مصائد البخار

ان مصيدة البخار هى عبارة عن صمام اتوماتيكى يمنع بخروج البخار من المنظومة ويعمل عند اللزوم على تفريغ الماء او الغازات غير المذابة الموجودة الى خارج المنظومة

تتولى مصائد البخار بالاشتراك مع المعدات المنصوبة فى المنظومة مهمة تفريغ الرواسب والشوائب الموجودة داخل الضغوط

ضرورة استعمال مصائد البخار

كانت الاساليب القديمة تهمل معالجة الشوائب والعسر و الرواسب الموجودة داخل خطوط تيارات البخار وبتقدم العلم والتقنية اتضحت القيمة الحقيقية لمصائد البخار و condensate هو ناتج التكثيف عن الماء المقطر الخالص والمعروف ان مبالغ كبيرة تصرف على الشوائب عن طريق استخدام مواد وعمليات كيماوية خاصة لازالة العسر من الماء وتجميع التكثيف بطرق مختلفة واعادة استعمال المنتوج من جديد كما ان بقاء الرواسب والتكثيف ضمن درجات حرارة مرتفعة نسبيا يكلف المنظومة مزيدا من الوقود والطاقة

ومن جهة اخرى فان الماء الموجود داخل خطوط توزيع البخار من شانة ان يبعث على تاكل الانابيب لاسيما اذا كانت كمية الماء تزيد عن الحد الادنى فان السرعة الكبيرة لتيار البخار قد تعمل على ارتطام الماء بشدة لتحدث اضرارا فى الصمامات و المعدات و قد يؤدى الامر الى تفكك المنظومة فى بعض الاجزاء  اضف الى ان وجود الماء يعتبر كعقبة تقلل من انتقال الحرارة الى الاوعية المستهلكة والمبادلات الحرارية مما يؤدى الى تناقض فى اداءة المنظومة باكملها ان وجود هواء وغازات  غير مذابة داخل المنظومة هو الاخر يبعث على عراقيل مما ثلة تؤدى الى انخافض مستوى الاداء وتراجع انتقال الحرارة الى حد كبير

ان مقاومة الناتجة عن سمك 3 او 4 اقدام من الحديد لا تساوى سوى المقاومة الناتجة عن طبقة من الماء بسمك 1 انش او ما يعادل 04/0 انش لطبقة من الهواء

وعند الامعان فى هذة الاعداد يتضح لنا مدى اهمية السرعة فى ازالة الهواء وذرات الماء العالقة داخل المنظومة من جانب اخر فان وجود الهواء داخل المنظومة سيعمل على تناقض المجال المفيد لعبور تيار البخار بالاضافة الى احداث نوعا من الضجيج فى المنظومة

وعادة ما يتجمع الهواء داخل المبادلات الحرارية و الاجزاء العلوية من المنظومة وعند نهايات الانابيب كما ان التكثيف تجتذب الهواء مما يؤدى الى انخفاض ال PH فى الرواسب و التكثيف الناتج عن تكثيف البخار ما يزيد من انتاج حامض الكاربونيك داخل المنظومة والمعروف ان هذا الاخير يعمل على تاكل جدران الانابيب و الاوعية التى تغذى المستهلك ومختلف اجزاء المنظومة

ورغم ان مصائد البخار تتولى همة اخراج الهواء من داخل المنظومة ايضا وذلك عند التشغيل بصفة خاصة لكن الاجدر استخدام مواسير لتفريغ الهواء عند المواضع المناسبة

انواع مصائد البخار

يمكن تقسيم مصائد البخار الى ثلاث مجموعات ميكانيكية وحرارية ساكنة وحرارية متحركة بصفة عامة حيث تستخدم كل من هذة المجموعات فى الاماكن المناسبة لها حسب طبيعة الاستعماال و اماكن نصب المصيدة

ونستعرض خصائص انواع المصائد البخارية و الاماكن المناسبة لنصبها كما يلى

1-   مصيدة البخار الميكانيكية

وهى من اكثر مصائد البخار انتشارا وتستند الية عملها على قاعدة الاختلاف بين كثافة البخار و كثافة الرواسب والتكثيف لذلك فان حرارة السوائل او سرعتها لن تؤثر على الية العمل فى هذة المصيدة

