رابطه بین دما و فشار در دیگ بخار چیست؟

رابطه دما و فشار در بویلر:

دما و فشار در دیگ دو عامل مهمی هستند که بر عملکرد و ایمنی سیستم حرارتی تأثیر می گذارند. در این مقاله به بررسی رابطه بین دما و فشار در دیگ و همچنین اصول و اقدامات کنترل آنها می پردازیم.

دما و فشار در دیگ رابطه مستقیمی با یکدیگر دارند. هنگامی که دمای آب در دیگ افزایش می یابد، فشار نیز بر این اساس افزایش می یابد. برعکس ، وقتی دمای آب کاهش می یابد ، فشار نیز کاهش می یابد. این را می توان با فرمول زیر توضیح داد:

P = k * T

جایی که P فشار است، T دما است، k بسته به ماهیت سیال ثابت است.

با تحت فشار نگه داشتن دیگ بخار، می توانید دما را تا حدی که ممکن است در یک فرآیند به آن نیاز داشته باشید، افزایش دهید و همچنین فشار بالاتر به شما امکان می دهد بخار بیشتری را نسبت به فشار پایین تر به داخل لوله بفرستید. در هر صورت، فشار باید به دقت کنترل شود و در محدوده مجاز برای عملکرد ایمن نگه داشته شود.

دما و فشار دیگ باید در سطوح مناسب کنترل شود تا مطمئن شوید سیستم کارایی و ایمنی کافی را دارد.

جدول رابطه دما و فشار

 دما و فشار بیش از حد بالا

می تواند مشکلات زیر را ایجاد کند:

• ترک خوردگی یا انفجار دیگ بخار به دلیل فشار بیش از حد مجاز
• کاهش طول عمر تجهیزات و لوله ها به دلیل خوردگی و اکسیداسیون ناشی از دمای بالا.
• افزایش هزینه های سوخت به دلیل اتلاف گرما از طریق سطوح دیگ بخار.
• کاهش کیفیت بخار به دلیل وجود آب یا سایر ناخالصی ها

 دما و فشار خیلی پایین

ممکن است با مشکلات زیر روبرو شوید:

• کاهش راندمان دیگ به دلیل گرمای ناکافی برای تبدیل آب به بخار.
• افزایش خطر رسوب یا رسوب به دلیل تمیز نشدن آب.
• افزایش خطر تراکم یا نشت به دلیل فشار ناکافی برای حفظ جریان بخار.

ابزار کنترل دما و فشار در دیگ

می توان از دستگاه ها و روش های زیر برای کنترل دما و فشار استفاده کرد:

1-شیر اطمینان

بنابر ادعای شرکت کونکل در سال 1875، یک ماشین‌کار و مخترع به نام Erastus Kunkle برای راه‌آهن پنسیلوانیا کار می کرد. یکی از بزرگترین مشکلات او مسئله فشار بیش از حد در لوکوموتیوهای بخار بود. از آنجایی که لوکوموتیوها از فشار بخار برای حرکت پیستون هایی که چرخ ها را حرکت می دادند استفاده می کردند، فشار ، ضروری بود. با این حال، اگر فشار بیش از حد در مخزن فشار لوکوموتیو وجود داشته باشد، ممکن است اتفاقات فاجعه‌باری رخ دهد. پرچ ها می توانند بیرون زده و مانند گلوله به پرواز درآیند. فلز ممکن است ترک خورده و بخار در همه جا پخش شود. در بدترین موارد، منجر به انفجاری می‌شد که موتور را از بین می‌برد و آسیب جدی به افراد اطراف آن وارد می کرد. نیازی به گفتن نیست که حفظ فشار در یک حاشیه امن یک ضرورت بود. برای کارکرد مناسب مهندس باید به دقت گیج های فشار را نظارت کند تا تولید بخار را با سرعت مورد نیاز لوکوموتیو، متعادل نگه دارد. با این حال، گیج ها امکان خرابی دارند و افراد احتمال خطا. بنابراین، Kunkle  باید به دنبال راهی پیدا می کرد تا فشار بخار به طور خودکار، هنگام بالا رفتن بیش از اندازه و انفجار تخلیه می شد. بدین ترتیب طراحی اختراع او به گونه ای بود که در فشار معینی باز می شده -فشاری که کمتر از محدودیت های فیزیکی مخزن دیگ بخار بود- و فشار اضافی قبل از اینکه آسیبی ایجاد کند، بطور خودکار خارج می شد.

