21اکتبر 2018

بخار – منبع انرژی سیال

بخار چیست؟ چه کاربردی در صنعت دارد، مزایای استفاده از آن در صنعت کدامند؟ این آموزش مقدماتی مفاهیم و استفاده های فراوان بخار در صنعت امروزی را توصیف می کند.

بخار – انرژی سیال

قبل از ورود به یک دیدگاه کلی در مورد بخار و بیان توضیحات فنی بهتر است موضوع را با بیان مزایای فراوان آن شروع کنیم.

تاریخ بخار در طول زمان ارتباط تنگاتنگی با لوکوموتیو و انقلاب صنعتی دارد. امروزه این سیال یک بخش مهم از تکنولوژی مدرن است. بدون وجود آن صنایع غذایی، نساجی، شیمیایی، پزشکی، برق، گرمایش و حمل و نقل ما نمی تواند وجود داشته باشد یا مانند امروز باشد.

موتور بخار قدیمی - قرن هجدم

معرفی مزایای بی شمار بخار و کاربردهای مختلف آن در صنعت امروزی

 

یک بویلر (دیگ بخار) مرکزی اتوماتیک می تواند به طور موثر و اقتصادی بخار تولید نماید و از آن برای انتقال مقادیر قابل کنترل انرژی به محل مصرف استفاده کند.

بنابراین تا زمانی که این سیال در یک محیط در گردش باشد می تواند بعنوان یک حامل و تامین کننده انرژی مورد توجه قرار بگیرد.

دلایل بسیاری برای استفاده از بخار به عنوان حامل انرژی وجود دارد . بخار در صنعت وظایف بسیاری بر عهده دارد که میتواند تولید انرژی مکانیکی از حرارت و انجام برنامه های کاربردی فراوان باشد.

تولید بخار تاثیر گذار و اقتصادی است

منابع آب فراوان و ارزان است. استفاده از آن در صنعت تاثیرات زیست محیطی مخرب ندارد و برای انسان خطرناک نیست. شکل گازی آن یک حامل انرژی امن و کارآمد است و می تواند پنج یا شش برابر در مقایسه با همان جرم آب در خود انرژی ذخیره نماید.

وقتی آب در یک بویلر گرم می شود شروع به جذب انرژی می نماید. با توجه به فشار داخل بویلر ، آب به دمای خاصی می رسد که می تواند به گاز تبدیل شود. این بخار حامل مقدار زیادی انرژی ذخیره شده است که در نهایت  به یک فرآیند یا فضایی که باید گرم شود منتقل می شود. اگر بخار در فشار بالا تولید شود می تواند دمای بسیار بالاتری داشته باشد. هر چه دمای آن بالاتر باشد انرژی گرمایی بیشتری دارد بنابراین توان بالقوه آن برای انجام کار بیشتر است

استفاده از بخار در صنعت

بویلرهای مدرن طراحی جمع و جور و کارآمدی دارند. با استفاده از پاسهای چندگانه و تکنولوژی پیشرفته مشعل انرژی پتانسبل بالای موجود در سوخت را با کمترین میزان انتشار گازهای گلخانه ای به آب انتقال می دهند.

سوخت بویلر میتواند از انواع مواد سوختنی و حتی از زباله های قابل احتراق انتخاب شود به همین دلیل یک گزینه دوست دار محیط زیست در بین گزینه های موجود برای تولید حرارت می باشد.

کارخانجات مبتنی بر بویلر می توانند از تعرفه پایین گاز استفاده نمایند و سوخت‌های جایگزین نیز در هنگام عدم دسترسی به گاز به کار ببرند .

سیستم های بازیابی گرما به طور بسیار موثر می‌توانند تا مقدار قابل توجهی هزینه بلودان را کاهش داده، سیال با ارزش را به دیگ خانه برگردانند و به کارایی کلی حلقه بخار و گاز افزوده شود..

افزایش عمومیت سیستم های ترکیبی حرارت و نیرو (CHP) باعث شده شرکتهای مختلف که نگرانی در باره مصرف انرژی و محیط زیست دارند توجهشان به آن جلب شود.

