دیگ(مولد)های بخار
دیگ بخار(مولد بخار) محفظه ای است که با تغذیه آب به درون آن به کمک یک منبع گرمایی به طور پیوسته بخار تولید می کند. در طرح های اولیه دیگ بخار، پوسته ای ساده با یک لوله تغذیه و یک خروجی بخار بود که روی آن با آجر پوشیده می شد.
سوخت در داخل پوشش دیگ سوزانده می شد و گرمای آزاد شده، قبل از آنکه بیشتر آن به بیرون برود و تلف شود، از روی سطح پایینی پوسته(شبیه به کتری) عبور داده می شد.
طراحان به زودی متوجه شدند که گرم کردن یک منبع بزرگ آب بازده کمی دارد. در نتیجه، محصولات داغ احتراق را از میان لوله هایی که در پوسته دیگ قرار داشتند و آب آنها را احاطه کرده بود عبور دادند.
طرح لوله دود نه تنها سطح تماس آب با گرما را افزایش داد بلکه کمک کرد تا تشکیل بخار از آب توزیع یکنواخت تری پیدا کند. سپس دیگ هایی طراحی شده در آنها آب از درون لوله ها و آتش از بیرون آنها عبور می کرد.
لوله های بیشتر و کوچکتر، بازده بیشتری داشتند.
دیگ ها چگونه طبقه بندی می شوند؟
- بر حسب جهت محور پوسته عمودی یا افقی
- بر اساس نحوه استفاده از آنها ، ثابت قابل حمل تراککتور یا دریایی
- بر اساس وضعیت کوره ، منقل داخلی یا منقل خارجی
- بر حسب وضعیت نسبی آب و گازهای داغ لوله – یا لوله – دودی
- به عنوان دیگ های مخصوص – الکتریکی یک مسیره ، چدنی و غیره
آیا دیگ های نوع لوله-دودی به روش های دیگری طبقه بندی می شوند؟
بله، طبقه بندی های مختلف وجود دارند. مثلا می توان چنین دیگهایی را به عنوان دیگهای پوسته ای طبقه بندی کرد، که در آنها آب و بخار در درون محفظه ای پوسته ای قرار دارد که واحد تولید بخار را در بر می گیرد. مقطع غیر دایره ای و سطوح تخت به طرق گوناگون مقاومت اضافی در مقابل فشار داخلی ایجاد می کنند.
از جمله می توان از تکیه گاههای مورب، پیچهای سرتاسر، یا لوله هایی در صفحه لوله ها که به منزله تکیه گاه عمل می کننند و پرچ شده اند نام برد. در چنین پوسته ای، نیروی لازم برای ترکاندن پوسته در امتداد طول دو برابر نیروی لازم برای ترکاندن حول محیط است به سبب وجود فشارهای بالا و قطرهای زیاد استفاده از ورق های بسیار ضخیم برای ساختن پوسته الزامی است. از این رو حد اقتصادی معینی از لحاظ فشار و ظرفیت برای دیگهای نوع پوسته ای وجود دارد.
منظور از جای بخار در دیگ های بخار چیست؟
فقط قسمتی از دیگ بخار را با آب پر می کنند. فضای باقیمانده جای بخار نامیده میشوند زیرا این فضا برای جدا شدن بخار از آب و ذخیره این بخار تا زمانی که به بیرون فرستاده شود مورد نیاز است.
سطوح گرمایی دیگ بخار از چه چیزهایی تشکیل می شوند؟
سطوح لوله ها، کوره، صفحه لوله ها و کله گی هایی که در معرض تماس با محصولات احتراق دارند سطوح گرمایی را تشکیل میدهند.
در دیگ های بخار منظور از خط آب و خط آتش چیست؟
خط آب: سطحی که آب درون دیگ در آن قرار میگیرد. این سطح باید همیشه بالاتر از قسمتهایی از دیگ باشد که در معرض گرمای زیاد قرار دارند. در صورتی که با آب پوشیده نشوند خسارت به بار می آید.