شیر اطمینان برای بویلرها:

بویلرها هم مانند لوکوموتیو هستند که فشار برای عملکرد صحیح ضروری است. بدون آن، دمای بخار نمی تواند از 212 درجه فارنهایت بالاتر برود. در واقع، این فشار همان چیزی است که بخار را به یکی از کارآمدترین راه های جهان برای انتقال گرما تبدیل می کند. هرچه فشار بیشتر باشد، بخار گرمای بیشتری را می تواند نگه دارد و در نهایت می تواند کار بیشتری انجام دهد. همانطور که می بینید فشار یک چیز عالی است. اما شما از آن زیاد نمی خواهید. بویلرها از فلز ساخته شده اند و فلز محدودیت هایی برای تنش و فشاری که می تواند تحمل کند دارد. اگر فشار زیادی بر دیگ بخار وارد شود، در نهایت با یک شکست پرهزینه مواجه خواهید شد که کار و زمان را از دست خواهید داد. اینجاست که شیر اطمینان وارد می شود.

طراحی شیر اطمینان:

طراحی شیر اطمینان نسبتاً ساده است که یکی از دلایل قابل اعتماد بودن آنها است. در داخل یک شیر اطمینان ، یک نازل دریچه ای خواهید یافت که یک دیسک در آن قرار دارد. آن دیسک توسط فنری با قدرت خاصی در جای خود ثابت می شود. تا زمانی که فشار روی دیسک کمتر از قدرت فنر باقی بماند، دریچه بسته می ماند. با این حال، اگر فشار به اندازه‌ای زیاد شود که بر فنر غلبه کند، دیسک به عقب حرکت می‌کند و اجازه می‌دهد بخار تحت فشار از کنار آن خارج شود و نازل را خارج کند. از آنجایی که شیر اطمینان در طراحی خود بسیار ساده هستند، بیش از دوام و قابل اعتماد بودن، برای طیف وسیعی از مواد و دما مناسبند. آنها می توانند فشار را در آب، هوا، بخار و سایر گازها در دمایی که از بسیار زیر صفر تا بیش از 800 درجه فارنهایت متغیر است، حفظ کنند.

این مطلب پیشنهاد می شود: اندازه گیری لوله بخار در سیستم توزیع بخار

2-کنترلر حرارتی:

وسیله ای است که برای تنظیم میزان سوخت عرضه شده به دیگ برای حفظ دمای مورد نظر استفاده می شود. کنترل‌کننده‌های حرارتی می‌توانند مکانیکی یا الکترونیکی باشند که برای پاسخ به تغییرات دما به حسگرهای حرارتی تکیه می‌کنند.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره محصولات دما بخار بر روی تصاویر کلیک کنید

دیگ بخار	دیگ آبگرم و آبداغ	دستگاه بخار ژنراتوری	دیگ بخارروغنداغ	دیگ روغنداغ
برای مشاوره رایگان و سفارش خرید محصولات بخار دما بخار مشهد با این شماره ها تماس بگیرید:05138472536-09120462950

3-شیر کاهش فشار:

دریچه های فشار شکن از نظر طراحی بسیار ساده هستند. بیشتر آنها با دیسکی طراحی شده اند که روی یک صندلی قرار دارد و توسط یک فنر قدرتمند در آنجا نگه داشته می شود. کشش آن فنر طوری تنظیم می شود که دیسک را با همان فشاری که شیر به آن تعلق می گیرد، در جای خود نگه می دارد. هنگامی که فشار به سطح ناامن می رسد، فنر دیگر نمی تواند دیسک را محکم در صندلی نگه دارد، دیسک به سمت بالا فشار داده می شود و دریچه باز می شود. هنگامی که فشار کافی آزاد شد، فشار کافی برای مقابله با نیروی فنر باقی نمی‌ماند، بنابراین دیسک به جای خود در صندلی می‌افتد و جریان بخار را متوقف می‌کند

. این عدم پیچیدگی در واقع چیز زیبایی در مورد شیرهای فشار شکن است. از آنجا که قطعات متحرک بسیار کمی دارند و از چیزی به سادگی کشش فنر برای بسته نگه داشتن آنها استفاده می کنند، بسیار قابل اعتماد هستند. این دقیقاً همان چیزی است که شما در یک سوپاپ ایمن می خواهید.