اشتراک در شبکه های اجتماعی
14اکتبر 2018

آموزش مهندسی بخار

در این سری مقالات آموزشی اصول مهندسی بخار و انتقال گرما را توضیح خواهیم داد. این مطالب میتواند بعنوان یک راهنمای جامع از بهترین روشهای مهندسی بخار شامل تمام جنبه های سیستم های بخار و چگالش از محل بویلر و سیستم توزیع بخار گرفته تا محل استفاده و سیستم بازیابی بخار و چگالش و برگشت بخار به دیگ ارائه می دهد.

در این مطالب سعی می شود تقریبا تمام برنامه های کاربردی و محصولات اصلی مورد بحث قرار گیرند .

مهندسی بخار

معرفی بخار به عنوان یک منبع مفید و قدرتمند انرژی .

این بخش در مورد کاربردهای متنوع بخار و مزایای استفاده از آن ، راه های تولید و توزیع آن برای دستیابی به حداکثر عملکرد و بیشترین صرفه اقتصادی برای کاربر نهایی می باشد.

در این آموزش ابتدایی مفاهیم و استفاده های بخار در صنایع مختلف امروزی بیان خواهد شد.

  • بخار و ساختار آن

مزایا بخار برای افراد مختلف با توجه به نقش و اولویت آنها متفاوت است.

در این آموزش نکات مهمی برای مدیران اجرایی، مدیران و اپراتورها و نحوه حل مشکلات توسط بخار شرح داده می شود.

  • حلقه بخار و چگالی

چگونگی تولید، توزیع، کنترل و استفاده از بخار در این بخش آورده شده است.

همچنین چگونگی بازیافت و چگالش بخار و یک نمای کلی از سیستم بخار در این مقاله بیان خواهد شد.

اشتراک در شبکه های اجتماعی
9اکتبر 2018

نحوه چرخش آب دیگ بخار

با توجه به چرخش آب دیگ بخار در درون آن به دو دسته ی با چرخش و بدون چرخش تقسیم میشود. به طور مثال دیگ بخار درام که فاقد Supercritical است ، چرخش آب ندارد.

اگر دما و فشار دیگ بخار زیر مقادیر بحرانی باشد دیگ به دو دسته دارای چرخش طبیعی و دیگ بخار با چرخش اجباری تقسیم می شود . بالا بودن فشار دیگ بخار بالای ۱۶۰ درجه باعث ایجاد چرخش اجباری می گردد. فشار کمتر از آن باعث چرخش طبیعی می شود.

در چرخه اجباری برای چرخش آب درون تاسیسات بخار پمپ به کار گرفته می شود. اما در گردش طبیعی چرخش آب به دلیل چگالی گردش آب است.

وجود اختلاف کم بین دانسیته سیال و بخار در فشارهای بالا باعث بوجود آمدن چرخش آب دیگ بخار بصورت اجباری می گردد. چون اختلاف دانسیته در فشار بالا نمیتواند به تنهایی  موجب ایجاد چرخش آب دیگ بخار می شود. اما فشار پایین اختلاف دانسیته به تنهایی موجب ایجاد چرخش خواهد شد.

انواع چرخش آب دیگ بخار

چرخش آب دیگ بخار به دو دسته چرخه باز و چرخه بسته تقسیم می شود.

در سیکل بسته بعد از ورود آب به دیگ بخار ، خروجی آن ابتدا وارد توربین پمپ (condenser) میشود و بعد از انجام عملیات لازم در انتها مجددا وارد دیگ بخار میشود .

اما در سیکل باز بعد از ورود بخار به توربین پمپ خروجی آن به دیگ بخار وارد نمیشود. یعنی چرخه از کندانسور به بعد حذف می شود.

چرخه رانکین  (Rankine Cycle)

به مجموعه فرآیند‌های بسته‌ای که نتیجه آن کار مفید خروجی است  سیکل بخار رانکلین گفته می‌شود. در دیگ بخار آب بعنوان سیال در سیکل رانکلین استفاده می شود . با توجه به قسمتهای مختلف چرخه رانکلین در بعضی قسمتها سیال بصورت آب و در برخی قسمتهای دیگر به صورت بخار می باشد.

