این مقاله به نقش کلیدی شیر هوا ( air vent valve / شیر تخلیه/شیر تزریق هوا ) و لزوم استفاده از آن در خطوط انتقال آب می پردازد. خطوط انتقال آب شامل لوله ها و تجهیزاتی است که به منظور آب رسانی به محلی دیگر طراحی و اجرا می شوند. عدم طراحی یا اجرای صحیح و عدم استفاده از شیر هوا یا تجهیزات ضروری دیگر ممکن است روی این انتقال تاثیر بگذارند و خطوط انتقال را از کار بیاندازند. در طراحی خطوط انتقال آب باید تجهیزات زیر به صورت صحیح درنظر گرفته شود و به درستی نصب گردند :
- شیر یک طرفه در ابتدای خط انتقال جهت جلوگیری از ایجاد جریان برگشتی آب هنگام خاموش شدن پمپ آب.
- شیر هوا
عمده تاثیر هوا در خط انتقال آب میتواند به دو صورت باشد.
۱- خلا هوا و کتابی شدن لوله پلی اتیلن :
در اثر جریان سریع آب در مقطع لوله با شیب رو به پایین هنگامی که پمپ آب خاموش می شود و شیر یک طرفه در خروجی پمپ آب وجود ندارد یا به درستی عمل نمیکند یا مسیر آب از قله به زمین های مسطح سمت دیگر تپه یا کوه جاری میشود، جریان سریع برگشتی آب ایجاد خواهد شد و به دلیل اختلاف فشار در دو طرف دیواره لوله، لوله به سمت داخل فرو می رود و لوله لهیده و به اصطلاح کتابی می شود.
عملکرد شیر هوا را در انیمیشن زیر مشاهده میکنید:
در استفاده از شیر های هوا توجه به موارد ذیل ضروری است:
- طراحی و تعیین نقشه ای که در نقاط مرتفع اجازه ورود هوای اضافی را امکان پذیر سازد.
- انتخاب درست شیرهوایی که باید مورد استفاده قرار گیرد.
- تعیین موقعیت و ابعاد مناسب شیرهوا
۲- وجود هوا یا حبابهای هوا در خطوط لوله و کاهش دبی
تاثیر مهم دیگر هوا در خطوط لوله انباشته شدن هوای محبوس در لوله در نقاط مرتفع خطوط لوله و باعث مشکلات زیر میشود :
- کاهش جدی جریان دبی و افت شدید توان پمپ
- ضربه قوچ آب به علت جذب توده هوای مکیده شده یا انبساط ناگهانی توده هوا
در انیمیشن زیر عملکرد شیر تخلیه هوا را مشاهد کنید:
طرح و نقشه
طراحی خط لوله می بایست دارای شیب مناسب برای تخلیه هوا باشد.
الف- به صورت خط نزولی و با شیب ملایم رو به افزایش
ب- طراحی خط لوله به صورت صعودی و با شیب ملایم رو به کاهش
ج- خطوط افقی طویل : تا آنجاکه ممکن است باید از انتخاب خطوط طویل افقی اجتناب کرد و در صورت عدم امکان، پیشنهاد می شود که در فاصله های ۶۰۰ متری شیرهای هوا مستقر شوند.هدایت جریان بطور ایده آل باید از شیب مناسبی برخوردار باشد، شیبی که به جریان هوا کمک کرده و آنرا به نقاط مرتفع برساند.

نکات ضروری برای نصب و نگهداری شیرهای هوا:
شیرهای هوا باید به صورت کاملاً عمودی نصب گردند.
بازرسی داخل شیرهای هوا، هر ۶ ماه یک بار و در صورت نیاز نظافت اجزا داخلی توصیه می شود
روزنه بزرگ به منظور تزریق/تخلیه هوا با حجم زیاد در هنگام پر کردن خط و تخلیه خط مورد استفاده قرار می گیرد. روزنه کوچک جهت تخلیه هوای جمع شده هنگامی که خط تحت فشار کاری قرار دارد مورد استفاده قرار می گیرد.
