MỤC LỤC
Bạn đã bao giờ gặp phải hiện tượng nhiệt độ giảm đột ngột không rõ nguyên nhân trong các quy trình gia nhiệt bằng hơi, dù hệ thống vẫn hoạt động bình thường? Nguyên nhân có thể là do “khóa hơi” (steam locking) (khi gây ra bởi hơi nước) hoặc “kẹt khí” (air binding) (khi gây ra bởi không khí hoặc khí không ngưng tụ như CO₂).
Dù biện pháp khắc phục hai vấn đề này có thể khác nhau, cơ chế của chúng giống nhau: hơi nước hoặc khí không ngưng tụ đi vào bẫy hơi trước khi nước ngưng tụ kịp thoát ra, khiến van bẫy hơi đóng lại và ngăn cản xả nước ngưng.
Bài viết này tập trung vào khóa hơi. Để tìm hiểu về kẹt khí, vui lòng đọc:
Kẹt Khí (Air Binding)
Nguyên Nhân Gây Khóa Hơi?
Khóa hơi thường không phải do bẫy hơi vì chúng được thiết kế để đóng lại khi hơi nước đi vào. Thay vào đó, cấu hình thiết bị hoặc đường ống xung quanh bẫy hơi mới là nguyên nhân chính.
Khóa hơi không nên bị bỏ qua vì vấn đề có thể trở nên nghiêm trọng hơn theo thời gian. Do khó phát hiện, cần hiểu rõ các cấu hình dễ dẫn đến hiện tượng này.
Nhiệt độ bất thường trong thiết bị gia nhiệt bằng hơi đôi khi xảy ra do khóa hơi, khiến nước ngưng đọng lại trong thiết bị.
Khóa hơi thường xảy ra trong hai trường hợp:
- Cấu hình thiết bị khiến hơi nước bị trộn lẫn với nước ngưng khi xả.
- Cấu hình đường ống khiến hơi di chuyển vào bẫy hơi trước nước ngưng.
- Nếu khóa hơi do hỗn hợp hơi-nước ngưng đi vào bẫy, nên sử dụng bẫy hơi có van “giải phóng khóa” (lock release) hoặc van kim, kết hợp lắp đường bypass để một lượng nhỏ hơi thoát xuống phía sau bẫy.
- Nếu khóa hơi do cấu hình đường ống, cần điều chỉnh đường ống để nước ngưng chảy vào bẫy trước hơi.
Khóa Hơi Do Cấu Hình Thiết Bị
Khi cấu hình thiết bị gây khóa hơi, một giải pháp là xả hỗn hợp hơi-nước ngưng vào bình chứa (như bình flash) trước khi xả qua bẫy hơi. Hơi tách ra sau đó được đưa trở lại bộ trao đổi nhiệt để tái sử dụng.
Tuy nhiên, cách này khó áp dụng với một số thiết bị như máy sấy quay dùng ống xi-phông hoặc cánh gạt để xả nước ngưng. Nếu không thể tái sử dụng hơi, cần biện pháp khác.
Khi dùng ống xi-phông, áp suất hơi đẩy nước ngưng ra khỏi thiết bị, đôi khi khiến hơi bị trộn vào nước ngưng.
Dùng Van Giải Phóng Khóa Hoặc Van Kim
Một giải pháp khác là sử dụng van giải phóng khóa hoặc van kim để xả một phần hơi xuống phía sau bẫy, khắc phục khóa hơi. Nhờ khả năng kiểm soát lượng hơi thoát ra, tổn thất hơi được giảm thiểu.
Van này dùng cơ chế tự động xả khí (như phần tử X trong bẫy hơi) để mở van cưỡng bức, giải phóng hơi ra phía sau bẫy.
Van kim xả hơi ra phía sau bẫy bên trong (nếu bẫy có chức năng xả khí) hoặc bên ngoài thông qua đường bypass.
Lắp đường bypass cho phép hơi đi vòng qua bẫy, khắc phục khóa hơi.
Khóa Hơi Do Cấu Hình Đường Ống
Không nên lắp bẫy hơi ở đỉnh đoạn ống đứng, vì điều này dễ gây khóa hơi.
Cấu hình đường ống có thể khiến hơi bị “khóa” trong bẫy, ngăn cản xả nước ngưng.
Tại Sao Cấu Hình Đường Ống Gây Khóa Hơi?
Dù áp suất thủy tĩnh đủ lớn, nó không thể khắc phục khóa hơi vì:
- Áp suất bên trong bẫy và ống cấp gần như bằng nhau.
- Nước ngưng chỉ được xả khi van mở.
Do hơi (nhẹ hơn) nổi lên trên nước ngưng, nó sẽ vào bẫy trước và đóng van, ngăn nước ngưng thoát ra. Dù tăng áp suất, van vẫn đóng do hơi chặn.
Bẫy bị khóa hơi chỉ mở lại khi hơi bên trong ngưng tụ. Trong thời gian đó, nước ngưng có thể ứ đọng trong đường ống và thiết bị. Nếu không khắc phục, hiện tượng này sẽ lặp lại mỗi chu kỳ xả.
Tại Sao Khóa Hơi Không Xảy Ra Ở Phía Xả Của Bẫy?
Hơi flash ở đầu ra bẫy có thể bay lên đỉnh ống đứng, nhưng không có bẫy nào phía sau nên hơi thoát ra dễ dàng.
Điều này cũng đúng với đường ống nối vào bình chứa hở/kín, vì chúng cần chênh lệch áp suất âm để hoạt động, giúp hơi và nước ngưng chảy trơn tru.
Chênh lệch áp suất ở đầu ra bẫy cho phép hơi và nước ngưng thoát tự do.
Các Vấn Đề Khác Với Đường Ống
Khóa hơi không chỉ xảy ra ở đoạn ống đứng, mà còn do:
- Ống nghiêng hoặc cong do không được đỡ.
- Ống hẹp quá dài trước bẫy, khiến hơi bị kẹt.
Đường cong khiến hơi bị giữ lại, làm chậm xả nước ngưng.
Ống hẹp khiến hơi bị kẹt trong bẫy, làm chậm xả nước ngưng.
Lưu Ý Thêm
- “Kẹt khí” (air binding) tương tự khóa hơi nhưng do không khí gây ra, thường cần ống cân bằng để khắc phục.
- “Bẫy nhóm” (group trapping) cũng có thể gây vấn đề tương tự. Đọc thêm: Bẫy Nhóm (Group Trapping)
Nguồn: TLV
Người dịch: Thanh Dương
các bài viết khác
Gia Nhiệt bằng Hơi Nước
Hiện Tượng Khóa Hơi (Steam Locking)
Hệ thống gia nhiệt hơi chân không: Giải pháp tối ưu cho nhiệt độ thấp
Các loại hơi nước
Làm mát chân không: Nguyên lý và Ứng dụng trong Công Nghiệp
Stall là gì?
Kiểm soát nhiệt độ: Những vấn đề thường gặp và Giải pháp hiệu quả trong ứng dụng nhiệt hơi
Tổng quan về Sản xuất hơi nước