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 فرآیند پیشرفت تولید دیگ بخار صنعتی، دیگ‎های معروف به لوله آتشی عقب خشک (Fire Tube & Dry Back) طراحی و ساخته شدند که دراین دیگ‎ها با قرار دادن لوله‎های متعدد داخل مخزن دیگ بخار، گازهای داغ انتهای کوره را از داخل آن‎ها عبور داده و در نهایت از قسمت دودکش‎ دیگ بخار خارج می‎شدند  ولی از مشکلات این دیگ‎ها وجود سطح عایق کاری شده در انتهای کوره بود که علاوه براتلاف انرژی حرارتی، حین کار و یا انتقال در اثر لرزش و ضربه‎های  ایجاد شده در کوره باعث صدمه دیدن عایق کاری و در نتیجه سوختن فلز انتهای کوره می‎گردید که این مشکل در نسل بعدی دیگ های بخار صنعتی با قرار دادن انتهای کوره در داخل آب تا حدود زیادی مرتفع گردید و سطح حرارتی دیگ افزایش یافت.

بررسی راندمان و تاریخچه دیگ بخار لوله آتشی عقب مرطوب

در این طرح که به نام طرح لوله آتشی وعقب تر (Fire Tube & Wet Back) معروف می‎باشد به طور معمول بسته به ظرفیت دیگ بخار از لحاظ انرژی حرارتی ورودی، به دو صورت : دوپاس و سه پاس ، طراحی و ساخته می‎شوند راندمان حرارتی در دیگ های جدید با اعمال سطح حرارتی قابل قبول و عایق کاری مناسب به حدود ۸۵% قابل دستیابی می‎باشد.

بررسی تاریخچه دیگ بخار

دیگ بخار کورنیش

گامی هرچند کوتاه به دنبال دیگ بخار (بویلر) کورنیش تک کوره‎ای برداشته شد و  آن دیگ بخار بزرگتر دو کوره ای لانکاشیر بود که تحت امتیاز FAIRBAIRN و HETHERINGTON در سال ۱۸۴۴ به ثبت رسید. که تا اوایل دهه ۱۹۵۰ میدان دار دیگ‎های صنعتی بود. احتمالا بیش از هزار عدد از این بویلر بخار هنوز در انگلستان کار می‎کنند، گرچه امروزه آنها را با نوع پرصرفه تر و چند لوله‎ای به نام ” ECONOMICS” جایگزین می‎نمایند.

دیگ بخار با پاس‎های بیشتر

باید در نظر داشت که هر چه سطوح در معرض حرارت دیگ بخار زیادتر باشد مقدار حرارت جذب شده از مصرف مقدار معینی سوخت، یعنی بازده بازیافت حرارتی، بیشتر خواهد بود.

برای این منظور تعداد بیشماری لوله های باریک که از آن ها گازهای گرم جریان دارد و در داخل اب قرار دارند عامل ازدیاد سطوح گرم هستند، و  در عین حال نیازی به کانال گازهای گرم در پایین دیگ بخار و دو طرف آن نخواهد بود. این نوع دیگ ها یکپارچه می باشند. هر چه لوله ها بلندتر و باریکتر باشند، سطوح انتقال حرارت کارایی بیشتری خواهند داشت. این دیگ های چند لوله ای برای ظرفیت معینی، کم حجم تر از نمونه های پیشین خود هستند و نیازی به آجرکاری ندارند. این دیگ ها در کشتیها و لکوموتیوها که فضا نقش تعیین کننده دارد، کاربرد زیادی دارند.

مشکلات دیگ بخار مکعبی داخل کشتی

تعدادی از دیگ‌‎های اولیه کشتی‎ها جهت استفاده بیشتر از فضا، دارای سطح مقطع چهار گوش بودند که بر اثر پارگی گوشه ها، منجر به انفجارات شدید این دیگها گردید.

ظروف تحت فشار داخلی، تمایل دارند که به حالت کروی درایند و بنابراین مکان‎های غیر کروی ظروف، تحت تنش شدید قرار دارند.

پیدایش دیگ بخار استوانه‎ای

نزدیکترین شکل عملی و ممکن دیگ های بخار، به خصوص اگر انتهای دیگ ها گنبدی شکل باشد، استوانه است. طرحی از دیگ استوانه ای در اوایل سالهای ۱۸۰۰ به ثبت رسید که هدف آن تحمل فشار ۲۰۰ bar بود.

دیگهای مسی: در این طرح پیشنهاد شده بود که چنین استوانه ای باید از جنس مس و با ضخامت ۴۶ mm ساخته شود، ولی سابقه ای از ساخت این نوع دیگ در دست نیست. همچنین قرار بود این دیگ برون سوز باشد که به نوبه خود موجب مشکلاتی می‎گردید، ولی شکل کروی دیگ، برون سوز بودن دیگ را توجیه نمی‏‎کند. امروزه نیز با داشتن آلیاژهای فولادی مختلف، در سطح جهانی از ساخت دیگهای لوله – آتشی با ضخامت بیش از ۲۲mm که در معرض آتش یا گازهای داغ باشد، خودداری می‎شود . این امر به منظور جلوگیری از تنش‎های حرارتی فوق العاده در فلز می‎باشد.

سرانجام دیگ بخار در کشتی‎ها

سرانجام همه دیگ های کشتیها را استوانه ای ساختند ولی به علت محدودیت وزن و اندازه، از آجر کاری و ساخت کانال‎های جانبی خودداری گردید و از دیگ‎های چند لوله ای و کوره های درون سوز تا چهار کوره استفاده شد. گازهای داغ کوره‎ها وارد محفظه های جداگانه ای با دیواره های لوله ابی در عقب کوره می‎گردید و از آنجا با یک چرخش ۱۸۰ º وارد یک سری لوله‎های با قطر حدود ۷۵ mm می‎شد.

بعد از عبور از داخل این لوله ها، گازها وارد دودکش قیفی شکل می‎شدند . این دیگ‎های بخار  را دیگ‎های بخار دو کاناله می‎نامیدند.

اسکاچ چیست؟

بعدها، دیگ های سه کاناله ساخته شد که در آن، گازها از طریق یک سری لوله‎های دیگر به قسمت عقب کوره برمی‎گشت. این دیگ‎ها را دیگ‎های اسکاچ دریایی می‎نامیدند که از سالهای ۱۸۵۰ تا پیدایش موتورهای دیزل و جایگزینی آنها کاربرد داشتند.

به تدریج دیگ‎های اسکاچ را در خشکی به کار بردند و چون محدودیت جا نبود از آجر کاری نیز استفاده شد و آنها را بلند تر ساختند. این دیگ‎ها را در انگلستان به نام اقتصادی و در آمریکا هنوز به نام اسکاچ می‎شناسند.

این دیگ‎ها به علت ارزانتر، با صرفه تر و کوچکتر بودن از دیگهای لانکاشیر تا اوایل سالهای ۱۹۳۰ با آن به رقابت پرداختند . دیگ‎های اسکاچ فوق ابتدا داری قسمتهای عقبی عایق کاری شده بودند، ولی بعدها این دیواره‎ها را با دیواره‎های لوله – آبی پوشاندند.