کاربرد بخار

300 بازدید

۱۳۹۶/۱۰/۰۴

آب در طبیعت در سه حالت جامد (یخ)، مایع (آب)، گاز (بخار) وجود دارد. بخار در واقع فاز گازی آب است. چنانچه آب حرارت ببیند و دمای آن افزایش پیدا کند می‎تواند به بخار تبدیل شود. بخار در صنایع مختلف کاربرد وسیعی دارد که مهمترین آنها عبارتند از: گرمایش، استریل کردن، نیروی محرکه، اتمیزه کردن و ایجاد رطوبت. بخار مورد نیاز صنایع مختلف توسط دیگ بخار تولید می‎شود. در ادامه به توضیح هریک از این کاربردها می‎پردازیم.

کاربرد بخار

کاربرد بخار

گرمایش

بدون شک مهمترین کاربرد بخار گرمایش توسط آن است. انتقال حرارت از جسمی به جسم دیگر هنگامی انجام می‎شود که بین آنها اختلاف دما وجود داشته باشد. اگر جسم با محیط اطراف خود هم دما باشد بین جسم و محیط، انتقال گرما وجود نخواهد داشت.

انتقال حرارت همواره از جسم با دمای بیشتر به جسم با دمای کمتر بوده و هرگز در جهت عکس صورت نمی‎گیرد. از این جهت می‎توان گرما را به آبی تشبیه نمود که از یک مخزن در ارتفاع بالاتر به طرف مخزن در ارتفاع پایین‎تر جریان می‎یابد. انتقال حرارت بخار می‎تواند به طریق مختلف انجام گیرد.

روش‎های انتقال حرارت

به جریان حرارت از ماده‎ای با درجه حرارت بیشتر به ماده‎ای با درجه حرارت کمتر انتقال حرارت می‎گویند. به طور کلی حرارت به سه روش هدایت(رسانش)، جابجایی(وزش-همرفت) و تشعشع (تابش) انتقال می‎یابد.

با وجود اینکه اغلب اوقات حرارت از سه طریق منتقل می‎شود ولی بهتر است برای سهولت محاسبه، مطالعه هر یک از روش‎های فوق، بصورت جداگانه صورت گیرد. جریان انتقال حرارت یکی از مسائل مهم و اساسی شاخه تأسیسات حرارتی و برودتی بوده و با محاسبه مقدار انتقال حرارت است که می‎توان قدرت تجهیزات، ظرفیت، اندازه وسایل گرم‎کننده و سردکننده و همچنین مشخصات لوله‎های حامل و ناقل حرارت را بدست آورد. انتقال حرارت دو شکل خاص دارد:

انتقال حرارت یکنواخت

در این حالت مقدار حرارت انتقالی در زمان‎های منختلف ثابت بوده و تغییر نمی‎کند مانند جریان انتقال حرارت از جداری که درجه حرارت دو طرف آن در طول زمان انتقال حرارت، ثابت بماند که البته مثال عملی آن کمتر پیش می‎آید.

روش‎های انتقال حرارت

انتقال حرارت

انتقال حرارت غیر یکنواخت

در این حالت مقدار جریان حرارت بر حسب زمان تغییر نموده و ثابت نیست مانند انتقال حرارت از سطح داخلی یک دیوار گرم به سطح خارجی آن که دمای این سطح بر حسب تغییر شدت تابش آفتاب و یا تغییر سرعت وزش باد و عوامل دیگر در هر لحظه تغییر می‎کند و در نتیجه مقدار جریان حرارتی نسبت به زمان تغییر کرده که محاسبات آن مشکل و در بعضی مواقع غیر ممکن است.

در محاسبات تلفات حرارتی ساختمان‎ها منظور از محاسبه بار حرارتی یا برودتی، تعیین مقدار تلفات حرارتی در حالتی است که هوای خارج، بدترین وضع و شرایط نامناسب فصل را دارا می‎باشد و همچمنین شرایط حرارتی داخل ساختمان نیز باید پایا فرض شود. بنابراین برای تعیین بار حرارتی و برودتی محاسبات انتقال از نوع جریان یکنواخت فرض خواهد شد.

