Perangkap Uap Termostatik

Apa yang dimaksud dengan steam trap termostatik? 

Steam trap termostatik adalah steam trap yang bekerja dengan menggunakan konsep perbedaan suhu antara uap dan kondensat dingin dan udara. Pada jenis perangkap ini, uap meningkatkan tekanan dalam elemen termostatik. Hal ini menyebabkan steam trap termostatik menutup. Ketika gas yang tidak dapat dikondensasi dan kondensat di kaki pendingin naik kembali, suhu mulai berkurang dan kontak elemen termostatik membuka katup. Jumlah kondensat yang dicadangkan di depan steam trap termostatik bergantung pada tekanan uap, kondisi beban, dan ukuran pipa. Steam trap termostatik juga digunakan untuk mengalirkan udara dari sistem uap. Saat udara terkumpul, suhu berkurang dan ventilasi udara mengeluarkan udara secara otomatis pada suhu uap yang cukup di bawah suhu uap di seluruh rentang tekanan operasi. Steam trap termostatik dapat tersedia dalam elemen tipe wafer atau bellow tekanan seimbang. Steam traps ini diproduksi dengan menggunakan berbagai bahan seperti baja karbon, baja tahan karat, dan perunggu. Steam trap termostatik digunakan untuk menangani beban kondensat ringan. 

Gambar: Perangkap uap termostatik.

Bagaimana cara kerja steam trap termostatik?

Steam trap termostatik dapat beroperasi dengan menggunakan bellow tekanan seimbang. Dalam hal ini, perangkap mulai bekerja dengan terlebih dahulu mendorong udara dan kondensat mendahului uap melalui perangkap. Elemen termostatik berkontraksi sepenuhnya dan pada saat yang sama, katup tetap terbuka hingga titik ketika uap mendekati perangkap. Ketika suhu dalam steam trap termostatik meningkat, ia segera memanaskan elemen bermuatan yang kemudian meningkatkan tekanan uap di dalamnya. Ketika tekanan dalam elemen seimbang dengan tekanan sistem tubuh perangkap, elemen mengembang dan menutup katup. Ketika suhu bagian dalam perangkap berkurang beberapa derajat lebih rendah dari suhu uap jenuh, bellow elemen berkontraksi oleh tekanan yang tidak seimbang yang membuka katup. 

Cara kerja steam trap termostatik menggunakan bellow tekanan seimbang

Metode pengoperasian steam trap termostatik lainnya adalah operasi wafer tekanan seimbang. Metode ini mirip dengan bellow tekanan seimbang. Wafer sebagian diisi dengan cairan. Ketika suhu di dalam perangkap meningkat, ia memanaskan wafer yang terisi dan dengan demikian meningkatkan tekanan uap di dalamnya. Saat tekanan di dalam wafer menjadi lebih besar dari tekanan uap di sekitarnya, membran wafer didorong ke dudukan katup yang menutup katup. Suhu penurunan yang berasal dari kondensat atau gas yang tidak dapat dikondensasi mendinginkan dan menurunkan tekanan di dalam wafer yang memungkinkan wafer membuka dudukannya. 

Perangkap uap termostatik ekspansi cairan memiliki fitur pelepasan suhu tetap, perangkap ini dapat digunakan sebagai perangkap termostatik saluran pembuangan. Dalam hal ini, saluran keluar selalu mengarah ke atas seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Hal ini membantu meningkatkan pencelupan elemen secara terus menerus dengan minyak. Karena perangkap ini dapat melepaskan pada suhu antara 60 ^oC hingga 100 ^oC hanya dapat terbuka secara normal selama start-up. Pemasangan steam trap termostatik ekspansi cairan dapat dilakukan di samping steam trap utama yang biasanya disalurkan ke saluran balik kondensat. 

Ilustrasi perangkap uap termostatik ekspansi cairan yang sedang digunakan

Perangkap uap termostatik tekanan seimbang 

Steam steam termostatik tekanan seimbang adalah peningkatan dari steam steam termostatik ekspansi cairan. Suhu kerja perangkap ini dipengaruhi oleh tekanan uap di sekitarnya. Perangkap ini beroperasi dengan menggunakan elemen yang berupa kapsul dengan campuran air dan cairan khusus dengan titik didih lebih rendah dari air. Pada saat start-up, kondisi dingin dan kapsul dalam keadaan rileks. Perangkap ini memiliki katup yang terbuka lebar dan lepas dari dudukannya. Hal ini memungkinkan pembuangan udara tanpa batas. Fitur ini merupakan perangkap uap bertekanan seimbang dan menjelaskan mengapa perangkap ini cocok untuk ventilasi udara. 

Perangkap uap termostatik tekanan seimbang dengan kapsul yang dapat diganti.