أ‌-     مصيدة بخارميكانيكية من نوع Boll Float

منها انواع كثيرة ايضا

1-    نوع العوامة و الرافعة

وهى عبارة عن غلاف خارجى على شكل نصف دائرة وبها فتحتين فتحة علوية و اخرى سفلية و بداخلها كرة مجوافة يدخل البخار المتكثف من الفتحة العلوية وتكون الكرة فى ذلك الوقت عن الحد الادنى لوضعها ومع دخول البخارالمتكثف الى المصيدة ومع ارتفاع منسوب المياة ترتفع العوامة معة  حتى انة عندما ترتفع الكرة تقوم الحركة بفتح الصمام تدريجيا وتدع بعض الماء يخرج من خلال الفتحة السفلية واذا كان المتكثف الداخل الى المصيدة اكثر بكثير من ذلك الخارج منها فسوف تستمر الكرة فى الارتفاع مع ارتفاع منسوب المياة المتكثف وبذلك تفتح الصمام بقدر اكبر وتدع الماء يخرج بكمية اكبر وتدع الما ء يخرج بكمية اكبر وحتى يكون هناك متكثف خارج من الفتحة السفلية بنفس قدر الداخل من الفتحة العلوية فسوف ترتفع الكرة حتى تصل لنها ية مشوارها وعندما تصل الكرة الى هذا الحد تكون كمية المتكثف الداخل من الفتحة العلوية اكبر من الخارج منها اى من الفتحة السفلية فعند ئذ يكون المصيدة اصغر بكثير بالنسبة للعمل المطلوب منها ان تؤدية ما لم يكن صمام الخروج مسدود جزئيا بقطعة من الصدأ او القشور المترسبة على الانابيب

ومع الافتراض بان المصيدة ذات مقاس مضبوط للعمل وانة لا يوجد اى قشور تسد الفتحة السفلية فان الكرة سوف تتوقف عن الارتفاع عند نقطة معينة و سوف يكون ذلك عندما يتوافق سريان المتكثف الذى يترك المصيدة مع السريان بداخلها

وسوف يخفف سريان الماء الى المصيدة بالتاى وعند حدوث ذلك يبدا منسوب الماء بداخل المصيدة الانخفاضحيث تسقط الكرة ومعة تبدأ فتحة الصمام فى الانغلاق وعندما يبدأ سريان المكثف الى المصيدة فى الزيادة ثانية ترتفع الكرة مع ارتفاع منسوب الماء وتكون فتحة الخروج بالصمام مفتوحة بمقدار اكبر ويزداد سريان الماء من المصيدة وهكذا تسير الدورة

ويختلف وضع الصمام تبعا لمنسوب المكثف فى جسم المصيدة كما يختلف مقدار فتحة الصمام بحسب كمية المكثف السارية الى المصيدة وهكذا يكون الخارج فى بعض الاحيان عبارة عن قطرات و فى احيان اخرى سيلا مندفعا و لكن طلما انة يوجد متكثف داخل المصيدة سوف يكون هناك تصريف مستمر منها و اذا حدث فى اى وقت  انة لا يوجد متكثف داخل الى المصيدة تكون الكرة عندئذ عند الحد لادنى لمستوها كما تكون فتحة الخروج بالصمام مغلقة وبذلك لا يستطيع البخار الهروب

وفى بعض الاحيان يتم تزويد محبس يدوى صغير عند اعلى نقطة فى المصايد حتى يسمح بخروج الهواء عند بداية التشغيل ومع عدم وجود اى وسيلة يمكن بها التخلص من الهواء الذى يكون موجودا بصفة دائمة عندما  بداية التشغيل فان المكثف لا يكون قادر على التدفق بداخل المصيدة نظرا لان المصيدة تكون مقيدة بالهواء و بالطبع ينطبق نفس الشىء اذا اغفل شخص فتح محبس الهواء وحدث ذلك نتجة اهمال بعض الاشخاص

