درجة حرارة خليط الهواء / البخار.

يوفر منظم التهوية فائدة إضافية تتمثل في تحسين سعة التكثيف بشكل كبير أثناء التشغيل البارد.

في الماضي، كان نظام التهوية يعاني من ضعفٍ ما في حال تعرضه لضربة مائية. فإذا كانت الضربة شديدة، فقد تنكسر الكرة. أما في مصائد العوامات الحديثة، فيمكن أن تكون فتحة التهوية عبارة عن كبسولة متينة للغاية مصنوعة بالكامل من الفولاذ المقاوم للصدأ، كما أن تقنيات اللحام الحديثة المستخدمة في الكرة تجعل العوامة بأكملها قويةً وموثوقةً للغاية في حالات الضربة المائية.

من بعض النواحي، يُعدّ مصيدة البخار الحرارية العائمة أقرب ما يكون إلى مصيدة البخار المثالية. فمهما تغيّر ضغط البخار، سيُفرّغ في أسرع وقت ممكن بعد إنتاج المُكثّف.

مزايا مصائد البخار الحرارية العائمة

يُفرّغ المصيدة المُكثّفات باستمرار عند درجة حرارة البخار. هذا يجعلها الخيار الأمثل للتطبيقات التي يكون فيها معدل نقل الحرارة لمساحة السطح المُسخّنة المُزوّدة مرتفعًا.

يتعامل مع أحمال المكثفات الكبيرة أو الخفيفة بشكل جيد على حد سواء ولا يتأثر بالتقلبات الكبيرة وغير المتوقعة في الضغط أو التدفق.

طالما تم تركيب فتحة تهوية أوتوماتيكية، فإن المصيدة تكون حرة في تهوية الهواء.

بالنسبة لحجمها، فهذه قدرة هائلة.

الإصدار الذي يحتوي على صمام تحرير قفل البخار هو الفخ الوحيد المناسب تمامًا لأي قفل بخار مقاوم لمطرقة الماء.

عيوب مصائد البخار الحرارية العائمة

على الرغم من أنها ليست عرضة للتلف مثل مصائد الدلو المقلوبة، فإن مصائد الطفو يمكن أن تتلف بسبب تغيرات الطور العنيفة، وإذا تم تركيبها في مكان مكشوف، فيجب أن يكون الجسم الرئيسي متأخرًا، و/أو يتم استكماله بفخاخ تصريف ثانوية صغيرة.

كما هو الحال مع جميع المصائد الميكانيكية، يتطلب العمل في نطاق ضغط متغير بنية داخلية مختلفة تمامًا. تتميز المصائد المصممة للعمل عند ضغوط تفاضلية أعلى بفتحات أصغر لموازنة طفو العوامة. إذا تعرضت المصيدة لضغط تفاضلي أعلى من المتوقع، فإنها تُغلق ولا تسمح بمرور المكثفات.

مصائد البخار ذات الدلو المقلوب (مصائد البخار الميكانيكية)

(أ) يتدلى البرميل، مما يؤدي إلى خلع الصمام. يتدفق المكثف أسفل قاع الدلو، ويملأه، ثم يُصرف عبر المخرج.

(ii) يؤدي وصول البخار إلى تعويم البرميل، والذي يرتفع بعد ذلك ويغلق المخرج.

(iii) يبقى المصيدة مغلقًا حتى يتكثف البخار الموجود في الدلو أو يتصاعد عبر فتحة التهوية إلى أعلى جسم المصيدة. ثم يغوص، ساحبًا معظم الصمام عن مكانه. يُصرّف المكثف المتراكم، وتستمر الدورة.