انواع شیرهای هوا مورد استفاده
شیر هوای تکروزنه: برای تخلیه هوای حبسشده در فشارهای پایین. (شیر تخلیه )
شیر هوای دومنظوره: قابلیت تخلیه هوا هنگام پر شدن خط و ورود هوا هنگام تخلیه.
شیر هوای ترکیبی: ترکیب دو نوع بالا برای عملکرد جامعتر.
مزایای استفاده از شیر هوا
۱. جلوگیری از مشکلات هنگام تخلیه یا پر کردن خطوط
در هنگام تخلیه ، ورود هوا به لوله ضروری است تا از ایجاد خلأ و مکش دیوارههای لوله جلوگیری شود.
و هنگام پر کردن لوله با سیال (مثل آب)، هوای موجود در لوله باید تخلیه شود. اگر این هوا محبوس شود، ممکن است باعث کاهش شدید دبی شود.
۲. افزایش کارایی سیستم
وجود هوا در خطوط انتقال باعث کاهش راندمان جریان سیال میشود.
شیر هوا هوای محبوس را خارج کرده و جریان سیال را بهینه میکند، که به کاهش افت فشار و صرفهجویی در انرژی کمک میکند.
۳. جلوگیری از آسیبهای ناشی از فشار هوا
تشکیل حبابهای هوا در خطوط انتقال میتواند باعث ایجاد فشار بیش از حد (یا کاویتاسیون) شود که به مرور زمان موجب آسیب به لولهها و اتصالات میگردد.
با نصب شیر هوا، هوای اضافی تخلیه شده و فشار در محدودهی ایمن باقی میماند.
۴. محافظت از لولهها در برابر تنشهای ناشی از جریان هوا
حبس هوا در نقاط مرتفع سیستم میتواند موجب فشارهای ناخواسته و ترکیدگی لوله شود.
شیر هوا این فشارها را تعدیل میکند و از آسیبهای مکانیکی پیشگیری مینماید.
۵. جلوگیری از خوردگی و کاهش عمر لوله
در صورتی که هوا در سیستم باقی بماند، ممکن است با سیال واکنش داده و محیط خورندهای ایجاد کند که عمر لولهها را کاهش دهد.
با تخلیه هوای اضافی، احتمال چنین آسیبهایی کاهش مییابد.
مکانهای مناسب برای نصب شیر هوا
۱. نقاط مرتفع سیستم: جایی که احتمال تجمع هوا بیشتر است.
۲. ابتدا و انتهای خطوط انتقال: برای کنترل جریان هوای ورودی و خروجی.
۳. پس از پمپها: بهویژه در خطوط پمپاژ، تجمع هوا شایعتر است.
۴. در طول خطوط بلند یا شیبدار: بهویژه در تغییرات شیب که ممکن است هوا به دام بیفتد.
نتیجه گیری
نصب شیر هوا در خطوط انتقال پلیاتیلن ضروری است تا از مشکلاتی مانند فشار اضافی، کاهش راندمان، کتابی شدن، ترکیدگی لولهها، و خوردگی جلوگیری شود. این شیرها باعث افزایش عمر سیستم و کاهش هزینههای نگهداری میشوند و باید در طراحی اولیه خطوط انتقال بهدرستی پیشبینی شوند و جهت جلوگیری از ضرر و زیان های ناشی از نصب اشتباه لوله و اتصالات می بایست کار طراحی خط انتقال توسط کارشناسان حرفه ای در این زمینه صورت گیرد.
در همین زمینه مطلب تاثیر دما بر فشار کاری لوله پلی اتیلن را مطالعه کنید.
واقعا اینقدر نصب شیر هوا در خطوط انتقال پلی اتیلن ضروریه؟
نصب شیر هوا در خطوط انتقال پلیاتیلن بسیار ضروری است و نقش مهمی در ایمنی و کارایی سیستم دارد. شیر هوا به مدیریت جریان هوا در داخل لوله کمک میکند و مشکلات ناشی از ورود و خروج و وجود هوا را به حداقل میرساند