خط آتش: بالاترین نقطه سطح گرمایی در معمولترین نوع دیگهاست ولی این تعریف نمی تواند برای تمام دیگها صدق کند. خط آتش در دیگهای کشتی، سطح ردیف بالایی لوله هاست و در دیگ های لوکوموتیو بالاترین نقطه صفحه تاجی و در دیگهای عمودی لوله- دودی از نوع بالا- تر صفحه لوله بالایی است یک فیوز گرمایی نیز در هر یک از این دیگها به گونه ای قرار می گیرد که قبل از پایین آمدن سطح آب به زیر خط آتش اخطار دهد در دیگهای لوله دودی عمودی بالا – خشک و در بسیاری از انواع دیگ های لوله- آبی خط معینی که نشان دهنده پایان سطح گرمایش آب باشد وجود ندارد و کف آبنما در این دیگها به طور ساده نقطه ای را نشان میدهد که سطح آب نباید از آن پایینتر رود.
تفاوت بین کلمه های لوله و تنوره که هر دو به معنی لوله اند چیست؟
هر دو لوله های با مقطع دایره ای هستند ولی منظور از لوله معمولا آن دسته از لوله های کم قطر تا 6 اینچ است بالاتر از این قطر تنوره نامیده می شود.
توجه کنید که منظور از قطر لوله، قطر خارجی آن است.
حد فشار دیگ های لوله-دودی چیست
فشار کاری psi 250 ، حد عملی در نظر گرفته می شود، و در ایالات متحده ظرفیت به ندرت از ib/hr 25000 بخار – تقریبا 750 اسب بخار بیشتر است در اروپا، که دیگهای لوله – دودی بزرگ همیشه مطلوب و بصرفه بوده اند و شرایط آیین نامه ای دیگها متفاوت است واحدهای با ظرفیت ib/hr 30000 غیر معمول نیستند.
دیگهای لوله – دودی طرح ساده و ساختمان محکم و با دوام و هزینه اولیه نسبتا کم دارند ظرفیت آبگیری زیاد آنها تا اندازه ای سبب می شود تا به آهستگی به فشار کاری برسند ولی به سبب ذخیره مقداری بخار می توانند با تغییرات سریع بار هماهنگ شود.
دیگ لوله برگشتی افقی بر طبق طبقه بندی های سوال 9 را شرح دهید
دیگ لوله برگشتی افق(شکل 1،7) که معمولا hrt نامیده می شود، یک دیگ لوله منقل خارجی، از نوع افقی، ثابت است.
دیگ عمودی بالا-خشک را شرح دهید
دیگ لوله – دودی منقل درونی از نوع عمودی است همان گونه که در شکل 2،7 نشان داده شده، شامل یک پوسته استوانه ای عمودی حاوی یک منقل آتش استوانه ای و تعدادی لوله های دود کوچک است گرمای ناشی از عبور آتش از ورقهای آتشدان به آب درون دیگ از طریق تابش انتقال می یابد گازهای داغ به سمت بالا و از میان لوله ای دود به دودکش می روند و در این میان قسمتی از گرمای خود را به فلز لوله ها می دهند که سبب انتقال گرما به آب درون دیگ می شود. چون سطح آب در حدود 3/2 طول لوله ها، بالای صفحه لوله پایینی، یا صفحه تاجی شکل قرار می گیرد، صفحه لوله بالایی خشک است و یک طرف آن بخار و طرف دیگر آن گازهای داغ وجود دارند، از این رو آنها را بالا – خشک می نامند. ضعف اصلی این نوع دیگ آن است که امکان دارد لوله ها از قسمت بالا آب بسیار گرم شده در صفحه لوله لق شدند در حقیقت در ناحیه بالای لوله که خشک است مقداری جزئی از گرمای فوق گرم را به بخار می دهد دستروها و سوراخهای تمیز کاری در نقاط مناسبی جهت شستشو و بازرسی تعبیه می شوند در دیگهای کوچکتر پایین پوسته روی پایه ای چدنی سوار می شود که نقش خاکستردان را نیز دارد دیگهای عمودی لوله دودی کوچک اصولا برای ماشین آلات متحرک و قابل حمل ساخته می شود دیگهای یزرگتر تا ظرفیت چندین صد اسب بخار گاهی اوقات در موتورخانه های ثابتی که زمین محدودی می دارند جای می گیرند فشار آنها به ندرت از Psi 200 تجاوز می کند.