 چرخش آب دیگ بخار

چرخه آب دیگ های بخار – سیکل رانکلین

در نیروگاه ها چرخه رانکلین به عنوان چرخه استاندارد در نظر گفته می شود. اگر چرخه رانکلین بصورت چرخه مایع گاز باشد چرخه ایده آل محسوب می شود.

سیکل رانکلین شامل ۴ فرآیند اصلی است این ۴ فرآیند در ادامه بیان می شود.

  • بکارگیری پمپ برای بالا بردن فشار سیال
  • ورود سیال پرفشار به داخل دیگ بخار یا بویلر و تشکیل بخار.
  • انبساط بخار در توربین
  • خنک شدن و متراکم شدن سیال در کندانسور

مطالب مرتبط:

بخار اشباع چیست و چگونه تولید می شود؟

اساس کار دیگ بخار چیست؟

اشتراک در شبکه های اجتماعی
3اکتبر 2018

رفع سختی آب دیگ بخار چگونه انجام می شود؟

رفع سختی آب دیگ بخار یکی از اقدامات ضروری در استفاده از دیگ بخار می باشد. آب سخت به بدنه بویلر آسیب می رساند. برای اینکار از دستگاه سختی گیر استفاده می شود.

آبی سخت است که حاوی ترکیبات کربنات های هیدروژنی، کلسیم و منیزیم و دیگر نمک های معدنی باشد.

میزان سختی آب به این موضوع بستگی دارد که در موقع زمان نفوذ آب در زمین از لایه های آهکی و منیزیمی و گچی گذشته باشد یا نه، و بر این اساس ممکن است کم یا زیاد شود.

آبهای نواحی آهکی از آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی سخت تر هستند.

سختی آب در فصول مختلف هم متغیر است. بطور معمول سختی آب در فصل های پربارش کمتر و در فصل خشکی زیاد می شود.

انواع سختی آب

 سختی آب به دو صورت می باشد : سختی دائمی و سختی موقت

سختی موقت یا سختی کربناتی بدلیل وجود بی‌کربنات کلسیم و منیزیم در آب بوجود می آید. این نوع سختی را عمدتا می توان با کمک حرارت بالا و یا بالابردن PH کم نمود.

از آنجاییکه سختی موقت به دلیل وجود کربنات‌های کلسیم و منیزیم و آهن می‌باشد و برای حذف این سختی باید آب را جوشاند تا مواد معدنی به صورت کربناتت رسوب کند. به همین دلیل این سختی را سختی موقت می گویند.

اما اگر آب حاوی (NoncarbonateHardner) یا سختی غیر کربناتی باشد دارای سختی دائم است. این نوع سختی با حرارت دادن قابل از بین رفتن نیست و مربوط به دیگر املاح کلسیم و منیزیم مثل نمک‌های سولفات‌ها، کلرید یا نیترات آنهاست. در واقع تنها نمک‌ کربنات این یون‌ها با جوشاندن ته‌نشین می‌شوند و نمک‌های سولفات، کلرید و نیترات تنها بوسیله جوشاندن از محلول خارج نمی‌شوند. باقی ماندن این این نمک‌ها در لوله‌های دیگ‌ بخار ایجاد خوردگی می‌کند. برای از بین بردن این رسوبات معمولا مواد شیمیایی به کار برده می شود.

اگر بخواهیم سختی دایم آب را از بین ببریم کافی است به کمک رزین های مخصوص یون‌های عامل سختی را از آب جدا نماییم.

 

آب سخت چه ضررهایی دارد؟

جهت آب مصرفی کارخانجات نمیتوان از آب سخت استفاده نمود مخصوصا اگر تجهیزات گرمایشی مانند دیگ بخار وجود داشته باشد  باعث ایجاد رسوبات آهکی بر روی جداره بویلر و خوردگی آن می شود.  رفع سختی آب دیگ بخار یکی از الزامات هر کارخانه ای می باشد

اگر از آب سخت استفاده شود باعث می شود دیگ های بخار، مبدلهای حرارتی، برجهای خنک کننده و سیستم های سردکننده رسوب بگیرند.