در حالی که شیرهای فشار شکن چندان پیچیده نیستند، اما برای حفظ عملکرد صحیح آنها به عنوان شبکه ایمنی دیگ بخار به چند چیز نیاز دارند. اول، آنها باید به درستی تخلیه شوند. اگر در شیر فشار شکن خط تخلیه نصب نشده باشد، خروجی می تواند به مرور زمان با آب پر شود. این آب می تواند باعث ایجاد رسوب و خوردگی در اطراف مجموعه داخلی شیر شود و باعث شود که در جای خود گیر کند. یک شیر فشار گیر در واقع یک چیز خطرناک است، زیرا اگر نتواند باز شود، نمی تواند کار خود را انجام دهد.

یک شیر کاهش فشار ایمن نیز باید دارای خطوط هواکش مناسب باشد. اگر در مورد آن فکر کنید، زمانی که آن شیر باید کار خود را انجام دهد، نیاز به تخلیه بخار دارد. این بخار نمی‌تواند فقط از دریچه بیرون بیاید و به هر کسی یا هر چیزی که در نزدیکی آن باشد می‌ریزد. باید به یک منطقه امن تخلیه هدایت شود. در دیگ بخار، این به طور کلی به معنای خارج از ساختمان است. یک پوند بخار در فشار اتمسفر یک یارد مکعب را اشغال می کند، بنابراین به مقداری فضا نیاز دارد. همچنین بسیار مهم است که شیر تکیه گاه لوله های تخلیه نباشد. این می تواند منجر به خرابی زودرس دریچه شود.

چیز دیگری که یک شیر فشار شکن نیاز دارد، بازرسی منظم است. از آنجایی که برای عملکرد ایمن بسیار مهم است، شیرهای فشار شکن باید به طور منظم توسط یک متخصص بررسی شوند تا مطمئن شوند که می توانند کار خود را انجام دهند، که می تواند روزی دیگ شما را نجات دهد. آنها نباید نشتی داشته باشند و باید عاری از هرگونه تجمع یا آسیب باشند. همچنین هوشمندانه است که یک زاپاس را برای تعویض آسان در دسترس داشته باشید. به خاطر داشته باشید، هیچ تضمینی وجود ندارد که دریچه اگر به صورت دستی بلند شود یا در اثر فشار بیش از حد باز شود، به طور مداوم دوباره جابجا شود.

مهم است که مطمئن شوید دیگ شما دارای تعداد صحیح شیرهای فشار شکن است. بنابر استاندارد جهانی هر دیگ باید حداقل یک شیر کاهش فشار داشته باشد، اما بویلرهایی که حجم بیشتری از بخار تولید می کنند ممکن است برای ایمن نگه داشتن مخزن فشار، نیاز به شیرهای بیشتری داشته باشند. داشتن چندین شیر کاهش فشار نیز درجه دیگری از ایمنی را اضافه می کند، زیرا در موارد بسیار نادری که یکی از شیرها از کار می افتد، شیر دوم وظیفه تخلیه فشار اضافی را تا حدی انجام می دهد.

4- کندانسور:

دستگاهی است که برای بازیابی آب از بخار پس از عبور از تجهیزات بخار استفاده می شود. کندانسور به کاهش فشار در دیگ و همچنین صرفه جویی در مصرف سوخت و آب کمک می کند.

با تبدیل بخار به آب در کندانسور، حجم سیال (بخار) کاهش می‌یابد. این کاهش حجم، فشار در سیستم را ثابت نگه می‌دارد و از افزایش بی‌رویه فشار جلوگیری می‌کند.

اگر کندانسور به درستی کار نکند، بخار میعان‌نشده به سیستم بازمی‌گردد و باعث افزایش فشار می‌شود. کندانسور با تخلیه بخار میعان‌شده، این خطر را کاهش می‌دهد.

5- فیلتر:

وسیله ای است که برای حذف ناخالصی ها از آب قبل از ورود به دیگ استفاده می شود. فیلترها به بهبود کیفیت بخار کمک می کنند و همچنین از تجهیزات و لوله ها در برابر خوردگی یا رسوب محافظت می کنند. این کار به‌صورت غیرمستقیم به حفظ فشار و دمای پایدار در دیگ کمک می‌کند.

رسوب‌ها مانند یک عایق عمل کرده و انتقال حرارت را کاهش می‌دهند → افزایش دمای موضعی و کاهش بازدهی دیگ.

در موارد شدید، رسوب‌گذاری می‌تواند باعث افزایش فشار (به‌دلیل کاهش تبخیر مؤثر) یا حتی ترکیدن لوله‌ها شود.