وفى عوامات اخرى تم معالجة ذلك عن طريق تحسين واحد كبير حيث يوجد بداخلها اداة اتوماتيكية لطرد الهواء وبذلك يستبعد احتمال اغفال او اهما ل اى شخص لمحبس الهواء ويكون ذلك عن طريق ثرموستات بصمام ويكون الصمام مفتوحا تمام عندما يكون كل شىء بارد بحيث انة عند ادخال البخارللوحدة يخرج الهواء الموجود فى المصيدة بسهولة من خلال الفتحة المخصصة  ثم لاسفل الى الممر الداخلى ثم من المخرج ويضل صمام الهواء مفتوحا فى المصيدة بسهولة من خلال الممر المخصص ثم لاسفل الى الممر الداخلى ثم الى المخرج ويظل صمام الهواء مفتوحا حتى يصل البخار الى المصيدة وبمجرد ان يكون البخار موجودا يتمدد الثرموستات ويدفع الصمام الى داخل مقعدة وبذلك ينغلق امام البخار

مزايا هذا النوع من المصايد

سوف يعمل هذا النوع بكيفية جيدة على حد سواء اذا كان الحمل المتكثف ثقيلا ام خفيفا ولا يحدث اى ارتباك بسبب التغيرات المفاجئة او الكبيرة فى الضغط وبالنسبة لنوعية العوامة والثرموستات لا يمكن تقييد الهواء عند بداية التشغيل نظرا لانة يقوم بتصريف اى يصل الية

ونظرا لان المصيدة تقوم بتصريف المتكثف مباشر ة فانة من افضل انواع المصايد الملائمة لتستخدم فى الاعمال التى يكون فيها معدل سرعة الانتقال الحرارى مرتفعا لكمية سطح التسخين المتوفرة

عيوب هذا النوع من المصايد

ممن الممكن ان يحدث تلف للعوامة الكروية او عنصر الثرموستات بسبب الطرق المائى و العنصر الثرموستاتى بسبب المتكثف الاكا ل

وفى حالة تجهيز المصيدة باداة ثرموستاتية لتحرير الهواء فانة لايجب استخدامها مع البخار المحمص

وهناك عيوب ينطبق ليس فقط على مصايد العوامات الكروية ولكن لاى نوع اخرى من المجموعة الميكانيكية وهو ان يجب التحكم فى مقاس فتحة التصريف عن طريق قدرة العوامة وضغط البخار وحيث ان قدرة العوامة ثابتة لذلك فانة كلما زاد ضغط البخار كلما كانت الفتحة المتوفرة للتصريف اقل وما نعنية هو ان المصايد من النوع  الميكانيكى يجب ان تكون قواعد صمامتها بقاسات مختلفة عند الضغط المختلفة ويكون كل مقاس لقاعدة الصمام او فتحة التصريف ملائما فقط لمدى محدود من الضغط البخار فمثلا لضغوط البخار التى تصل الة 1.50 بار كقراءة مقياس فان فتحة التصريف لقاعدة الصمام سوف تكون اكبر عنها فى مصيدة تعمل عند ضغط يتراوح بين 1.50 و 4.5 بار كقراءة مقياس الذى بدورة سيكون اكبر عنها فى مصيدة تعمل عند ضغوط تتراوح بين 4.5 و 9 بار كقراءة مقياس ويمكن للمصيدة العوامة ان تتلف بسبب التجمد وفى حالة ضرورة تركيبها فى وضع مكشوف فانة يتعين تغليف جسمها على نحو جيد فان ذلك سوف يساعد على منع التجمد مالم تستمرفترة الصقيع لمدة طويلة

