Các loại bẫy hơi công nghiệp phổ biến và cách lựa chọn

9 Tháng 11, 2021 [post_view]

Bẫy hơi (steam trap) là van tự động xả nước ngưng và khí không ngưng mà giữ hơi lại trong hệ thống. Có ba nhóm chính: cơ học, nhiệt động và nhiệt tĩnh. Cao Phong tóm tắt từng loại và vị trí nên lắp trong bảng dưới đây.

Các loại bẫy hơi và vị trí nên dùng
Loại bẫy hơi	Nguyên lý	Nên dùng cho	Lưu ý
Phao (cơ học)	Nước ngưng nâng phao, mở lỗ xả	Thiết bị trao đổi nhiệt, nồi nấu, máy sấy, tải thay đổi	Xả liên tục, phải đúng dải áp, sợ đóng băng
Gầu đảo (cơ học)	Hơi làm gầu nổi đóng van, nước ngưng đầy thì gầu chìm	Nơi có búa nước, áp cao	Xả gián đoạn, xả khí chậm
Đồng tiền (nhiệt động)	Hơi tốc độ cao dưới đĩa làm đĩa đóng	Đường hơi chính, hơi áp cao, lắp ngoài trời	Cần áp vào từ khoảng 0,25 bar g, áp sau không quá 80 % áp trước
Nhiệt tĩnh (lưỡng kim, áp cân bằng)	Phần tử giãn nở theo nhiệt độ	Đường hơi kèm (tracing), xả khí	Giữ nước ngưng lại, không bọc bảo ôn

Bài viết các loại bẫy hơi này giải thích bẫy hơi là gì, vì sao phải lắp bẫy hơi, cách phân loại và các ứng dụng thường gặp.

Định nghĩa bẫy hơi là gì?

Bẫy hơi tên tiếng Anh là Steam Trap, thường được biết đến với tên gọi khác là cốc ngưng hơi hoặc cóc xả hơi. Bẫy hơi là một loại van tự động dùng để xả nước ngưng và khí không ngưng ra khỏi đường hơi mà giữ hơi lại, tránh thất thoát hơi nước ra ngoài.

Các loại bẫy hơi thường gặp: bẫy hơi phao, đồng tiền, gầu ngược — Các loại bẫy hơi thường gặp: bẫy hơi phao, bẫy hơi đồng tiền, bẫy hơi gầu ngược

Trong các ngành công nghiệp, hơi nước được dùng để gia nhiệt hoặc cung cấp năng lượng cơ học, vì vậy để tránh lãng phí hơi nước và sử dụng hơi nước hiệu quả người ta thường dùng bẫy hơi.

Tại sao lại phải lắp bẫy hơi – Bẫy hơi dùng để làm gì?

Hơi nước được hình thành khi nước bốc hơi tạo thành khí. Để quá trình hóa hơi xảy ra, các phân tử nước phải được cung cấp đủ năng lượng mà các liên kết giữa các phân tử (liên kết hydro, v.v.) bị phá vỡ. Năng lượng này được cung cấp để chuyển đổi chất lỏng thành chất khí được gọi là ‘nhiệt ẩn’. Các quy trình gia nhiệt dựa trên hơi nước sử dụng nhiệt ẩn và truyền nó sang một hệ thống nhất định. Khi công việc hoàn thành hơi nước bị mất nhiệt ban đầu xảy ra hiện tượng ngưng tụ. Khi bị ngưng tụ thì sẽ mất đi tính năng tải nhiệt và năng lượng của dạng hơi nước. Do đó, hiệu suất của việc sưởi ấm sẽ bị ảnh hưởng nếu hơi nước ngưng tụ không được loại bỏ sớm khỏi đường ống.

Dùng van tay để xả nước ngưng có được hay không?

Trong điều kiện thông thường việc sử dụng van tay để xả nước ngưng trong hệ thống xét về lý thuyết là đúng nhưng trong thực tế bạn không thể xác định được lượng nước ngưng cụ thể trong đường ống ở mỗi thời điểm khác nhau vì lượng nước ngưng dao động khác nhau như khi khởi động khác với khi vận hành thông thường, sự thay đổi tải cũng làm dao động lượng nước ngưng trong ống, ngoài ra lượng nước ngưng trong ống cũng phụ thuộc nhiều vào điều kiện nhiệt độ và áp suất bên ngoài đường ống..Một yếu tố nữa mà van tay không thể thay thế bẫy hơi nữa là van tay khi xả nước ngưng thì đồng thời hơi nước cũng bị thoát ra ngoài nên ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng gây tốn kém, và thêm nữa bẫy hơi hoàn toàn tự động nên không tốn công người vận hành.

