Trappola termodinamica per vapore

Che cos'è una trappola per vapore termodinamica?

Una trappola per vapore termodinamica è costituita da una parte mobile. Questa parte è un disco in acciaio inossidabile che funge da valvola. Questa trappola per vapore funziona grazie all'effetto dinamico del vapore flash. La trappola per vapore termodinamica ha un design semplice ed è adatta per applicazioni a media e alta pressione. Questa trappola per vapore è piccola, priva di effetti di colpo d'ariete e può essere installata in qualsiasi posizione, sia verticale che orizzontale. I produttori di trappole termodinamiche progettano la trappola con un design compatto e versatile per un'ampia gamma di pressioni. Queste caratteristiche hanno fatto sì che le trappole termodinamiche siano preferite per un ampio uso in applicazioni di tracciatura, processi leggeri specifici e vapore a goccia.

Figura: Trappola a vapore termodinamica.

Come funziona una trappola per vapore termodinamica?

I due tipi principali di trappole per vapore termodinamiche sono le trappole per vapore termodinamiche a disco e le trappole per vapore termodinamiche a impulso. La trappola a disco ha una valvola che si apre e si chiude in base alle variazioni di forza che avvengono su una valvola a disco piatto. Per la trappola a impulsi, il movimento del disco del pistone viene utilizzato per controllare il flusso. La trappola termodinamica a impulsi può essere regolata per aumentare o ridurre il flusso. Entrambi i tipi di trappola per vapore termodinamica espellono la condensa in modo intermittente. 

Funzionamento delle trappole per vapore termodinamiche a disco e a impulso

Tipi di trappola per vapore termodinamica

Esistono due tipi di trappole per vapore termodinamiche: la trappola per vapore a disco e la trappola per vapore a impulsi. Tra queste due trappole, la più comune è quella a disco. La trappola a impulsi non è comune perché tende a perdere vapore e può fallire in presenza di una piccola quantità di sporco che intasa il canale pilota. 

Apertura e chiusura della valvola a disco in una trappola per vapore a disco termodinamica

Quando il vapore si muove ad alta velocità sotto il disco della valvola, provoca una diminuzione della pressione sotto la valvola. Questo fa sì che il disco venga forzato sulla sede della valvola a causa della grande pressione nella camera e la valvola viene chiusa. In una trappola per vapore a disco termodinamico, il vapore controllato può essere vapore vivo o vapore flash. Quando la condensa entra nella trappola di vapore e cambia fase a causa della riduzione della pressione, si parla di vapore istantaneo. Quando il carico di condensa è molto ridotto o se il progetto della trappola è abbastanza compromesso da non proteggere dalla perdita di vapore, si parla di vapore vivo. I produttori di trappole per vapore a disco termodinamico tendono a utilizzare il design migliore per eliminare o ridurre al minimo l'uso del vapore vivo, in modo che la trappola possa funzionare con l'uso del vapore, ove possibile. Il vapore di controllo della camera di pressione esercita una forza verso il basso sulla superficie superiore del disco della valvola che è uguale al prodotto della pressione e dell'area (pressione*area). Sul lato inferiore del disco della valvola, il vapore controllato fa sì che la pressione si riduca sotto il disco a causa della sua elevata velocità (per il principio di Bernoulli, l'aumento della velocità comporta una riduzione della pressione). I produttori di trappole a disco termodinamico progettano la trappola in modo da chiudere la condensa in prossimità della temperatura del vapore. Ciò avviene quando la condensa accumulata viene scaricata. Quando la forza di chiusura è sufficientemente elevata da superare la forza di apertura, la valvola si chiude. 

Funzionamento di una trappola per vapore a disco termodinamico

Trappola per vapore a impulso termodinamico 

La trappola per vapore a impulsi termodinamici è una trappola per vapore che non può fornire una chiusura ermetica. Per questo motivo, il suo uso è limitato rispetto alla trappola per vapore a disco termodinamico comunemente in commercio. 

Come funziona una trappola per vapore a impulso termodinamico? 

1. La trappola per vapore a impulso termodinamico è costituita da un pistone cavo. Il pistone è associato a un disco che lavora in un pistone conico che funge da guida. 
2. Durante l'avvio di questa trappola, la valvola principale si posiziona sulla sua sede. Questo fa sì che si crei un passaggio di flusso attraverso il gioco del pistone e del cilindro e un foro nella sezione superiore del pistone. 
3. Quando la condensa e il flusso d'aria aumentano, esercitano una forza sul disco del pistone che fa sollevare la valvola principale dalla sua sede, aumentando il flusso. 
4. L'altra parte della condensa fluisce attraverso la fessura del disco e del pistone, passando per il punto E e allontanandosi attraverso l'uscita. 
5. Mentre la condensa si avvicina alla temperatura del vapore, una parte di essa si trasforma in vapore mentre passa attraverso la fessura. 
6. Questo viene sfiatato attraverso il foro al punto F, ma crea una pressione intermedia sopra il pistone. Ciò contribuisce a posizionare efficacemente la valvola principale in modo che possa soddisfare il carico. 
7. La trappola può essere modificata spostando il punto B del pistone rispetto alla sede della trappola. Tuttavia, la trappola può essere influenzata dalla contropressione.     