Ketika kondensat mengalir melalui perangkap ini, panas disalurkan ke cairan yang terkandung di dalam kapsul. Cairan tersebut kemudian menguap sebelum uap mencapai perangkap. Tekanan uap kapsul membuatnya mengembang dan kemudian membuat katup menutup. Panas yang hilang dari perangkap uap termostatik yang seimbang mendinginkan air yang mengelilingi kapsul ini sementara uap mengembun yang menyebabkan kapsul mengembun. Hal ini membuat katup terbuka dan melepaskan kondensat sampai uap mulai lagi dan siklus dimulai lagi. 

Cara kerja perangkap uap termostatik tekanan seimbang

Saat ini, produsen steam trap termostatik tekanan seimbang mendesain perangkap ini menggunakan baja tahan karat. Awalnya, produsen steam trap termostatik menggunakan bahan non-ferrous yang kemudian diketahui rentan terhadap kerusakan water hammer. Penggunaan stainless steel membuat steam trap ini lebih handal dan tahan terhadap kerusakan akibat korosi, superheat, dan water hammer. 

Perangkap uap termostatik bimetalik 

Ini adalah jenis steam trap termostatik yang dibuat dengan menggunakan dua strip logam berbeda yang dilas bersama untuk membentuk satu elemen. Elemen ini dapat membelok jika dipanaskan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. 

Perangkap uap termostatik bimetalik dengan stripnya dipanaskan dan pada suhu normal

Elemen sederhana yang digunakan dalam jenis perangkap ini mempertimbangkan dua faktor utama, yaitu:

• Pengoperasian steam trap termostatik bimetalik ini terjadi pada suhu tertentu yang tidak akan memenuhi persyaratan sistem uap yang bekerja pada suhu dan tekanan yang bervariasi. 
• Satu strip bimetal menghasilkan daya yang kecil. Oleh karena itu, massa yang besar perlu digunakan, sehingga lambat bereaksi terhadap perubahan suhu dalam uap. 

Performa steam trap dapat ditentukan dengan memeriksa responsnya pada kurva saturasi uap. Respons yang sesuai adalah respons yang mengikuti kurva dengan cermat dan tepat di bawahnya. Elemen bimetal dasar akan bereaksi terhadap perubahan suhu secara linier. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, beberapa steam trap termostatik bimetal menggunakan dua daun bimetal yang berbeda dalam satu tumpukan yang beroperasi pada suhu yang berbeda. 

Perangkap uap termostatik bimetal yang lebih baik menggunakan elemen termostatik dari pegas cakram. Elemen ini terdiri dari cakram bimetal. Jika cakram bekerja langsung di antara dudukan katup dan batang katup, maka akan menyebabkan suhu pelepasan kondensat berubah secara linier seiring dengan perubahan tekanan. Ketika mesin cuci pegas dimasukkan di antara ceruk dudukan dan cakram, ini membantu menyerap sebagian pemuaian dari bimetal pada tekanan rendah. Hal ini membantu meningkatkan perubahan suhu yang lebih besar saat tekanan berubah. Bentuk pegas washer lebih disukai dibandingkan pegas koil karena dapat mengembangkan gaya secara eksponensial yang meningkatkan laju dibandingkan dengan laju linier. Efek tersebut dapat terjadi sekitar 1,5 mega Pascal hingga pegas membelok ke bagian bawah ceruk. Hal ini memungkinkan suhu pelepasan kondensat mengikuti kurva saturasi uap dengan lebih akurat. Laju pelepasan juga dapat ditingkatkan dengan penggunaan klak dinamis yang cenderung menciptakan pelepasan ledakan. 

Perangkap uap termostatik bimetalik dengan cakram bimetalik

Aplikasi perangkap uap termostatik 

• Digunakan dalam ceret memasak. 
• Mereka digunakan dalam garis pelacak. 
• Perangkap ini digunakan dalam alat sterilisasi.
• Konvektor, radiator, dan unit pemanas. 
• Mereka digunakan dalam kumparan pemanas. 
• Mereka digunakan dalam evaporator.

Keuntungan dan kerugian dari setiap jenis steam trap termostatik 

Keuntungan dari perangkap uap termostatik ekspansi cairan 

• Jenis perangkap ini dapat disesuaikan untuk mengeluarkan pada suhu rendah sehingga menghasilkan fasilitas pembuangan dingin yang luar biasa. 
• Saat dingin, perangkap uap termostatik ekspansi cairan memberikan pelepasan udara yang sangat baik dan volume kondensat yang tinggi pada beban awal.
• Perangkap uap termostatik ekspansi cair dapat digunakan untuk memulai perangkap pembuangan untuk tekanan rendah dan uap panas berlebih di mana terdapat jaminan kaki pendingin yang panjang untuk membanjiri kondensat pendingin. Ini akan mampu mengatasi kondisi water hammer dan getaran. 