نوع  العوامة السائبة

هذا النوع لم يعد يشاهد فى هذة الايام ويدخل المتكثف اى البخار المتكثف من الوحدة الجارى تفريغها عند فتحة الخروج الفتحة السفلية عندما يكون الماء عند ادنى منسوب لة تكون الكرة المجوفة مستقرة عند المصد ومع دخول المزيد من المتكثف يرتفع منسوب المياة ويرفع الكرة معة ويستطيع الماء عندئذ ان ينساب من خلال فتحة الصمام الخاصة بفتحة الخروج وعندم يتوقف  تدفق المتكثف الى المصيدة ينخفض منسوب الماء فى المصيدة و بالتالى ينخفض الكرة معة  و بالتالى ينغلق فتحة خروج المتكثف من البخار

وعند زيادة المتكثف من البخار يعمل على اعادة الكرة مرة اخرى لتطفو تدريجيا بحيث يمكن للماء الخروج من المصيدة تبعا لمعدل التكثف

مزايا هذا النوع

لا يوجد لهذا النوع مزايا واضحة

اما عيوب هذا النوع

فان فتحة الخروج مع فتحة الدخول ويوفر ذلك مانعا لتسريب الماء لا يمكن البخار من خلالة الهروب ولكن يعنى انة عند بداية التشغيل لا يمكن للهواء الخروج ايضا وهذا من عيوب هذا النوع وللتغلب على ذلك يجب تركيب محبس هواء يدوى ويمكن لهذا النوع ان يتاثر بالضربات المطرقية هى اصددام البخار بالعوامة مما يؤدى الى تدمير العوامة

2-    مصيدة بخار ميكانيكية من النوع Inverted bucket

ان هذة المجموعة من مصائد البخار ايضا يعتمد فى الية عملها على الاختلاف بين كثافة البخار وكثافة الرواسب والالية تعتمد على وجود وعاء اى سطل مقلوب داخل المصيدة وعندما تدخل البخار المتكثف الى المصيدة سيعمل وزنها على غطس الوعاء داخل الماء الى اسفل لفتح ماسورة الخروج لتفريغ المتكثف من البخاركما ان تيار البخار سيعمل على دفع الوعاء باتجاة الاعلى عند دخولة الى المصيدة اثر تجمعة تحت الوعاء وبذلك ستنغلق ماسورة الخروج

مزايا هذا النوع

تعد الاجزاء العاملة بالمصيدة بسيطة ولا يوجد بها ما يؤدى الى خلل من الناحية الميكانيكية اذ يمكنها ان تتحمل ظروف الطرق المائى مالم تكن سيئة غير عادية

وتتوفر مصيدة الدلو المقلوب للضغوط المرتفعة والبخار المحمص

عيوب هذا النوع

سوف يقوم هذا النوع بطرد الهواء وهى ميزة ولكن ببطء شديد فقط وهو عيب تذكر ان الهواء الواصل الى الدلو علية ان يجد طريقة للخارج من خلال فتحة صغيرة واذا كانت الفتحة اكبرلتدع الهواء يخرج الهواء يخرج باكثر سرعة فانها ستطرد ايضا البخار باكثر سرعة وحتى اذا كانت اضغر لابطاء مرور البخار فانها سوف تبطىء حتى بمعدل اكبر طرد للهواء

ويجب ان يكون هناك دائما كمية صغيرة من جسم المصيدة لتعمل كمانع تسريب حول شفة الدلو ومن ان تفقد هذا المانع المائى للتسريب البخار

فتحة الخروج ويمكن ان يحدث ذلك عندما يكون هناك انخفاض حاد ومفاجىء فى ضغط البخاروترى ان الانخفاض المفاجىء فى ضغط البخار سوف يؤدى الى اندفاع بعض المتكثف من البخار الموجود فىالمصيدة ليتحول الى بخار وسوف يسمح ذلك بهروب مانع التسريب المائى حول قاعدة الدلو وهكذا يغطس الدلو ويفتح الصمام

واذا كان معدل دخول البخار المتكثف الى المصيدة عندئذ اقل من المعدل الذى عندة يقوم البخار بطردة الى الخارج من خلال الصمام المفتوح فانة لا يوجد حينئذ فرصة لتجميع الماء عند قاع المصيدة واعادة تشكيل مانع التسريب

واذا كان هناك تغير كثير من الضغط خلال عمل معين اثناء استخدام المصيدة ذات الدلو المقلوب فانة من