استفاده از آب سخت در صنعت شستشو باعث هدر رفتن مواد شوینده خواهد شد . همچنین نتیجه کار صنایعی مانند نساجی و رنگرزی با افت کیفیت مواجه خواهد شد. حل شدن سود سوزآور داخل آب باعث تشکیل رسوب هیدروکسید منیزیم می شود. آب سخت برای سلامتی نیز مضر بوده و باعث بروز بیماری های کلیوی خواهد شد.

رفع سختی آب دیگ بخار

رفع سختی دیگ بخار

با توجه به همه موارد ذکر شده در هر کاربردی به صرفه تر است که سختی آب حذف شود برای رفع سختی آب دیگ بخار، از مواد شیمیایی حاوی کربنات سدیم استفاده می شود.

در عملیات رفع سختی آب دیگ بخار پیش از ورود آب به درون بویلر، باید این مواد شیمایی را اضافه کنند تا سختی آب گرفته شود در غیر اینصورت در دیگ بر اثر افزودن این مواد، آهک و گچ رسوب پیدا کرده و باعث شناور شدن رسوب در آب دیگ می شود.

مزیت دیگر اضافه کردن مواد شیمیایی به آب سخت این است که دیگر این رسوب به جدار دیگ نمی‌چسبد و می توان آن را به سادگی از بین برد.

نقطه قابل توجه این است که برای خارج کردن رسوبات معلق در دیگ باید یک برنامه زمانبندی شده و منظم داشت . به عنوان مثال عمل زیرآب زنی باید بصورت مداوم انجام شود.

رفع سختی آب دیگ بخار

به وسیله جوشاندن آب و تبدیل کربنات های هیدروژن محلول در آن به کلسیم نامحلول سختی موقت آب برطرف می شود. در مناطق دارای آب سخت، جوشاندن آب باعث تشکیل رسوب می گردد. این رسوب ، داخل بویلر مشاهده می شود.

رفع سختی آب دیگ بخار که دائمی هستند با کمک نرم کننده هایی مثل پرموتیت و عمل مبادله یون انجام می شود. آب موجود در طبیعت معمولا دارای ناخالصی است. املاحی مثل گچ، آهک، نمک طعام، ترکیبات منیزیم، آهن، اکسیژن، ازت، انیدرید کربنیک، ترکیبات آلی و غیره در همه آبها وجود دارد اما مقدار این ناخالصی ها در آبهای مناطق مختلف متفاوت است.

یکی از مواد مورد استفاده برای رفع سختی آب دیگ بخار استفاده از تری ناتریم فسفات Na3PO  می باشد که با اسم آلبرت تری بکار می رود. یون کلسیم موجود در آب براثر ناتریم فسفات تبدیل به تری کلسیم فسفات PO42Ca3 می گردد و رسوب می کند.

با ریختن آن بی کربنات کلسیم محلول در آب تبدیل به کربنات می شود و رسوب می کند

(Ca3H2Ca”CO3Ca+Co2+H2O))

در نتیجه بی کربنات کلسیم آب، براثر کربنات سدیم، گچ و بی کربنات کلسیم، به کربنات کلسیم تبدیل می شود و رسوب می گردد:

Ca3H2Ca+Co3Na2″CO3Ca+2CO3HNa

SO4Ca+Co3Na2″CO3ca+So4Na2

اخیراً به مقدار زیادی از رزین ها که قادرند تعویض یون کنند، برای رفع سختی آب استفاده می کنند.

درجه سختی آب چیست؟

روشهای تعیین درجه سختی آب در کشورهای مختلف باهم فرق می کند

در آلمان رزین لواتیت و در آمریکا امبرلیت و دووکس استعمال می گردد.

درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می کنند.

در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می گویند درجه سختی آب یک است.

در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می گویند که یک درجه سختی دارد.

برای تعیین سریع سختی آب، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می نمایند، و به وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می کنند و آن گاه آنقدر از این قرصها در آن می اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می باشد. دقت این روش تا نیم درجه است در ایران معمولاً از کیت های خاصی استفاده می شود.

مطالب مرتبط :

۵ نکته برای نگهداری دیگ بخار صنعتی

نکاتی که در زمان جانمایی دیگ آب گرم در موتورخانه باید رعایت شود

اشتراک در شبکه های اجتماعی