16فوریه 2020

کیفیت بخار و اهمیت آن در سیستم های بخار

کیفیت بخار چیست؟

کیفیت بخار نسبت بخار اشباع در مقدار کندانس است. مایع/ گاز. کیفیت صفر نشان دهنده صد در صد مایع (کندانس) است. در حالیکه کیفیت ۱۰۰ نشان دهنده صد در صد گاز است.

یک پوند بخار با ۹۵% بخار و ۵% مایع دارای کیفیت ۹۵% است. معیارهایی که بر روی بخار و کیفیت آن تاثیر گذارند شامل دما، فشار و مقدار مایع موجود در آن است.

درصد بالایی از سیستم های بخار در صنایع (۸۸%) از بخار اشباع استفاده می کنند. بخار اشباع به معنی بخاری که که بوسیله انرژی اشباع شده است و کاملا گازی است و هیچ مایعی ندارد.

مطلب پیشنهادی: تاریخچه ی تله های بخار انواع تله بخار

سیستم های بخار

بویلر یا دیگ بخار از انرژی شیمیایی یک منبع سوختی برای رساندن انرژی به آب داخل دیگ یا بویلر استفاده می کند. در داخل بویلر، مایع یا همان آب در طی فرایند احتراق انرژی به دست می آورد و تبدیل به بخار اشباع می شود.

مطابق شکل در نقطه A آب وارد بویلر می شود و آب انرژی (hf) را به دست آورده و به نقطه B می رسد. در نقطه B تغییر حالت مایع شروع می شود.

همچنان که بخار اشباع از فرایند احتراق انرژی می گیرد، کیفیت بخار نیز افزایش می یابد.(از چپ به راست) که در شکل بین نقاط B و C نشان داده شده است.

هرچقدر که بخار در نقطه C انرژی بیشتری کسب کند و سمت نقطه D نزدیک شود به بخار سوپرهیت نزدیک می شود.
یک رابطه مستقیم بین دما و فشار بخار وجود دارد. به این شکل که هر چه دما افزایش یابد فشار نیز بالا می رود.

نمودار بخار

شکل ۱: رابطه بین آنتالپی و دما

 

چرا کیفیت برای بخار اهمیت دارد؟

تکنیک های امروزی انتقال حرارت، کنترل حرارت و استانداردها همه در جهت بهبود و فراهم آوردن بهترین کیفیت برای بازار و مارکت در حال توسعه هستند.

برای به دست آوردنبالاترین کیفیت تمام مولفه های تولید محصول نهایی مکررا بررسی شده و کیفیتشان اندازه گیری می شود.

این فرایند مشخص می کند که آیا محصول نهایی تولید شده انتظارات تولید کننده و مصرف کننده را برآورده می سازد یا خیر.بخار در تولید محصول نهایی بسیار حیاتی و مهم است.

بنابراین کیفیت استیم و توانایی اندازه گیری و بررسی آن نیز بسیار مهم میباشد. تمام مولفه ای انتقال حرارت (پوسته، لوله ها،فریم، کویل و…) باید بر اساس تولید بخار با کیفیت ۱۰۰ طراحی و تولید شود مگر اینکه مصرف کننده در فرایندهای خود نیاز به بخار با چنین کیفیتی نداشته باشد.
متاسفانه کیفیت استیم یا همان بخار دقیقا قابل اندازه گیری نیست و در بسیاری از مواقع فرض می شود که کیفیتی برابر با ۱۰۰ دارد. و بساری از سیستم های بخار در صنایع با کیفیتی زیر ۱۰۰ کار می کنند.

مطلب پیشنهادی: معرفی انواع بخار و بررسی کاربرد آن ها

کیفیت پایین بخار بر روی فرایندهای تولید به شکل های مختلفی تاثیر می گذارد. در این جا به چهار تا از این اثرات اشاره می شود.

  1. کاهش راندمان انتقال حرارت: مشکل اساسی با کااهش کیفیت بخار تاثیر آن بر فرایند و تجهیزات انتقال حرارت است. در بعضی موارد بخار با کیفیت پایین می تواند راندمان انتقل حرارت را تا ۶۵% کاهش دهد. مایعی که در بخاروجود دارد مقدار انرژی بسیار کمتری از انرژی بخار خواهد اشت در نتیجه مقدار انرژی که به فرایندها انتقال می یابد نا کارآمد خواهد بود. از طرفی مایع اضافه موجود در بخار با کیفیت پایین بر روی سطوح خیس مبدل حرارتی جمع می شودو باعث تولید مایع بیشتر شده که خود موجب کاهش انرژی بخار و کاهش انرژی انتقالی به فرایندهای مورد نظردر سیستم می شود.
  2. از کارافتادگی زودرس شیرها: مایعی که از شیرهای کنترل بخار عبورمی کند باعث خوردگی داخلی آنها شده و باعث خرابی سریعتر شیرها می شود.
  3. از کار افتادگی اجزای داخلی توربین:مایعی که در بخار با کیفیت پایین وجود دارد باعث کاهش طول عمر مفید اجزای داخلی توربین می شود.
  4. چکش آب: سیستم های بخار عموما برای وجود آب اضافی در بخار طراحی نشده اند. وجود آب اضافی در سیستم امکان ایجاد چکش آب را بالا می برد. اتفاق افتادن چکش آی ریسک ایمنی سیستم را بالا بره و موجب از کارافتادگی زودتر از انتظار سیستم بخار می شود.

 

حال که با اهمیت بخار و کیفیت آن و همچنین عوامل مؤثر بر آن تا حدودی آشنا شدید در ادامه به توضیح چگونگی اندازه گیری کیفیت بخار می پردازیم. برای آشنایی با این مبحث مقالات آتی سایت بخار بویلر را مطالعه بفرمایید.

 

مطلب پیشنهادی: روش های اندازه گیری و برآورد مصرف بخار

اشتراک در شبکه های اجتماعی