Kerugian dari perangkap uap termostatik ekspansi cairan 

• Dalam perangkap uap termostatik ekspansi cairan, elemen memiliki tabung fleksibel yang dapat dihancurkan jika terjadi kondensat yang terlalu panas atau korosif. 
• Jenis perangkap ini dapat mengeluarkan debit di bawah 100 ^oC atau di bawahnya dan dengan demikian tidak boleh digunakan di area yang membutuhkan pembuangan kondensat segera dari ruang uap. 
• Jika steam trap termostatik ekspansi cairan akan mengalami kondisi beku, maka harus diisolasi dengan baik begitu juga dengan sistem perpipaannya. 
• Jenis perangkap ini tidak akan menawarkan solusi perangkap sendirian, perangkap ini membutuhkan perangkap lain sehingga mereka beroperasi secara paralel. Namun, perangkap ini dapat digunakan dalam kasus-kasus di mana laju aliran awal bukan merupakan faktor utama seperti pada pengurasan kumparan pemanas dalam tangki kecil. 

Keuntungan dari steam trap termostatik tekanan seimbang 

• Steam trap ini berkapasitas besar, ringan, dan berukuran kecil. 
• Jenis steam trap termostatik ini memiliki katup yang terbuka sepenuhnya saat dinyalakan. Hal ini membuatnya mengeluarkan udara dan gas yang tidak dapat dikondensasi dengan bebas. Hal ini memungkinkan pembuangan kondensat maksimum bahkan pada beban terbesar. 
• Steam trap termostatik tekanan seimbang jarang sekali membeku ketika beroperasi dalam posisi terbuka kecuali ketika level pipa kondensat naik setelah steam trap yang menyebabkan air kembali membanjiri steam trap ketika steam dimatikan. 
• Produsen steam trap termostatik tekanan seimbang mendesain perangkap dengan kemampuan untuk secara otomatis menyesuaikan diri dengan berbagai tekanan uap hingga tekanan kerja maksimum. Perangkap ini juga mampu menahan suhu super panas hingga 70 ^oC. 
• Perawatan steam trap termostatik tekanan seimbang itu sederhana. Hal ini karena pelepasan dudukan katup dan kapsul mudah dilakukan dan jika perlu diganti, dapat dilakukan dalam beberapa menit tanpa perlu melepas perangkap dari salurannya. 

Kerugian dari steam trap termostatik tekanan seimbang 

• Jika steam trap termostatik tekanan seimbang terbuat dari bahan non-besi, kemungkinan besar akan terpengaruh oleh water hammer. Untuk memastikan steam trap aman dari water hammer, belilah yang terbuat dari bahan stainless steel. 
• Jenis perangkap ini tidak akan terbuka hingga suhu kondensat turun di bawah suhu uap. Hal ini tidak menguntungkan jika steam trap yang dipilih akan digunakan di mana genangan air pada area uap tidak akan ditoleransi seperti penukar panas, drainase listrik, dan penelusuran kritis. 

Keuntungan dari steam trap termostatik bimetalik

• Didesain dengan bodi yang ringkas untuk kekuatan dan memiliki kapasitas besar untuk kondensat.
• Steam trap termostatik bimetalik memiliki katup yang terbuka lebar saat dingin. Hal ini memberikan kemampuan untuk ventilasi udara dan kapasitas untuk pembuangan kondensat maksimum pada kondisi start-up.
• Kondensat dalam steam trap termostatik bimetalik dapat mengalir dengan bebas dari saluran keluarnya sehingga perangkap ini bebas dari pembekuan saat beroperasi dalam posisi terbuka. Produsen steam trap termostatik bimetalik lainnya mendesain perangkap sedemikian rupa sehingga tidak rusak saat terjadi pembekuan.
• Tahan terhadap palu air, tekanan uap tinggi, dan korosi kondensat.
• Elemen dalam steam trap termostatik bimetalik dapat beroperasi pada rentang tekanan uap yang luas tanpa memerlukan perubahan ukuran katup lubang.
• Jika perangkap ini memiliki katup di sisi bawah dudukan, ia cenderung menahan aliran balik. Namun, jika produsen steam trap termostatik bimetal mengharapkan adanya aliran balik, ia akan menyertakan katup di sisi hilir.
• Kondensat dibuang pada berbagai tingkat suhu di bawah suhu jenuh dan genangan air yang tersedia di area uap dapat ditahan, beberapa entalpi air jenuh dapat dialirkan ke pabrik. Hal ini membantu mengeluarkan energi uap maksimum dari kondensat sebelum dibuang. Dengan demikian, steam traps termostatik bimetalik digunakan dalam jalur pelacak. Pada jalur pelacak, kondensat sering kali dibuang ke limbah.
• Perawatan steam trap termostatik bimetalik lebih mudah karena komponen internal dapat diganti tanpa perlu melepas bodi dari jalurnya.
• Uap flash yang tercipta ketika kondensat dikeluarkan dari tekanan tinggi ke tekanan rendah cenderung menyebabkan peningkatan tekanan balik pada saluran kondensat. Karena adanya kaki pendingin, kondensat menjadi dingin sehingga menghasilkan uap flash yang lebih kecil dalam saluran kondensat. Hal ini membantu menurunkan tekanan balik.