Trappola per vapore a disco termodinamico 

Una trappola per vapore a disco termodinamico ha un flusso di condensa controllato da un disco di valvola che si apre e si chiude contro una sede. In questa trappola, il disco della valvola è staccato dalle altre parti della trappola e si trova sulla parte superiore della sede. La sede della valvola è composta da due anelli: l'anello interno e l'anello esterno. L'anello interno serve a separare il foro di ingresso del fluido dal foro di uscita. In questo modo si evita il cortocircuito del vapore verso l'uscita. La fuoriuscita di vapore dalla camera di pressione attraverso il disco verso la sezione di uscita è controllata dall'anello esterno. 

Come funziona una trappola per vapore a disco termodinamico? 

Questo tipo di trappola ha caratteristiche di funzionamento irregolari e cicliche. Un meccanismo a valvola, composto da anelli di sede e da un disco, si apre per espellere la condensa per alcuni secondi, dopodiché si chiude per un tempo più lungo fino all'inizio di un nuovo ciclo di scarico. L'azione di apertura e chiusura deriva dalla differenza di forza che agisce sulla parte inferiore e superiore del disco della valvola. Le forze che agiscono dipendono principalmente dalle variazioni di pressione e di energia cinetica per i fluidi generali coinvolti che sono condensa, aria e vapore. Durante l'avvio, i fluidi in arrivo (aria, condensa o vapore) esercitano una forza di sollevamento/apertura sul lato inferiore del disco della valvola. Ciò provoca il sollevamento e l'apertura della valvola. In questo modo, la condensa può fluire. In posizione aperta, due forze primarie agiscono sulla valvola a disco: una forza dovuta alla pressione del vapore sulla sezione superiore del disco e una forza dovuta al vapore sotto il disco. Il vapore che agisce per aprire e chiudere la valvola a disco è chiamato vapore di controllo.

Vantaggi delle trappole a vapore termodinamiche

Vantaggi della trappola per vapore a disco termodinamica 

• Questo tipo di trappola per vapore può funzionare in tutta la sua gamma di funzionamento senza la necessità di regolare o cambiare i suoi componenti interni. 
• Design leggero, compatto e semplice e la capacità di accogliere una grande quantità di condensa grazie alle ampie aperture. 
• Funzionano con vapore surriscaldato e ad alta pressione e non vengono danneggiati da vibrazioni o colpi d'ariete. 
• Utilizzando materiali ferrosi come l'acciaio inossidabile, noto per l'alta resistenza e l'elevata resistenza alla corrosione. 
• Sono resistenti al congelamento della condensa e raramente si verificano congelamenti una volta installati con un disco in posizione verticale, poiché scaricano liberamente nell'atmosfera. 
• La parte mobile è costituita esclusivamente da un disco, il che rende la manutenzione di questa trappola molto semplice, in quanto può essere effettuata senza rimuovere la trappola dalla sua linea, ma piuttosto rimuovendo il tappo superiore che è fissato da filetti o bulloni. 
• Suono di scatto quando si aprono e si chiudono. Questo aiuta a testare la trappola prima.

Svantaggi della trappola per vapore a disco termodinamica 

• Per chiudere il disco di questa trappola per vapore è necessario che la pressione sotto il disco si abbassi. Ciò è possibile solo quando la velocità del flusso sotto la valvola a disco è elevata. A una velocità superiore, sarà necessaria una pressione differenziale più elevata. Pertanto, la trappola per vapore a disco termodinamico non funziona bene quando la pressione differenziale è molto bassa. 
• Espellere grandi quantità d'aria durante l'avviamento quando la pressione in ingresso si accumula lentamente. Tuttavia, se la pressione si accumula rapidamente, l'aria ad alta velocità chiuderà il sifone rendendolo a tenuta d'aria. Lo stesso accadrà se si utilizza il vapore. 
• Tende a essere rumorosa, il che ne limita l'uso in alcune aree, come la sala operatoria o l'esterno del reparto ospedaliero. Se è necessario utilizzare una trappola per vapore a disco termodinamico, sarà necessario un diffusore per ridurre il rumore durante lo scarico.  
• La progettazione di una trappola per vapore a disco termodinamico sovradimensionata tende ad aumentare il tempo di completamento di un ciclo, causando una maggiore usura della trappola. 

Vantaggi della trappola per vapore a impulsi termodinamici 

• Elevata capacità di gestire la condensa delle loro dimensioni. 
• Queste trappole per vapore sono in grado di sfiatare l'aria senza essere legate all'aria. 
• Possono essere utilizzati in applicazioni di vapore surriscaldato e ad alta pressione. 
• Può funzionare su un'ampia gamma di pressioni senza dover cambiare le dimensioni della valvola. 