6- گیج فشار

مانومتر یا فشار سنج، روی کلکتور لوازم کنترلی نصب می شود، وظیفه آن نمایش فشار بخار دیگ است، بهتر است برای اطمینان از عملکرد صحیح و نمایش دقیق فشار ، سالیانه عملیات کالیبراسیون انجام شود.

گیج‌های فشار به شما پنجره‌ای می‌دهند که در داخل دیگ شما چه می‌گذرد. آنها می توانند به شما بگویند که آیا با خیال راحت کار می کند یا خیر، و آیا از هر دلار سوخت بیشترین بهره را به شما می دهد. اما همه گیج های فشار یکسان طراحی نشده اند. برخی از گیج ها به عنوان “مرطوب” طبقه بندی می شوند در حالی که برخی دیگر “خشک” در نظر گرفته می شوند. تفاوت در شرایطی است که آنها در معرض آنها قرار می گیرند زیرا به شما کمک می کنند مراقب دیگ خود باشید.

هشدار: همه چیز به لرزش و کاربرد بستگی دارد.

گیج های مرطوب

اگر تا به حال گیج را برداشته اید و مایعی را دیده اید که در داخل صورت حرکت می کند، جایی که سوزن و اعداد وجود دارد، یکی از دو مورد درست است. شما یا به یک سنج مرطوب نگاه می کنید، یا یک سنج در دست دارید که کسی که در یک دریاچه پیدا شده است. شاید یک استخر

گیج های فشار مرطوب برای کاربردهایی با ارتعاش زیاد طراحی شده اند. هنگامی که یک گیج می لرزد، سوزن شروع به پریدن به اطراف می کند. این می تواند خواندن دقیق را دشوار یا حتی غیرممکن کند. برای کاهش تمام این پرش های سوزنی، صفحه گیج عمداً با مایع – معمولاً گلیسیرین – پر می شود که به عنوان یک دمپر عمل می کند. به دلیل وجود سیال، پالس های ناشی از ارتعاش مکانیکی یا ضربه های ناگهانی فشار کوتاه توسط مایع جذب می شود و سوزن را ثابت نگه می دارد. با این حال، سیال به اندازه‌ای نازک است که تغییرات فشار آهسته‌تر و ثابت‌تر همچنان روی صفحه گیج ثبت می‌شود.

سیال داخل نیز به عنوان روان کننده عمل می کند و قطعات را به خوبی با هم کار می کند و به محافظت از داخلی گیج در برابر خوردگی در محیط های مرطوب و گرم کمک می کند. پس چرا حباب؟ برای جلوگیری از نشتی. گلیسیرین وقتی گرم می شود منبسط می شود. اگر گیج تا لبه پر می شد، گرمای محیط دیگ بخار باعث نشتی یا پارگی گیج می شد. هیچ کس نمی خواهد آن را پاک کند.

گیج های خشک

گیج های خشک مایع مرطوب کننده را در خود ندارند، زیرا به آن نیاز ندارند. گیج‌های خشک برای کاربردهایی طراحی شده‌اند که تحت فشار یا لرزش بسیار کمی قرار می‌گیرند و محیط‌های خشک‌کننده‌ای که در آن خوردگی نگران‌کننده نیست.

از آنجایی که سوزن به اطراف نمی‌پرد، نیازی به ضربه‌گیر مایع اطراف آن ندارد. از آنجایی که در معرض رطوبت قرار نمی گیرد، خطر خوردگی روی اجزای داخلی و بیرون ریختن خوانش ها کم است.

7- سوییچ فشار Pressure Switch

نقش سوئیچ‌های فشار هوا در سیستم‌های دیگ بخار دیگ‌های بخار یک هماهنگی فوق‌العاده بین هوا، آتش و آب هستند. هر عنصر با عناصر دیگر کار می‌کند تا سوخت را به بخار قابل استفاده تبدیل کند. اما برای انجام این کار به طور قابل اعتماد و کارآمد، باید هر یک از این عناصر را با سایرین همگام نگه دارید، و یکی از قطعات کلیدی تجهیزات در دیگ بخار که به انجام این کار کمک می‌کند، سوئیچ هوا است. شما مشمول جریان هوا شده‌اید چرخه احتراق در داخل کوره دیگ بخار از یک مسیر مشخص پیروی می‌کند که به عنوان “جریان هوا” شناخته می‌شود.