في (ii)، سيوفر الهواء الواصل إلى المصيدة عند بدء التشغيل طفوًا للدلو ويغلق الصمام. فتحة تهوية الدلو مهمة للسماح للهواء بالخروج إلى أعلى المصيدة ليتم تفريغه لاحقًا عبر معظم قواعد الصمام. بفضل صغر فتحات التهوية وصغر فروق الضغط، تكون المصيدة بطيئة نسبيًا في تهوية الهواء. في الوقت نفسه، يجب أن يمر الهواء (وبالتالي يُهدر) عبر كمية معينة من البخار حتى تعمل المصيدة بعد تفريغ الهواء. تُقلل فتحات التهوية المتوازية المثبتة خارج المصيدة من وقت بدء التشغيل.

مزايامصائد البخار ذات الدلو المقلوب

تم إنشاء مصيدة البخار ذات الدلو المقلوب لمقاومة الضغط العالي.

إنه يشبه إلى حد ما الطعم البخاري الحراري العائم، وهو متسامح للغاية مع ظروف المطرقة المائية.

يمكن استخدامه على خط البخار الساخن جدًا، عن طريق إضافة صمام فحص على الأخدود.

يكون وضع الفشل مفتوحًا في بعض الأحيان، لذا فهو أكثر أمانًا للتطبيقات التي تتطلب هذه الوظيفة، مثل تصريف التوربينات.

عيوب مصائد البخار ذات الدلو المقلوب

صغر حجم فتحة أعلى الدلو يعني أن هذا المصيدة سيُخرج الهواء ببطء شديد. لا يُمكن توسيع الفتحة لأن البخار سيمر بسرعة كبيرة أثناء التشغيل العادي.

يجب أن يكون هناك ما يكفي من الماء في جسم المصيدة ليعمل كعازل حول حافة الدلو. إذا فقد المصيدة مانع تسرب الماء، يُهدر البخار عبر صمام المخرج. يحدث هذا غالبًا في التطبيقات التي يحدث فيها انخفاض مفاجئ في ضغط البخار، مما يؤدي إلى "تحوّل" بعض المكثفات في جسم المصيدة إلى بخار. يفقد البرميل قدرته على الطفو ويغوص، مما يسمح للبخار النقي بالمرور عبر فتحات التصريف. فقط عندما يصل ما يكفي من المكثفات إلى مصيدة البخار، يمكن إعادة غلقها بالماء لمنع هدر البخار.

في حال استخدام مصيدة دلو مقلوب في تطبيق يُتوقع فيه تقلبات ضغط في المصنع، يجب تركيب صمام فحص في خط المدخل قبل المصيدة. يسمح ذلك بتدفق البخار والماء بحرية في الاتجاه المحدد، بينما يستحيل التدفق العكسي بسبب ضغط صمام الفحص على مقعده.

قد تؤدي درجة حرارة البخار المسخنة بشدة إلى فقدان مصيدة الدلو المقلوبة لمانع تسرب الماء. في هذه الحالات، يُعدّ وجود صمام فحص يسبق المصيدة أمرًا ضروريًا. نادرًا ما تُصنّع مصائد الدلو المقلوبة بصمام فحص مدمج كمعيار أساسي.

إذا تُركت مصيدة دلو مقلوب مكشوفة عند درجة حرارة قريبة من الصفر، فقد تتلف بسبب تغير الطور. وكما هو الحال مع أنواع المصائد الميكانيكية المختلفة، فإن العزل المناسب سيتغلب على هذا العيب إذا لم تكن الظروف قاسية جدًا. إذا كانت الظروف البيئية المتوقعة أقل بكثير من الصفر، فهناك العديد من المصائد القوية التي يجب اختيارها بعناية لأداء المهمة. في حالة الصرف الرئيسي، يُعدّ مصيدة الترموس الديناميكية الخيار الأمثل.

كما هو الحال في مصيدة العوامة، صُممت فتحة مصيدة الدلو المقلوبة لاستيعاب أقصى فرق ضغط. إذا تعرّضت المصيدة لفرق ضغط أعلى من المتوقع، فإنها تُغلق ولا تسمح بمرور المكثفات. متوفرة بمجموعة متنوعة من أحجام الفتحات لتغطية نطاق واسع من الضغوط.