Kerugian dari perangkap uap termostatik bimetalik

• Tidak cocok untuk digunakan di pabrik proses di mana perlu dilakukan pemindahan segera untuk mencapai hasil yang maksimal.
• Beberapa produsen steam trap termostatik bimetalik mendesain perangkap ini dengan kecepatan internal yang rendah yang membuatnya rentan terhadap penyumbatan akibat kotoran di dalam pipa. Untuk membantu mengatasi penyumbatan tersebut, perangkap harus memiliki retakan dinamis yang mengarah pada pelepasan semburan yang terputus-putus yang meningkatkan kemampuan pembersihan sendiri.
• Menanggapi perubahan tekanan atau beban secara perlahan karena elemen bereaksi secara perlahan.

Pemecahan masalah perangkap uap termostatik 

Perangkap uap termostatik tidak mengeluarkan uap 

• Hal ini dapat disebabkan oleh tekanan tinggi yang disebabkan oleh hal-hal berikut: 

• Tekanan yang semula ditentukan salah. Periksa kisaran tekanan yang direkomendasikan. 
• Saluran balik dengan vakum tinggi. Hal ini dapat meningkatkan tekanan diferensial sehingga menyulitkan perangkap untuk bekerja. Periksa nilai vakum yang direkomendasikan. 
• Peningkatan tekanan tanpa lubang yang lebih kecil. Pasang lubang yang lebih kecil. 
• Tekanan pengukur boiler rendah. Tingkatkan tekanan pengukur ketel. 

• Uap atau kondensat tidak masuk ke perangkap uap termostatik

• Katup yang terhubung ke perangkap rusak. Ganti katup seperlunya. 
• Siku atau pipa tersumbat. Lepaskan penyumbatan pada siku atau pipa seperlunya. 
• Diblokir oleh saringan. Membuka blokir saringan. 

• Mekanisme perangkap yang rusak atau aus. 

• Periksa komponen internal yang sudah usang dan ganti seperlunya. 

• Badan perangkap uap termostatik penuh dengan kotoran 

• Bersihkan kotorannya. Selain itu, cobalah memasang saringan di depan perangkap.  

Perangkap uap termostatik kehilangan uap 

• Katup tidak dapat duduk 

• Hal ini mungkin disebabkan oleh komponen yang sudah aus. Periksa komponen yang aus dan ganti seperlunya. 
• Sisik yang tersangkut di lubang. Keluarkan semua material yang tersangkut di lubang. 

Perangkap uap termostatik yang mengalami aliran kontinu 

• Perangkapnya sangat kecil. Gunakan perangkap yang lebih besar. 
• Menggunakan perangkap bertekanan tinggi untuk pekerjaan yang membutuhkan tekanan rendah. periksa persyaratan tekanan perangkap memenuhi pekerjaan yang sedang dilakukan

Ringkasan 

Perangkap uap termostatik adalah perangkap yang beroperasi dengan menggunakan prinsip perbedaan suhu antara uap dan kondensat dingin dan udara. Tekanan uapnya meningkat dalam elemen termostatik. Hal ini membuat perangkap menutup. Untuk membuka perangkap ini, kondensat dan gas yang tidak dapat dikondensasikan di kaki pendingin naik kembali yang mengurangi suhu, dan dengan demikian elemen termostatik berkontraksi sehingga katup terbuka. Ada tiga jenis steam trap termostatik, yaitu steam trap termostatik tekanan seimbang, steam trap termostatik ekspansi cairan, dan steam trap termostatik bimetalik. Masing-masing dari ketiga perangkap ini beroperasi secara tidak acuh sehingga cocok untuk jenis aplikasi tertentu.

Steam trap termostatik dibuat dengan menggunakan berbagai bahan yang kuat dan tahan korosi seperti baja tahan karat, baja karbon, dan perunggu. Perangkap ini digunakan saat menangani beban kondensat ringan. Steam trap termostatik digunakan dalam berbagai aplikasi seperti radiator, alat sterilisasi, jalur pelacak, koil pemanas, evaporator, ceret memasak, dan lain-lain. Steam traps ini menguntungkan dalam banyak dimensi seperti memiliki efisiensi tinggi, perawatan yang mudah, dan pemasangan yang lebih mudah, kemampuan untuk mengeluarkan udara dan gas lainnya yang mengurangi water hammer dan dapat mencapai tingkat debit yang tinggi di antara yang lainnya.