تاریخچه دیگ بخار (قسمت دوم)

در مقاله قبل با مضمون تاریخچه دیگ بخار (قسمت اول) به بررسی دیگ بخار های اولیه مدل های درون سوز و بیرون سوز و دیگ های مکعبی شکل پرداختیم.

در ادامه پیدایش دیگ های عقب خشک و عقب تر و کاربرد آنها در کشتی را بررسی می‎کنیم.

بررسی راندمان و تاریخچه دیگ بخار لوله آتشی عقب خشک

در ادامه فرآيند پيشرفت توليد ديگ بخار صنعتي، ديگ‎هاي معروف به لوله آتشي عقب خشك (Fire Tube & Dry Back) طراحي و ساخته شدند كه دراين ديگ‎ها با قرار دادن لوله‎هاي متعدد داخل مخزن دیگ بخار، گازهاي داغ انتهاي كوره را از داخل آن‎ها عبور داده و در نهايت از قسمت دودكش‎ دیگ بخار خارج مي‎شدند  ولي از مشكلات اين ديگ‎ها وجود سطح عايق كاري شده در انتهاي كوره بود كه علاوه براتلاف انرژي حرارتي، حين كار و يا انتقال در اثر لرزش و ضربه‎هاي  ايجاد شده در كوره باعث صدمه ديدن عايق كاري و در نتيجه سوختن فلز انتهاي كوره مي‎گرديد كه اين مشكل در نسل بعدي ديگ هاي بخار صنعتي با قرار دادن انتهاي كوره در داخل آب تا حدود زيادي مرتفع گرديد و سطح حرارتي ديگ افزايش يافت.

بررسی راندمان و تاریخچه دیگ بخار لوله آتشی عقب مرطوب

در اين طرح كه به نام طرح لوله آتشي وعقب تر (Fire Tube & Wet Back) معروف مي‎باشد به طور معمول بسته به ظرفيت دیگ بخار از لحاظ انرژي حرارتي ورودي، به دو صورت : دوپاس و سه پاس ، طراحي و ساخته مي‎شوند راندمان حرارتي در ديگ هاي جديد با اعمال سطح حرارتي قابل قبول و عايق كاري مناسب به حدود ۸۵% قابل دستيابي مي‎باشد.

دیگ بخار کورنیش

گامي هرچند كوتاه به دنبال دیگ بخار (بويلر) كورنيش تك كوره‎اي برداشته شد و  آن دیگ بخار بزرگتر دو كوره اي لانكاشير بود كه تحت امتياز FAIRBAIRN و HETHERINGTON در سال ۱۸۴۴ به ثبت رسيد. كه تا اوايل دهه ۱۹۵۰ ميدان دار ديگ‎هاي صنعتي بود. احتمالا بيش از هزار عدد از اين بويلر بخار هنوز در انگلستان كار مي‎كنند، گرچه امروزه آنها را با نوع پرصرفه تر و چند لوله‎اي به نام ” ECONOMICS” جايگزين مي‎نمايند.

دیگ بخار با پاس‎های بیشتر

بايد در نظر داشت كه هر چه سطوح در معرض حرارت ديگ بخار زيادتر باشد مقدار حرارت جذب شده از مصرف مقدار معيني سوخت، يعني بازده بازيافت حرارتي، بيشتر خواهد بود.

براي اين منظور تعداد بيشماري لوله هاي باريك كه از آن ها گازهاي گرم جريان دارد و در داخل اب قرار دارند عامل ازدياد سطوح گرم هستند، و  در عين حال نيازي به كانال گازهاي گرم در پايين دیگ بخار و دو طرف آن نخواهد بود. اين نوع ديگ ها يكپارچه مي باشند. هر چه لوله ها بلندتر و باريكتر باشند، سطوح انتقال حرارت كارايي بيشتري خواهند داشت. اين ديگ هاي چند لوله اي براي ظرفيت معيني، كم حجم تر از نمونه هاي پيشين خود هستند و نيازي به آجركاري ندارند. اين ديگ ها در كشتيها و لكوموتيوها كه فضا نقش تعيين كننده دارد، كاربرد زيادي دارند.