التعقلل وضع صمام غير مرجع  يسمى ايضا صمام فى اتجاة واحد على خط الداخل فى مقدمة المصيدة وسوف يساعد ذلك على منع فقد مانع التسريب المائى فى المصيدة

ولقد استخدمنا الان تعبير صمام فى اتجاة واحد او صمام غير مرجع وهو شىء صغير بسيط يدع البخار او الماء يمر من خلالة فى اتجاة واحد ولكن عند محاولة الماء او البخار الاندفاع فى الاتجاة الاخر فان الصمام يغلق ويمكن لمصيدة الدلو المقلوب ان تفقد مانع التسرب المائى الخاص بها من خلال العمل الذى يستخدم فى بخار محمص ويرجع ذلك لتاثير درجة الحرارة الزائدة للبخار وايضا يعد وجود الصمام غير المرجع فى مفدمة المصيدة احتياطا يتميز بالحكمة وفى بعض الاحيان يركب صمام غير المرجع بداخل المصيدة من نوع الدلو المقلوب

وعند تركيب المصيدة من هذا النوع فى مكان مكشوف  معرض للهواء قد تتعرض للتجمد وتعانى من التلف فى احوال الطقس القارسة ولكن هذا الامر قد يحدث للانواع الميكانيكية الاخرى من مصايد البخار كما يحدث ايضا  لنوع الدلو المقلوب وعلاج ذلك هو عازل منعطف من المصيدة

3-    مصيدة بخار حرارية سالكنة  ثرموستاتيك

تعتمد هذة المجموعة  من المصائد فى عملها على تحديد حرارة السوائل وان منحنى  عمل البخار المشبع  وتنقسم الى المجموعات الثلاثة التالية

1-    مصيدة بخار ثرموستاتيك من نوع Liquid expansion

طبيعة عمل هذة المصيدة مناسب جدا لتفريغ  التكثيف البارد عند الايقاف المؤقت او وقف عمل المنظومة ويجب الانتباة الى عدم استعمالها فى حال ارتفاع درجة الحرارة الى 100 درجة مئوية هذة المصيدة لها اداء متميز فى تفريغ الهواء عند التشغيل وهذة المصيدة قد لا تتمكن من الاداء المناسب عند التفريغ التكثيف نتجة لارتفاع درجة الحرارة على اثر ازدياد الضغط  وذلك بسبب بنيتها الداخلية ويجب عدم استخدامها مطلقا فى الاستعمالات التى تتطلب الاخذ السريع للماء من منطقة البخار وتعتمد الية عملها على استخدام كبسولة تحتوى على سائل سريع التقلص والتمدد وتقل نقطة غليانة عن الماء

مزايا هذا النوع

سوف تقوم المصيدة اذا لزم الامر بتصريف المتكثف عند درجة حرارة منخفضة جدا وفى تلك المهام التى تستخدم فيها البخار للتسخين والتى لا يلزم فيها تصريف النتكثف بمجرد تكونة فانة يمكن تحقيق وفر فى استهلاك البخار اذا استفدنا على التو من بعض المحتوى الحرارى للماء المشبع فى المتكثف  وايضا من المحتوى الحرارى للتبخر فى البخار عن طريق الضبط السليم للمصيدة يمكن معايرة مقدار الوقت اللازم لا حتجاز المتكثف  قبل تصريفة  ويمكن استخدام المصيدة للبخار المحمص  ولا تاثر المصيدة بالاهتزاز او ضغط البخار او الطرق المائى

عيوب هذا النوع

اذا حدث تغير فى ضغط البخار بالمصيدة لحد كبير وسريع فان العنصر الثرموستاتى لهذا النوع سوف لا يلتقط تغير درجة  الحرارة بسرعة كما يحدث فى عنصر الضغط المتوازن

ويمكن ان يحدث تلف للانبوبة المرنة بالجلبة التى هى بدون حشو بسبب التكثف من البخار الذى يحتوى على مواد اكالة وتميل مصيدة التمدد السائلى الى امتلاء حيز البخار بالماء حيث انها مضبوطة لتطرد الماء عند 100 م او اقل مالم تجهز بفرغ طويل للتبريد