Bẫy hơi có nhiều loại khác nhau

Nhiều cơ chế Steam Trap được phát triển (dựa vào nguyên lý hoạt động) để tự động xả nước ngưng và không khí trong ống không phải hơi nước. Các cơ chế chủ yếu dựa vào sự khác nhau về nhiệt độ, trọng lượng riêng và áp suất của nước, khí, hơi nước để tạo thành các loại bẫy hơi khác nhau, mỗi loại bẫy hơi đều có ưu điểm và ứng dụng riêng Sau đây là các loại bẫy hơi thông dụng, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng khác nhau của các loại bẫy hơi thông dụng được sử dụng trong công nghiệp

Các loại bẫy hơi

Bẫy hơi (Steam Trap) là sản phẩm với nhiều ứng dụng và vị trí lắp đặt khác nhau. Trên thực tế, dựa vào từng ứng dụng mà nhà sản xuất sẽ sản xuất theo nhu cầu thực tế mà người sử dụng mong muốn.

Bẫy hơi được chia làm 3 loại chính dựa vào nguyên lý hoạt động:

Bẫy hơi nhiệt động

Có hai loại bẫy hơi nhiệt động: Bẫy hơi đồng tiền và bẫy hơi piston. Bẫy hơi nhiệt động hoạt động nhờ sử dụng sự khác biệt về tốc độ giữa hơi nước chuyển động nhanh và nước ngưng chuyển động chậm hơn.

Bẫy hơi nhiệt tĩnh

Bao gồm bi-kim loại, áp suất cân bằng và bẫy nhiệt giãn nở. Bẫy nhiệt hoạt động bằng cách sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước ngưng với nhiệt độ hơi nước và nước ngưng làm mát phụ (hoặc không khí ở nhiệt độ thấp)

Bẫy hơi cơ

Bẫy hơi cơ học gồm bẫy hơi phao tự do, bẫy phao đòn bẫy và bẫy gầu ngược. Bẫy hơi cơ hoạt động dựa trên sự khác nhau về tỷ trọng giữa hơi nước (hoặc không khí) và nước ngưng.

Ứng dụng của các loại bẫy hơi

Bẫy hơi phao tự do thường được ưu tiên để chọn cho các ứng dụng tách nước ngưng khỏi hệ thống thiết bị sử dụng hơi nước, ống dẫn hơi nóng, các hệ thống điều khiển và theo dõi nhiệt độ cao. Bẫy hơi phao tự do có thể xả nước ngưng tức thời khi nước ngưng đi vào thân bẫy, do đó nó ngăn ngừa sự tích tụ nước ngưng và giảm hiện tượng búa nước trong đường ống phân phối hơi.Làm tăng hiệu quả hoạt động của thiết bị bằng cách loại bỏ nước làm hơi tiếp xúc hoàn toàn với diện tích bề mặt của thiết bị truyền nhiệt. Ngoài ra bẫy hơi phao tự do có hiệu suất cao nhờ có lớp gioăng bao phủ quanh lỗ xả ngăn cho hơi nước thoát khỏi thân bẫy.

Bẫy hơi gầu ngược có một lỗ thoát nhỏ bên trong để xả nước ngưng và không khí theo từng chu kỳ, lỗ thoát đủ nhỏ để tránh mất nhiều hơi, tuy nhiên bẫy hơi loại này chỉ loại bỏ được một lượng không khí hạn chế, việc này có thể cản trở hệ thống khởi động hoặc truyền nhiệt trên thiết bị. Ngoài ra hoạt động không liên tục của bẫy hơi gầu ngược khiến nó xả nước ít hơn bẫy phao tự do.Bẫy hơi phao đòn bẫy hoạt động khi lượng nước ngưng tích đủ lớn bên trong thân van làm nổi phao, phao nổi kéo theo cái lá ở cửa xả được kéo lên và xả nước ngưng ra ngoài, theo nguyên lý như vậy nên nó được gọi là bẫy hơi phao đòn bẫy.

Do cần tích đủ lượng nước ngưng để làm nổi phao nên bẫy hơi này xả không liên tục, khác với bẫy hơi phao tự do.

Xem clip về Bẫy hơi phao Hels HSK 20F – Thổ Nhĩ Kỳ

Bẫy hơi phao tự do xả nước ngưng liên tục nên hợp với thiết bị có tải thay đổi. Lắp ngoài trời ở nơi có thể đóng băng thì bẫy phao dễ nứt thân, cần bảo ôn hoặc chọn loại khác. Chọn giữa hai kiểu phổ biến nhất, xem bài bẫy hơi đồng tiền và bẫy hơi phao khác nhau thế nào.