Svantaggi della trappola per vapore a impulsi termodinamica 

• Non sono in grado di fornire una chiusura ermetica e soffiano vapore anche con un carico molto leggero. 
• Non può funzionare con una contropressione superiore a 40% della pressione in ingresso.
• Le trappole per vapore a impulsi termodinamici vengono facilmente intaccate dalla sporcizia perché lo spazio tra il cilindro e il pistone è molto ridotto. 
• Le pulsazioni di queste trappole per vapore causano rumore, danni meccanici e colpi d'ariete.

Applicazioni della trappola a vapore termodinamica 

• Applicazioni a goccia. Le trappole per vapore termodinamiche sono ampiamente utilizzate per rimuovere la condensa che si forma nelle linee di vapore dopo che il vapore perde la sua energia termica. Queste trappole sono ampiamente utilizzate nelle applicazioni a goccia grazie alle loro prese d'aria nella tubazione che rimuovono l'aria dal sistema di tubazioni. 
• Temperature elevate o drenaggio della rete di vapore nello scarico del tracciante. 
• Applicazione di processo. Le trappole per vapore termodinamiche sono utilizzate nei processi di trasferimento del calore, ad esempio negli scambiatori di calore o nei radiatori, per rimuovere sia l'aria che la condensa. 

Risoluzione dei problemi della trappola a vapore termodinamica 

Quando una trappola è fredda e non c'è scarico 

• Pressione molto alta 

• L'orifizio si è allargato a causa dell'usura. Sostituire la valvola. 
• Valvola di riduzione fuori servizio. Mettere in ordine la valvola. 
• Manometro malfunzionante. Ridurre la pressione del manometro. 
• La linea di ritorno ha un vuoto molto elevato. Controllare la pressione del vuoto come raccomandato. 

• Zero vapore o condensa in arrivo alla trappola termodinamica per il vapore 

• La tubazione è ostruita. Rimuovere i materiali bloccanti. 
• La valvola a monte della trappola per il vapore è guasta. Sostituire la valvola. 
• Filtro bloccato. Rimuovere la sporcizia o il materiale intasato nel filtro. 

• Il meccanismo interno della trappola ha un difetto

• Sostituire il componente interno rotto della trappola per vapore termodinamico. 

• Il corpo della trappola è riempito di materiali non necessari 

• Controllare e rimuovere lo sporco o qualsiasi materiale non necessario nella trappola. 
• Installare il filtro prima di utilizzare il sifone. 
• Se necessario, pulire il filtro del sifone

Quando una trappola è calda e non c'è scarico 

• La condensa non arriva al sifone 

• La valvola di by-pass della trappola del vapore Thermodynamics perde. Controllare la valvola e ripararla.
• Il tubo del sifone è rotto. Sostituire il tubo rotto. 
• Il vuoto dello scaldabagno blocca il drenaggio. È necessario installare un rompivuoto tra il sifone e lo scambiatore di calore. 

La trappola termodinamica per il vapore è calda e sta perdendo vapore

• La valvola non è in sede 

• Le parti della valvola sono usurate. Sostituire la valvola.
• Un po' di sporco è rimasto incastrato nell'orifizio. Rimuovere lo sporco. 

Trappola termodinamica per vapore a flusso continuo 

• Le dimensioni della trappola sono molto ridotte

• Utilizzare una trappola più grande o impiegare più trappole in linea. 

Sintesi 

Una trappola per vapore termodinamica è una trappola a squadra versatile e compatta destinata a un'ampia gamma di applicazioni a pressione. Queste trappole hanno un design semplice e possono funzionare sia in posizione verticale che orizzontale. Queste caratteristiche rendono le trappole per vapore termodinamiche più comuni per l'uso in diverse applicazioni, come ad esempio la tracciatura e altre applicazioni di processo leggere. Due tipi di trappole per vapore termodinamiche sono la trappola per vapore termodinamica a disco e la trappola per vapore termodinamica a impulsi. Tra i due tipi, quello a disco è il più utilizzato perché il tipo a impulsi tende a perdere vapore pilota e può fallire anche quando si lavora su una quantità minima di sporco. 

Nella trappola per vapore a disco termodinamico, il flusso di condensa è controllato da una valvola a disco che si apre e si chiude contro una sede. Questa valvola è staccata dalle altre parti della trappola e poggia sulla sede della valvola. Durante l'avvio di una trappola per vapore a impulsi termodinamici, la valvola appoggiata sulla sede lascia il passaggio del flusso attraverso il gioco tra cilindro e pistone. Quando il flusso di condensa e aria aumenta, la valvola si solleva e il flusso aumenta. Queste trappole per vapore termodinamiche sono utilizzate in varie applicazioni, come lo scarico dei traccianti, il drenaggio delle gocce e le applicazioni di processo. Le trappole per vapore termodinamiche hanno caratteristiche eccellenti che conferiscono loro diversi vantaggi rispetto ad altre trappole, come la capacità di gestire flussi elevati, la capacità di lavorare in condizioni di surriscaldamento e alta pressione, la capacità di gestire lo sfiato dell'aria, la possibilità di lavorare in un'ampia gamma di pressioni, ecc.