مشکلات دیگ بخار مکعبی داخل کشتی

تعدادي از ديگ‌‎هاي اوليه كشتي‎ها جهت استفاده بيشتر از فضا، داراي سطح مقطع چهار گوش بودند كه بر اثر پارگي گوشه ها، منجر به انفجارات شديد اين ديگها گرديد.

ظروف تحت فشار داخلي، تمايل دارند كه به حالت كروي درايند و بنابراين مكان‎هاي غير كروي ظروف، تحت تنش شديد قرار دارند.

پیدایش دیگ بخار استوانه‎ای

نزديكترين شكل عملي و ممكن ديگ هاي بخار، به خصوص اگر انتهاي ديگ ها گنبدي شكل باشد، استوانه است. طرحي از ديگ استوانه اي در اوايل سالهاي ۱۸۰۰ به ثبت رسيد كه هدف آن تحمل فشار ۲۰۰ bar بود.

دیگهای مسی: در اين طرح پيشنهاد شده بود كه چنين استوانه اي بايد از جنس مس و با ضخامت ۴۶ mm ساخته شود، ولي سابقه اي از ساخت اين نوع ديگ در دست نيست. همچنين قرار بود اين ديگ برون سوز باشد كه به نوبه خود موجب مشكلاتي مي‎گرديد، ولي شكل كروي ديگ، برون سوز بودن ديگ را توجيه نمي‏‎كند. امروزه نيز با داشتن آلياژهاي فولادي مختلف، در سطح جهاني از ساخت ديگهاي لوله – آتشي با ضخامت بيش از 22mm كه در معرض آتش يا گازهاي داغ باشد، خودداري مي‎شود . اين امر به منظور جلوگيري از تنش‎هاي حرارتي فوق العاده در فلز مي‎باشد.

سرانجام دیگ بخار در کشتی‎ها

سرانجام همه ديگ هاي كشتيها را استوانه اي ساختند ولي به علت محدوديت وزن و اندازه، از آجر كاري و ساخت كانال‎هاي جانبي خودداري گرديد و از ديگ‎هاي چند لوله اي و كوره هاي درون سوز تا چهار كوره استفاده شد. گازهاي داغ كوره‎ها وارد محفظه هاي جداگانه اي با ديواره هاي لوله ابي در عقب كوره مي‎گرديد و از آنجا با يك چرخش ۱۸۰ º وارد يك سري لوله‎هاي با قطر حدود ۷۵ mm مي‎شد.

بعد از عبور از داخل اين لوله ها، گازها وارد دودكش قيفي شكل مي‎شدند . اين دیگ‎هاي بخار  را ديگ‎هاي بخار دو كاناله مي‎ناميدند.

اسکاچ چیست؟

بعدها، ديگ هاي سه كاناله ساخته شد كه در آن، گازها از طريق يك سري لوله‎هاي ديگر به قسمت عقب كوره برمي‎گشت. اين ديگ‎ها را ديگ‎هاي اسكاچ دريايي مي‎ناميدند كه از سالهاي ۱۸۵۰ تا پيدايش موتورهاي ديزل و جايگزيني آنها كاربرد داشتند.

به تدريج ديگ‎هاي اسكاچ را در خشكي به كار بردند و چون محدوديت جا نبود از آجر كاري نيز استفاده شد و آنها را بلند تر ساختند. اين ديگ‎ها را در انگلستان به نام اقتصادي و در آمريكا هنوز به نام اسكاچ مي‎شناسند.

اين ديگ‎ها به علت ارزانتر، با صرفه تر و كوچكتر بودن از ديگهاي لانكاشير تا اوايل سالهاي ۱۹۳۰ با آن به رقابت پرداختند . ديگ‎هاي اسكاچ فوق ابتدا داري قسمتهاي عقبي عايق كاري شده بودند، ولی بعدها اين ديواره‎ها را با ديواره‎هاي لوله – آبي پوشاندند.