تعمل مصائد البخار الميكانيكية بالاعتماد على الفرق في الكثافة بين البخار والمكثفات. فهي تسمح بمرور كميات كبيرة من المكثفات بشكل مستمر، وتناسب نطاقًا واسعًا من التطبيقات الصناعية. ومن أنواعها مصائد البخار العائمة ومصائد البخار ذات الدلو المقلوب.

مصائد البخار ذات العوامة الكروية (مصائد البخار الميكانيكية)

تعمل مصائد العوامة عن طريق استشعار الفرق في الكثافة بين البخار والمكثفات. في حالة المصيدة الموضحة في الصورة على اليمين (مصيدة عوامة مزودة بصمام هواء)، يؤدي وصول المكثفات إلى المصيدة إلى ارتفاع العوامة، مما يرفع الصمام عن مقعده ويتسبب في انكماشه.

تستخدم المصائد الحديثة فتحات تهوية منظمة، كما هو موضح في الصورة على اليمين (مصائد عائمة مزودة بفتحات تهوية منظمة). يسمح هذا بمرور الهواء الأولي بينما تقوم المصيدة أيضًا بمعالجة المكثفات.

يستخدم نظام التهوية التلقائي مجموعة غشاء ضغط متوازن تشبه مصيدة بخار المنظم، وتقع في منطقة البخار فوق مستوى المكثفات.

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

يوفر منفذ منظم الضغط فائدة إضافية تتمثل في تحسين قدرة التكثيف بشكل كبير أثناء بدء التشغيل البارد.

في الماضي، إذا حدث ارتطام مائي في النظام، كان صمام منظم الضغط يعاني من بعض الضعف. وفي حال كان الارتطام شديدًا، فقد تنكسر الكرة. أما في مصائد العوامات الحديثة، فيمكن أن يكون صمام الضغط عبارة عن كبسولة فولاذية مقاومة للصدأ بالكامل، صغيرة الحجم ومتينة للغاية، كما أن تقنيات اللحام الحديثة المستخدمة في الكرة تجعل العوامة بأكملها قوية وموثوقة للغاية في حالات الارتطام المائي.

من بعض النواحي، يُعدّ مصيدة البخار الحرارية العائمة أقرب ما يكون إلى مصيدة بخار مثالية. فمهما تغير ضغط البخار، سيتم تصريفه في أسرع وقت ممكن بعد إنتاج المكثفات.

مزايا مصائد البخار الحرارية العائمة

يقوم المصيدة بتصريف المكثفات باستمرار عند درجة حرارة البخار. وهذا ما يجعلها الخيار الأمثل للتطبيقات التي تتطلب معدل انتقال حرارة عالٍ لمساحة السطح المُسخّن.

يتعامل هذا الجهاز مع أحمال المكثفات الكبيرة أو الخفيفة بنفس الكفاءة، ولا يتأثر بالتقلبات الواسعة وغير المتوقعة في الضغط أو التدفق.

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

بالنسبة لحجمها، فهذه قدرة هائلة.

النسخة المزودة بصمام تحرير قفل البخار هي المصيدة الوحيدة المناسبة تمامًا لأي قفل بخار مقاوم لظاهرة الطرق المائي.

عيوب مصائد البخار الحرارية العائمة

على الرغم من أنها ليست عرضة للتلف مثل مصائد الدلو المقلوبة، إلا أن مصائد العوامة يمكن أن تتضرر من التغيرات الطورية العنيفة، وإذا تم تركيبها في مكان مكشوف، فيجب أن يكون الجسم الرئيسي معزولًا، و/أو يتم استكماله بمصيدة تصريف ثانوية صغيرة قابلة للتعديل.

كما هو الحال مع جميع المصائد الميكانيكية، يتطلب العمل ضمن نطاق ضغط متغير بنية داخلية مختلفة تمامًا. تتميز المصائد المصممة للعمل عند فروق ضغط أعلى بفتحات أصغر لموازنة طفو العوامة. إذا تعرضت المصيدة لفرق ضغط أعلى من المتوقع، فسوف تنغلق ولن تسمح بمرور المكثفات.

مصائد البخار ذات الدلو المقلوب (مصائد البخار الميكانيكية)

(أ) يتدلى البرميل، مما يؤدي إلى سحب الصمام من مكانه. يتدفق المكثف أسفل قاع الدلو، ويملأ الدلو، ثم يُصرف عبر المخرج.

(ii) يؤدي وصول البخار إلى رفع البرميل، الذي يرتفع بعد ذلك ويغلق المخرج.

