Loại bỏ không khí khỏi thiết bị sử dụng hơi

Như đã đề cập trong bài viết về Hiện tượng không đạt nhiệt độ do lẫn không khí, việc loại bỏ không khí khỏi thiết bị hơi là rất quan trọng để sử dụng hơi nước hiệu quả. Bài viết sau đây sẽ giải thích mối quan hệ giữa khối lượng riêng của không khí và hơi nước, sau đó thảo luận cách điều này ảnh hưởng đến vị trí đặt van xả khí trong thiết bị sử dụng hơi.

Không khí và hơi nước, cái nào nặng hơn?

• Khối lượng phân tử trung bình của không khí là 29, nghĩa là 1 mol không khí nặng 29 gam.
• Khối lượng phân tử của hơi nước (H₂O) là 18, nghĩa là 1 mol hơi nước nặng 18 gam.

Do đó, trong điều kiện tiêu chuẩn¹, 1 mol hơi nước nhẹ hơn 1 mol không khí. Tuy nhiên, điều kiện hoạt động thực tế không chỉ giới hạn ở điều kiện tiêu chuẩn.

Khối lượng riêng của hơi nước và không khí thay đổi đáng kể tùy thuộc vào các yếu tố sau:

• Tỷ lệ hơi nước : không khí
• Áp suất
• Nhiệt độ

Ví dụ, như biểu đồ trên cho thấy, không khí nặng hơn hơi nước ở nhiệt độ dưới 162°C (324°F), nhưng nhẹ hơn hơi nước ở nhiệt độ cao hơn. Tuy nhiên, ở áp suất 2.0 MPaG (290 psig), mối quan hệ giữa khối lượng riêng của hơi nước và không khí thay đổi ở 188°C (370°F). Khối lượng riêng của hơi nước và không khí rõ ràng thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của hỗn hợp.

Khi thiết lập hệ thống xả khí đúng cách, cần lưu ý rằng van xả khí không thể chỉ đơn giản lắp ở đỉnh hoặc đáy thiết bị do sự thay đổi khối lượng riêng của hơi nước và không khí. Do đó, việc xả khí hiệu quả có thể yêu cầu nhiều hơn một van xả khí tùy thuộc vào cấu hình thiết bị.

Nên loại bỏ không khí từ vị trí nào trên thiết bị?

Trong thiết bị sử dụng hơi, không khí trong khoang hơi sẽ bị đẩy ra theo dòng hơi khi khởi động. Vì quá trình gia nhiệt bắt đầu khi hơi đi vào thiết bị, nên việc xả hết không khí vào thời điểm này là rất quan trọng.

Đối với cấu hình khoang hơi đơn giản (như minh họa trong hình động bên dưới), một bẫy hơi có chức năng xả khí tự động thường đủ để xả không khí.

Tuy nhiên, cần đặc biệt chú ý với các thiết bị có cấu trúc khoang hơi phức tạp hoặc sử dụng ống siphon, vì không khí có xu hướng tích tụ trong các loại thiết bị này ngay cả khi sử dụng bẫy hơi có chức năng xả khí tự động.

Trong những trường hợp này, nên sử dụng van xả khí chuyên dụng cho hệ thống hơi. Van xả khí nên được lắp ở các khu vực dòng chảy tĩnh hoặc nơi không khí dễ bị đẩy tới.

Van xả khí cho hơi là loại van tự động có cấu tạo tương tự bẫy hơi nhiệt tĩnh: van mở/đóng dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi nước và không khí.

Để biết thêm thông tin về van xả khí cho hơi, vui lòng đọc bài viết: Van xả khí cho hơi.

Nguồn: TLV
Người dịch: Thanh Dương

1. Điều kiện tiêu chuẩn: 1 atm, 0°C (273.15 K, 32°F) ↩︎