دیگ عمودی بالا-تر یا بالا- غوطه ور را شرح دهید
این دیگ(شکل 3،7) از لحاظ ساختمان شبیه به نوع بالا – خشک است اما قسمت بالایی آن ساختمانی متفاوت دارد در دیگ بالا – تر ورقی که به شکل مخروطی در آمده و به بالای دیگ پرچ شده است و صفحه لوله بالایی در قسمت پایین این مخروط نصب شده است در نتیجه خط آب می تواند تا بالای صفحه لوله بالایی بیاید به طوری که صفحه لوله و تمام لوله ها زیر سطح آب باشند از این رو این نوع دیگ را دیگ بالا – غوطه ور یا بالاتر می نامند(شکل 3،7) دیگ لوله – دودی عمودی بالا- تر فقط از لحاظ قسمت بالا با نوع بالا- خشک تفاوت می کند.
محاسن و معایب دیگ های عمودی لوله-دودی را شرح دهید
محاسن آنها به شرح زیر است
- جمع و جور بودن و قابلیت حمل
- ارزان بودن
- نیاز به زمین خیلی کمی به ازای هر اسب بخار
- هیچ گونه پوشش مخصوصی مورد نیاز نیست
- سریع و آسان نصب می شود
معایب آنها بشرح زیر است
- داخل دیگ برای تمیز کاری، بازرسی، و تعمیر در دسترس نیست
- ظرفیت مخزن آب کم است و در نتیجه ثابت نگه داشتن فشار بخار درهنگام تغییر بار دیگ دشوار است
- زمانی که دیگ تحت بار زیاد قرار می گیرد به سبب کوچک بودن جای بخار دیگ پر می شود(آب با بخار به بالا کشیده می شود)
- در دیگهای کوچکتر، بازده کمتر است(گازهای داغ مسیر بسیار کوتاه و مستقیمی تا دودکش دارند و مقدار زیادی گرما تلف می شود)
دیگ نوع عقب-خشک دریایی را شرح دهید
این دیگ همانند دیگ ثابت عقب – تر معروف به اسکاچ مارین است این دیگ شامل یک پوسته استوانه ای خارجی با طول کم ولی قطر زیاد و یک یا دو کوره بزرگ کنگره ای است که در مقابل تنشهای انبساطی و انقباضی مقاومتر است گازهای داغ از این کوره ها به درون یک اتاقک احتراق آجری در عقب دیگ می رود و از میان لوله های دود به جلو دیگ و از آنجا به دودکش باز می گردد در دیگ دریایی عقب – تر ساختمان پوسته، لوله و کوره شبیه هم هستند ولی اتاقک احتراق در محدوده پوسته قرار می گیرد و هیچ گونه پوشش خارجی لازم ندارد دیگ عقب – خشک یک مولد بخار با سرعت زیاد است و به سبب سطح گرمایی زیاد جمع و جور است و به آسانی تنظیم می شود و بصرفه تر است.
دیگ با آتشدان سه مسیره را شرح دهید
این نوع دیگها در طرح های مختلفی ساخته می شوند و اساسا دیگهای با آتشدان از دیگهای با کوره داخلی با کوره استوانه ای متمایزند معمولا این واحدها، یک منقل آتش یا انتهایی تخت و جداره های عمودی متصل به صفحه تاجی شکل دارند که سر منقل را شکل می دهد.
دیگ لوله-دودی به صورت مجموعه بسته را شرح دهید
دیگهای مجموعه بسته معمولا از نوع دیگهای لوله – دودی هستند که به صورت مجموعه ساخته می شوند. ولی طرح های لوله – آبی نیز بصورت مجموعه ساخته می شوند. دیگهای مجموعه، سوختهای جامد را بخوبی نفت یا گاز یا ترکیبی از آنها می سوزانند. در طرح لوله – دودی دو مسیره، در انتهای کوره جهت گاز برعکس می شود، سپس از میان لوله ها به سمت خروجی دودکش باز می گردد. در واحد سه مسیره جهت گاز سه بار در دو طرف کوره برعکس می شود. طرح 4 مسیره نیز ساخته می شود، که در آن یک برگشت جریان اضافه شده ست دیگ عقب خشک نوع اسکاچ مارین دارای 2 مسیر عبور گاز و یک کوره ای موجدار است که بصورت یک مجموعه و به طور تمام اتوماتیک کار می کند. دیگ با آتشدانی که صفحه ای تاجی شکل طاقدار، و سه مسیر عبور گاز دارد. این دیگ ها کوره داخلی معروف به نوع اسکاچ اصولا به صورت مجموعه ای بسته هستند. احتراق در