(ثالثًا) يبقى المصيدة مغلقًا حتى يتكثف البخار الموجود في الدلو أو يتصاعد على شكل فقاعات عبر فتحة التهوية إلى أعلى جسم المصيدة. ثم يغوص البخار، ساحبًا معه معظم الصمام من مكانه. ويتم تصريف المكثفات المتراكمة، وتستمر الدورة بشكل متواصل.

في (ii)، يوفر الهواء الواصل إلى المصيدة عند بدء التشغيل قوة طفو للدلو، مما يؤدي إلى إغلاق الصمام. يُعد منفذ تهوية الدلو مهمًا للسماح للهواء بالخروج إلى أعلى المصيدة ليتم تصريفه لاحقًا عبر معظم مقاعد الصمام. نظرًا لصغر حجم الثقوب وانخفاض فروق الضغط، فإن المصائد بطيئة نسبيًا في تهوية الهواء. في الوقت نفسه، يجب أن يمر الهواء (وبالتالي يُهدر) كمية معينة من البخار لكي تعمل المصيدة بعد إزالة الهواء. تعمل فتحات التهوية المتوازية المثبتة خارج المصيدة على تقليل وقت بدء التشغيل.

مزايامصائد بخار الدلو المقلوب

تم تصميم مصيدة البخار ذات الدلو المقلوب لمقاومة الضغط العالي.

يشبه إلى حد ما طعم البخار الحراري العائم، فهو يتحمل ظروف المطرقة المائية بشكل كبير.

يمكن استخدامه على خط البخار فائق التسخين، مع إضافة صمام عدم الرجوع 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 الفتحة الموجودة أعلى الدلو يعني أن هذا المصيدة ستُخرج الهواء ببطء شديد. ولا يمكن توسيع الفتحة لأن البخار سيمر عبرها بسرعة كبيرة أثناء التشغيل العادي.

يجب أن يحتوي جسم المصيدة على كمية كافية من الماء لتشكيل مانع تسرب حول حافة الوعاء. إذا فقدت المصيدة مانع التسرب المائي، فسيتسرب البخار عبر صمام المخرج. يحدث هذا غالبًا في التطبيقات التي تشهد انخفاضًا مفاجئًا في ضغط البخار، مما يؤدي إلى تبخر جزء من المكثفات الموجودة في جسم المصيدة. يفقد الوعاء طفوه ويغرق، مما يسمح بمرور بخار جديد عبر فتحات التصريف. لا يمكن إعادة إحكام إغلاق مصيدة البخار بالماء لمنع تسرب البخار إلا بعد وصول كمية كافية من المكثفات إليها.

في حال استخدام مصيدة دلو مقلوبة في تطبيق يُتوقع فيه تقلبات في ضغط المصنع، يجب تركيب صمام عدم رجوع في خط المدخل قبل المصيدة. يسمح هذا الصمام بتدفق البخار والماء بحرية في الاتجاه المحدد، بينما يكون التدفق العكسي مستحيلاً لأن صمام عدم الرجوع يكون مضغوطاً على مقعده.

قد تتسبب درجة الحرارة العالية للبخار المحمص في فقدان مصيدة الدلو المقلوب لمانع التسرب المائي. في مثل هذه الحالات، يُعدّ تركيب صمام عدم رجوع قبل المصيدة أمرًا ضروريًا. نادرًا ما تُصنّع مصائد الدلو المقلوب مزودة بصمام عدم رجوع مدمج كجزء من المواصفات القياسية.

إذا تُرك مصيدة دلو مقلوبة مكشوفة في درجات حرارة قريبة من الصفر، فقد تتلف نتيجة لتغيرات في الحالة. وكما هو الحال مع أنواع المصائد الميكانيكية المختلفة، فإن العزل المناسب يُعالج هذا القصور إذا لم تكن الظروف قاسية للغاية. أما إذا كانت الظروف البيئية المتوقعة أقل بكثير من الصفر، فهناك العديد من المصائد الفعّالة التي ينبغي دراستها بعناية لأداء المهمة. وفي حالة المصرف الرئيسي، تُعد المصيدة الحرارية الديناميكية الخيار الأمثل.

على غرار مصيدة العوامة، صُممت فتحة مصيدة الدلو المقلوب لاستيعاب أقصى فرق ضغط. إذا تعرضت المصيدة لفرق ضغط أعلى من المتوقع، فسوف تُغلق ولن تسمح بمرور المكثفات. وهي متوفرة بأحجام فتحات متنوعة لتغطية نطاق واسع من الضغوط.