Các ứng dụng phù hợp với bẫy hơi loại đĩa (bẫy hơi đồng tiền)

Bẫy hơi kiểu đĩa nhỏ gọn và phù hợp với dải áp suất rộng. Chúng thường được sử dụng xả nước ngưng cục bộ trên đường hơi chính hoặc ứng dụng ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, bẫy hơi phao tiết kiệm năng lượng hơn và bền hơn trong cùng một ứng dụng, do đó, bẫy đĩa thường được khuyến khích là lựa chọn thứ hai trong các ứng dụng đó.

Tuy nhiên, có một số ứng dụng trong đó bẫy đĩa được ưu tiên hơn, tiêu biểu là xả nước ngưng cục bộ trên đường hơi chính và các ứng dụng áp cao, vì bẫy đĩa nhỏ gọn và thường chịu áp cao hơn bẫy phao.

Ngoài ra, các nơi có nguy cơ đóng băng đôi khi sử dụng bẫy kiểu đĩa. Những cái bẫy dạng đĩa đó được lắp đặt ở vị trí thẳng đứng, vì nước ngưng không nằm bên trong thân bẫy hơi khi được lắp đặt ở vị trí này, do đó bẫy không có khả năng đóng băng. Tuy nhiên, kiểu cài đặt này có thể rút ngắn tuổi thọ bẫy đĩa đáng kể.

Lưu ý rằng nếu bẫy hơi có nguy cơ bị đóng băng, thì vấn đề nghiêm trọng hơn là thường thì chính đường ống cũng có thể đóng băng. Để giảm thiểu thiệt hại cho việc này thì nên đảm bảo hệ thống đường ống hơi không được tích tụ nước ngưng ở mọi thời điểm.

Các ứng dụng của bẫy hơi loại nhiệt tĩnh

Thông thường bẫy hơi phao được sử dụng để loại bỏ nước ngưng khỏi thiết bị sử dụng hơi, đường phân phối hơi. Tuy nhiên, đối với các lưu chất cần được giữ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của hơi nước thì bẫy hơi nhiệt tĩnh này rất hữu ích, vì các bẫy này giữ nước ngưng lại đến khi nguội bớt rồi mới xả.

Trên đường hơi kèm (steam tracing), bẫy nhiệt tĩnh tận dụng được nhiệt hiện của nước ngưng để truyền vào sản phẩm, nhờ đó tiết kiệm năng lượng.

Kinh nghiệm chọn và lắp bẫy hơi

Chọn bẫy hơi theo lượng nước ngưng (kg/h) và chênh áp, không theo cỡ ống. Lúc khởi động, nước ngưng gấp 2–3 lần bình thường.
Chênh áp bằng áp trước bẫy trừ áp sau bẫy. Xả ra ngoài trời thì áp sau bẫy bằng 0 bar g; nâng nước ngưng lên cao thì cứ 1 m tính thêm khoảng 0,1 bar áp ngược và lắp van một chiều sau bẫy.
Áp làm việc tối đa của bẫy phải từ áp hơi trở lên, nhiệt định mức từ nhiệt hơi bão hoà trở lên (8 bar g khoảng 175 °C, 10 bar g khoảng 184 °C).
Van chặn trên đường hơi không dùng van bướm; dùng van cầu hoặc van bi chịu nhiệt.
Kính quan sát sau bẫy phải là loại cho hơi. Loại cho nước chỉ khoảng 7 bar, 100 °C, không lắp trên đường hơi.
Lắp bẫy ở điểm thấp, đúng mũi tên trên thân. Mỗi thiết bị dùng hơi nên có một bẫy riêng.
Kiểm bẫy phải kết hợp nhiệt độ và tiếng hoặc siêu âm: đo nhiệt chỉ phát hiện bẫy tắc, không phân biệt được rò hơi với nước ngưng.

Câu hỏi thường gặp

Bẫy hơi dùng để làm gì?

Bẫy hơi xả nước ngưng và khí không ngưng ra khỏi đường hơi, đồng thời giữ hơi lại. Nước ngưng đọng làm giảm truyền nhiệt và gây búa nước; khí không ngưng gây ăn mòn.

Đường hơi chính nên dùng loại bẫy hơi nào?

Thường dùng bẫy đồng tiền vì nhỏ, bền, chịu được áp cao và lắp ngoài trời được. Thiết bị trao đổi nhiệt, nồi nấu, máy sấy thì dùng bẫy phao để xả liên tục.

Làm sao biết bẫy hơi bị hỏng?

Bẫy nguội, thiết bị chậm nóng, có búa nước là dấu hiệu bẫy tắc. Luồng hơi xả mạnh, liên tục là bẫy lọt hơi. Nên nhìn đầu xả hoặc kính quan sát, kết hợp đo nhiệt và nghe tiếng.