Co to jest zawór bezpieczeństwa?
W miarę wzrostu temperatury substancja zwiększa się również, co powoduje dalszy wzrost ciśnienia, gdy jest ona zawarta. Proces ten, zwany rozszerzalnością termiczną, może łatwo zniszczyć sprzęt oparty na gorącej parze lub wodzie. Aby przeciwdziałać rozszerzalności cieplnej, ludzie używają zaworów bezpieczeństwa. Zawory te umożliwiają upuszczenie nadmiaru ciśnienia z układu, a nie spowodowanie wybuchu. Termiczny zawór bezpieczeństwa jest powszechny w wielu urządzeniach domowych i komercyjnych, ponieważ prawo wymaga ich stosowania jako podstawowego środka bezpieczeństwa.
Chociaż nazywa się to termicznym zaworem bezpieczeństwa, działa w oparciu o ciśnienie. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie również ciśnienie wewnętrzne - właśnie to ciśnienie uruchamia zawór. Termiczny zawór bezpieczeństwa wszedł do powszechnego użytku z kotłem parowym, maszyną, która wykorzystuje ciepło do zamiany wody w parę, która wytwarza nadciśnienie wewnątrz kotła. Ciśnienie to wypycha parę na zewnątrz i mija koło, które odwraca się od siły przechodzącej pary. Obracanie generuje energię, a para jest zatrzymywana, pozostawia się do ostygnięcia i ponownie wkłada do kotła.
Maszyny te były podatne na przegrzanie i wybuch, jeśli nie były bardzo dokładnie monitorowane. Najwcześniejsze zawory bezpieczeństwa pozwalały na wypływ wody, gdy ciśnienie wewnątrz kotła stanie się zbyt wysokie. Wczesne zawory były bardzo proste, zwykle polegały na wtyczce, która byłaby wciskana w górę i na zewnątrz, gdy ciśnienie stało się zbyt wysokie. Mimo że było to bardzo szczątkowe, wciąż stanowi podstawę wielu nowoczesnych zaworów bezpieczeństwa.
Termiczny zawór bezpieczeństwa różni się wielkością w zależności od tego, czy uwalnia wodę, czy parę. Zawór przelewowy jest zwykle znacznie mniejszy niż zawór spustowy pary. Wynika to z faktu, że ciśnienie opiera się na ilości. W systemie parowym znaczna część objętości jest pobierana przez powietrze, podczas gdy system wodny to po prostu woda. Oznacza to, że aby pozbyć się tej samej objętości materiału, trzeba usunąć znacznie więcej powietrza.
Przez większość czasu dana osoba znajdzie zawór bezpieczeństwa termicznego na części systemu, która opiera się na gorącej wodzie. Podczas gdy części systemów, które działają na gorącej parze, będą również generować nadmiar ciepła i ciśnienia, rzadziej mają systemy z pełnym zaworem. Gdy powietrze jest pod wystarczającym ciśnieniem, zamienia się w ciecz; w postaci płynnej zajmuje mniej miejsca, co usuwa nacisk. Potrzeba znacznego ciśnienia, aby woda zmieniła się w ciało stałe, ciśnienie znacznie przekraczające większość urządzeń. Zasadniczo sprawia to, że ciśnienie na bazie wody jest bardziej niebezpieczne niż na bazie pary.