عملکرد بویلر برگرفته از طبیعت است
مشاهده همه چیز در طبیعت در درک بهتر آنچه در واحد بویلر اتفاق میوفتد کمک شایانی میکند. بیشتر امور مهندسی ما برگرفته از وقایع طبیعت و کاربرد آن در اجرای اهدافی مثل تولید بخار است. تشکیل ابرها، مه و شبنم همگی بیانگر قوانین طبیعت است که با یادگیری آن میتوانیم به اهداف خود جامه عمل بپوشانیم.
بخار در طبیعت
بخار در طبیعت تولید و چگالی میشود که نمونه آن بارش باران است. آتش به طور طبیعی شعله ور میشود و میتوانیم ببینیم وقتی هوا و سوخت به طور بهینه مخلوط شوند چه اتفاقی میافتد (مثلا آتش سوزی جنگلها).
نیروی شناوری در طبیعت
نیروی شناوری را میتوان در تکه چوب شناور روی آب مشاهده کرد. از آنجایی که چگالی آب از چوب بیشتر است چوب روی آب میماند. هوای گرمی که بازها (پرنده) در آن پرواز میکنند چگال تر از هوای سرد نیست بنابراین در دریایی از هوای خنک تر اطراف آن شناور میشود. جابهجایی هوا و گازهای با چگالی متفاوت در واحد بویلر بسیار مهم است و (رانش طبیعی) نام دارد. علت جابهجایی هوا این است که هوا با گاز گرم تر، سبک تر از هوای اطراف بوده و بالا میرود.
بالا آمدن آب کنار صخرهها
میتوان بالا آمدن سطح آب را در کنار صخره به علت افزایش فشار استاتیکی ناشی از تبدیل فشار دینامیکی پس از برخورد به صخرهها مشاهده کرد. این تبدیل فشار دینامیکی به استاتیکی نحوه عملکرد پمپها و فنهای گریز از مرکز میباشد. وقتی اتفاقی میافتد شاید منطقی به نظر نرسد ولی تلاش کنید تا آن را به وقایع طبیعی تشبیه کنید. من با این کار جواب بسیاری از مشکلات را یافتهام.
رابطه آب، بخار و تولید انرژی
تقریبا تمام برق تولیدی حتی برق هستهای توسط بویلر تولید میشود اگر بویلرها ساخته نمیشدند ما هم اکنون برای گرم کردن منازل خود نیازمند شومینه بودیم.
اکثر مردم اطلاعات کمی درباره استفاده از آب و بخار برای تولید انرژی دارند، بنابراین باید اصول سادهای را برای مردم تفهیم کنیم؟
ارتباط آب و حرارت
آب، اساس اندازه گیری انرژی حرارت است. واحد BTU (واحد حرارت انگلیسی) مقدار حرارتی است که برای افزایش یک درجه فارنهایتی آب مورد نیاز است. ما مهندسان میدانیم که این موضوع در همه موارد صدق نمی کند اما برای اپراتور بویلر مناسب است. انرژی بخار وابسته به فشار و دمای آن است اما برای تمام مقاصد عملی، تولید یک پوند بخار ۱۰۰۰BTU انرژی نیاز دارد.
اصطلاح آنتالپی
مهندسان برای توصیف مقدار حرارت موجود در یک پوند آب یا بخار از واژه آنتالپی استفاده میکنند. ما نیازمند نقطهای که در آن انرژی صفر باشد بوده و دمای آب یخ را ۳۲ درجه فارنهایت قرار دادیم. با وجود این که آنتالپی این آب صفر است، دارای انرژی میباشد که با تبدیل شدن به یخ از آن دفع میشود.
بنابر این آنتالپی آب یا بخار، مقدار انرژی مورد نیاز برای رساندن یک پوند آب در دمای انجماد به دمای آب یا بخار است. از آنجایی که نقطه انجماد آب را به عنوان نقطه مرجع در نظر میگیریم، اختلاف آنتالپی همیشه برابر با مقدار حرارت مورد نیاز برای تبدیل یک پوند آب از این حالت به حالت دیگر است.
اطلاعاتی در مورد آب که باید بدانید
بخار همان آب است اما آبی که به فاز گازی در آمده است. همان ملکول های HO۲ که انقدر انرژی جذب کرده اند که تبدیل به گاز شدهاند. با جذب گرما حالت آب عوض میشود و آنقدر گرمتر میشود تا به دمای اشباع برسد و در اینجا بدون تغییر دما تبدیل به بخار شده و نهایتا مافوق گرم میشود.
هر فشاری دمای خاصی دارد که آب و بخار میتوانند هم زمان در آن حضور داشته باشند که معمولا آن را نقطه یا حالت اشباع مینامیم.
همه ما میدانیم که آب در ۲۱۲ درجه فارنهایت میجوشد و فقط در سطح دریا صادق است. این دمای جوش در دنور-کلرادو ۲۰۳ درجه فارنهایت است. در حدود خلاء کامل، ۲۹.۷۵ اینچ جیوه نقطه جوش ۴۰ درجه فارنهایت است.
چون اپراتور بویلر نگران از اختلافهای کوچک فشار جو نیست، دمای جداول بر اساس اینچ جیوه خلاء و فشار گیج است. اگر شما در ارتفاعی همچون دنور قرار داشته باشید باید حدود ۳PSI از اطلاعات جداول کم کنید در تمام جداول بخار مورد استفاده مهندسان، دماها مربوط به فشار مطلق میباشد.
در صورتی که دمای آب همیشه کم تر از دمای اشباع (که مطابق با فشار متناظر است) باشد، آب به حالت مایع باقی میماند که شما میتوانید آنتالپی آب را با تفریق ۳۲ از دمای فارنهایت به دست آورید. مثلا آنتالپی آب تغذیه ۱۸۲ درجه فارنهایت بویلر حدود ۱۵۰BTU میباشد. برای تبدیل یک پوند آب ۲۱۲ درجه فارنهایت به بخار در همین دما ۹۷۰BTU انرژی نیاز است، بنابراین آنتالپی بخار در فشار ۱ATM حدود ۱۱۵۰BTU است (۲۱۲-۳۲+۹۷۰).
برای این که آب تغذیه ۱۸۲ درجه فارنهایت در بویلر به بخار تبدیل کنیم باید ۱۰۰۰BTU به هر پوند آن انرژی بدهیم. به خاطر داشتن این که آب ۳۲ درجه فارنهایت دارای صفر BTU بوده و برای تبدیل آن به بخار ۹۷۰BTU انرژی نیاز است برای حل تمام مسائل بخار اشباع کافی است.
ما روشهای اندازه گیری انرژی دیگری هم داریم که مختص خود ماست که یک نمونه آن اسب بخار بویلر(BHP) است. یک بویلر قادر به تولید ۱۰۰ ها پوند بخار است و از آنجایی که تولید هر پوند بخار ۱۰۰۰BTU انرژی نیاز دارد، رقم بسیار بزرگی حاصل میشود. بنابراین توان اسب بخار بویلر استاندارد که معادل ۳۴/۵۱B/HR بخار میباشد بسیار مشکل گشا است. نکته مهم در اینجاست که توان اسب بخار بویلر یک مقدار نرخی (بر حسب ساعت) وbtu کمیت است.
۱---->2---->3---->4---->5
خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.