جریان هوا را می‌توان به بهترین وجه به عنوان جریان گازها به داخل، از طریق و خارج از کوره دیگ بخار تعریف کرد. این جریان هوا باید به دو دلیل به حرکت خود ادامه دهد. اول، جریان هوا اکسیژن تازه را به شکل هوای بیرون وارد محفظه احتراق می‌کند. دوم، حرکت یا جریان هوا همان چیزی است که گازهای احتراق را از کوره خارج کرده و به سمت دودکش می‌برد. فشار وارد می‌شود هوا و سایر گازها به خودی خود حرکت نمی‌کنند. آنها به فشار پاسخ می‌دهند، با تمایلی طبیعی به حرکت از یک منطقه با فشار بالا به یک منطقه با فشار پایین. به همین دلیل قوطی‌های نوشابه منفجر می‌شوند، به همین دلیل لاستیک‌ها پنچر می‌شوند و به همین دلیل جریان هوای دیگ بخار فقط در یک جهت جریان دارد. یا بهتر است بگوییم، قرار است اینطور باشد. سوئیچ‌های فشار هوا با اندازه‌گیری فشار در ناحیه خاصی از دیگ بخار، از جریان صحیح جریان هوا اطمینان حاصل می‌کنند.

اولین جایی که در اکثر دیگ‌های بخار یک سوئیچ هوا پیدا خواهید کرد، در محفظه باد (Windbox) است. محفظه باد در دیگ بخار، یک مانیفولد (Manifold) است که هوا را به روشی خاص به داخل کوره دیگ هدایت می‌کند و با ایجاد تلاطم در هوا، به مخلوط شدن بهتر آن با سوخت کمک کرده و در نتیجه احتراق به طور کارآمدتری انجام می‌شود. سوئیچ فشار هوا که در محفظه باد قرار دارد، برای اطمینان از صحت شرایط برای احتراق ایمن مشعل نصب شده است. وقتی زمان روشن کردن مشعل‌ها فرا می‌رسد، هوای بیرون توسط یک فن به داخل محفظه باد رانده می‌شود. با شروع به کار فن، فشار در محفظه باد افزایش می‌یابد. این افزایش فشار به نوبه خود سوئیچ را فعال می‌کند و به سیستم‌های ایمنی اطلاع می‌دهد که جریان هوا برای احتراق به درستی برقرار است.

همچنین سوئیچ‌های فشار در دودکش دیگ‌های بخار نوع فایر باکس (Firebox-type boilers) نصب می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که فشار در محدوده مطلوب قرار دارد و مکش هوا (Draft) در جهت درست جریان دارد. به یاد داشته باشید، این اختلاف فشار است که مکش هوا را به جلو می‌راند. گازهای خروجی داغ به اندازه هوای ورودی متراکم نیستند، بنابراین فشار به طور طبیعی در دودکش کمتر خواهد بود. درونسوئیچ‌های فشار، بسته به محل کارکردشان در انواع مختلفی تولید می‌شوند. برخی از آن‌ها از دمنده‌های مکانیکی (Mechanical bellows) یا یک پیستون استفاده می‌کنند که با تغییرات فشار به جلو و عقب حرکت می‌کند تا یک مدار را باز و بسته کند. برخی دیگر حالت جامد (Solid-state) بوده و از حسگرهای الکترونیکی برای تشخیص تغییرات فشار استفاده می‌کنند.

سوئیچ‌های فشار همچنین در انواع فشار پایین و فشار بالا موجود هستند. سوئیچ‌های فشار پایین هنگامی فعال می‌شوند که فشار از یک نقطه تنظیم شده (Set point) کمتر شود، در حالی که سوئیچ‌های فشار بالا هنگامی فعال می‌شوند که فشار از یک پارامتر معین فراتر رود. این سوئیچ‌ها در مجموع، مانند نرده‌های محافظی عمل می‌کنند که مکش هوای دیگ بخار را به درستی حفظ می‌کنند.

امیدواریم این مقاله به شما در درک بهتر رابطه بین دما و فشار در دیگ بخار و همچنین اصول و اقدامات کنترل آنها کمک کرده باشد. اگر سوال یا پیشنهادی دارید، لطفا در زیر نظر دهید. از خواندن شما متشکرم و یک روز خوب و سال نوی آرام داشته باشید!

خرید دیگ بخار

خرید دیگ آبگرم

خرید دیگ روغن داغ

برای مشاوره رایگان و سفارش خرید محصولات بخار دما بخار مشهد با این شماره ها تماس بگیرید:

05138472536

09120462950