2-    مصيدة بخار ثرموستاتيك من نوع Balanced pressure

تحتوى هذة المصيدة على كبسولة صغيرة فى داخلها سائل تقل نقطة غليا نة عن غليان  الماء فعندم تدخل التكثيف البارد او الهواء الى اخل المصيدة فان الكبسولة تتقلص وتصغر

 

لتنفتح ماسورة الخروج لتسمح بخوج التكثيف عن الناتج عن البخار الى خارج المصيدة وفى حالة دخول البخار تتمد الكبسولة بسبب حرارة البخار فتمنع البخار من الخروج وعند انتقال حرارة المصيدة الى الاجزاء والادوات المحيطة بها ستنخفض درجة حرارة الكبسولة حيث تنفتح ماسورة الخروج

وقد صممت المصيدة بحيث تتاثر بضغط  السوائل ايضا فحين يزداد الضغط ستتغير حرارة عمل المصيدة ايضا وبذلك تتناسق المصيدة مع التغيرات الحاصلة للضغط فى المنظومة وهذة المصائد الصغيرة والخفيفة قادرة على تفريغ كميات كبيرة من التكثيف كما ان لها قابلية على تفريغ الهواء باداء جيد عند تشغيل المنظومة وهذة المصائد لها قابلية على تحمل بخار سوبر هيت لغاية 70 درجة مئوية ونوع صيانتها بسيط جدا ويمكن تبديل الماسورة والكبسولة حتى من غير فصل المصيدة عن المنظومة

مزايا هذا النوع

تكون المصايد بحجم صغير جدا ومع ذلك تجد ان سعتها الاستيعابية للمتكثف كبيرة وعندم تكون المصيدة باردة يكون الصمام مفتوح تماما وهذا يعنى ما يلى

أ – المصيدة قادرة على طرد الهواء بحرية عند بداية التشغيل

ب-  يكون يصريف المتكثف بالمصيدة اكبر عندما تكون كمية المتكثف المراد تصريفها عند اكبر قيمة

ج – لا يتوقع ان يحد ث تجمد بالمصيدة عند التشغيل فى موضع مكشوف مالم تكن هناك ماسورة قائمة فى انبوبة المتكثف بعد المصيدة مما يسمح للماء بالرجوع وملىء المصيدة عند ايقاف البخاربالاضافة الى امكانية طرد الهواء بحرية عند بداية التشغيل فان المصيدة سوف تستمر بطرد اى هواء قد يضل اليها خلال عملية التشغيل

غير انها يسهل عملية صيانتهاوعندما يستلزم الامر تجديد الثرموستاتى ومقعد الصمام

عيوب هذا النوع

ان العنصر الثرموستاتى لكونة مصنوع من مادة مرنة فانة عرضة للتلف بفعل الطرق المائى او المتكثف الذى توجد بة مواد اكالة وبالتالى يجب عدم استخدامة فى اى من هذة الظروف

ويولد البخار المحمص بسبب ارتفاع درجة حرارة العنصر الثرموستاتى ضغطا لا يوازية الضغط المحيط بالعنصر وقد يكون الضغط الزائد ازيد مما يستطيع العنصر ان يتحمل الضغط التصميمى لذلك فى حالة وجود البخار المحمص فى المعدات المراد بصفتها لا تستخدم هذا النوع من المصايد

مصيدة بخار ثرموستاتيك من نوع Bimetallic

-        مصيدة بخار من نوع ثرموديناميك Thermodynamic

-        وسوف نضح فما بعد باقى التفاصيل على باقى انواع المصايد وعيوبها ومميزاتها

-        وايضا سوف نوضح التكاليف والخسارة الناتجة عن تسرب البخار من المصايد التى يتخللها العطل  حسب حجم المصيدة وعددها وفترة العمل لتلك المصايد

-        ( وقل ربى ذدنى علما )صدق اله العظيم