کوره ای استوانه ای در محدوده ای پوسته ای دیگ صورت می گیرد. لوله های دود در طول پوسته و در اطراف و بالای کوره ای داخلی نصب می شوند. کوره ممکن است ساده و مستقیم، یا کنگره ای مطابق باشد جهت گاز از کوره در اتاقک که در عقب قرار دارد برعکس می شود و از میان لوله ها به سمت جلو حرکت می کند و به جایی میرسد که دوباره برمیگردد و سرانجام به سمت دودکش و لوله ی خروجی می رود. طرح عقب – خشک را با اتاقکی در عقب که پوشش دیر گدازدارد نشان می دهد وقتی اتاقک عقب در آب غوطه ور می شود(طرح عقب – تر) یک دیگ اسکاچ مارین داریم کوره داخلی در معرض نیروهای فشاری است و می بایست برای مقاومت در مقابل آنها طراحی شود بنابراین کوره هایی که قطر نسبتا کوچک و طول کوتاه دارند ممکن است در دیگ جدید عقب – خشک نوع اسکاچ مارین دارای سه مسیر عبور گاز است. صورت کافی بودن ضخامت دیواره کوره، خود مقاوم باشند برای کوره های بزرگتر، ممکن است از یکی از چهار روش نگهداری و تقویت استفاده شود:
- کنگره دار کردن دیواره کوره
- تقسیم طول کوره به چند قسمت و نصب فلنج بین مقاطع ( حلقه ی آدامسو )
- استفاده از حلقه های تقویتی جوشی
- نصب پیچهای نگهدارنده بین کوره و پوسته بیرونی چنانچه از سوخت جامد استفاده می شود
رفتار شعله در کوره دیگ را شرح دهید
در یک قسمت کوره، مخلوط برای سوختن ممکن است بسیار سنگین باشد در نواحی دیگر کوره ممکن است تقریبا فقط هوا وجود داشته باشد و گاز قابل احتراق وجود نداشته باشد مخلوط ممکن است بسیار سبک باشد به گونه ای که بد بسوزد یا اصلا نسوزد بنابراین حتی در صورت درست بودن مقدار میانگین هوا ممکن است احتراق صورت گیرد چون بعضی از قسمتهای مخلوط بسیار سنگین و بعضی بسیار سبک اند.
با این توضیحات ممکن است سوختن ساده تر از آنچه هست به نظر برسد در واقع هیدروکربنهای زغال سنگ، نفت و گاز ممکن است یک رشته واکنش انجام دهند در هر صورت باید به خاطر داشته باشیم که هیدروژن سرانجام به آبH2O و کربن(اگر کامل بسوزد) به CO2 تبدیل می شوند اما اگر کربن به طور کامل نسوزد ممکن است گاز CO تولید کند که باز هم قابل سوختن است و جنانچه سوخته به دودکش راه یابد اتلاف بزرگی است.
تصفیه آب تغذیه دیگ
آبهای طبیعی حاوی ناخالصیهایی هستند که نوع و مقدار آنها به منبع آب بستگی دارد آب چاهها و چشمه ها را آب زیرزمینی و آب رودخانه ها و دریاچه ها را آب سطحی می نامند آبهای زیرزمینی حین عبور تز لایه های سنگی بخشی از آنها را در خود حل می کنند و ناخالص می شوند اما اثر صاف کنندگی طبیعی سنگ و شن معمولا آنها را از مواد معلق عاری می سازند.
آبهای سطحی غالبا حاوی مواد آلی حاصل از پوسیدن برگها و مواد غیر قابل حل از قبیل ماسه و لای هستند آلودگی ناشی از فاضلابهای صنعتی و خانگی نیز غالبا در این آبها دیده می شود سرعت و مقدار و مکان نزول باران به سرعت بر مشخصه های آبهای سطحی اثر می گذارد.
به طور کلی آب ناخالص با ایجاد رسوب روی سطوحک و کاهش انتقال گرما با کیفیت فراورده ها در صنعت مشکل آفرین می شود همچنین ممکن است به چوب، فلز یا سایر مصالح ساختمانی که برای ذخیره سازی یا حمل آب به کار می روند آسیب برساند بنابراین هدف اصلی تصفیه ی آب جلوگیری از ایجاد رسوب و کنترل خوردگی است.
نا خالصیهای نامطلوب آب را در صنعت به چند گروه اصلی تققسیم می کنند :
- مواد آلی و معدنی محلول
- گازهای محلول از قبیل اکسیژن و دی اکسید کربن
- کدری
- رنگ
- طعم و بو
- میکرو ارگانیسمها