انتقال از طریق هدایت

هدایت فرایندی از انتقال حرارت است که توسط جنبش مولکول‎ها صورت می‎گیرد و در بعضی موارد توسط جریان آزاد الکترون‎ها و ارتعاشات شبکه‎ای، از میان یک جسم (جامد، مایع یا گاز) از ناحیه‎ای با دمای بالاتر به ناحیه‎ای با دمای پایین انجام می‎شود.

انتقال حرارت از طریق هدایت، همچنین می‎تواند در اثر تماس یا اتصال دو جسم با دماهای مختلف صورت گیرد. در کوئل‎های بخار گرمای بخار از طریق بدنه مسی، فولادی یا چدنی کوئل به سیال طرف دیگر که هوا یا آب است به همین شکل انتقال می‎یابد.

هیچکدام از سنگ‎ها و بتن‎ها عایق حرارتی نیستند ولی انواع پشم‎ها عایق خوب حرارتی می‎باشند. پوکه معدنی ضریب هدایت حرارتی پایینی دارد این ماده دانه‎های سبک حاصل از فعالیت‎های آتشفشانی است که از دیگر مزایای آن می‎توان به چند مورد زیر اشاره کرد:

  1. بسیار سبک است لذا برای کف‎سازی و شیب‎بندی بام‎ها و کف ساختمان پیشنهاد می‌شود.
  2. عایق صوتی خوبی است و امواج کوبه‎ای را از خود عبور نمی‎دهد لذا در ساختمان‎های فلزی برای جلوگیری از عبور صدا برای طبقه چهارم پیشنهاد می‎شود.
  3. مقاوم در برابر انقباض و انبساط
  4. مقاوم در مقابل آتش‎سوزی؛ به طوری که تا ۷۶۰ درجه سانتیگراد هیچ تغییری در حجم و شکل آن حاصل نمی‎شود.

در اجرای پوکه معدنی باید موارد زیر را رعایت نمود:

  1. سریع روی آن پوشانده شود چون بر اثر آب و رطوبت باد می‎کند و پس از خشک شدن خاصیت خود را از دست می‎دهد.
  2. برای جلوگیری از سر خوردن آن در شیب‎بندی‎ها باید آن را با خاک رس ترکیب نموده و بام را قبل از پوکه ریزی آجر چینی نمود.

انتقال حرارت جابجایی

در این روش، انتقال حرارت توسط حرکت و جابجایی مولکول‎های سیال (گاز یا مایع) صورت می‎گیرد. انتقال حرارت جابجایی منحصراً در گازها و مایعات که مولکول‎های آن‎ها قابلیت حرکت دارند امکان‎پذیر است.

در مورد انتقال گرما به طریق جابجایی نمی‎توان مانند هدایت حرارتی، رابطه‎ای ساده به دست آورد، زیرا مقدار گرمای مبادله شده بین سیال و سطح جسم جامد به عوامل متعددی از جمله زبری سطح، عمودی یا افقی قرار گرفتن سطح، چگالی سیال، گرمای ویژه، ضریب انتقال حرارتی سیال، سرعت سیال و غیره بستگی دارد.

انتقال حرارت تابشی (تشعشعی)

تابش گرمایی به انرژی صادر شده از سطح خارجی یک جسم با دمای معین اطلاق می‎شود. انرژی تشعشعی توسط امواج الکترومغناطیسی (یا فوتون‎ها) منتقل می‎شود. این امواج با سرعت نور منتشر می‎شوند و هرگاه به جسمی برخورد کنند که در برابر اشعه حرارتی شفاف نباشد (نظیر کف دست، دیوار اطاق و غیره) مقداری از انرژی این امواج جذب آنها شده و به حرارت تبدیل می‎شوند.

این نوع انتقال حرارت بر خلاف انتقال حرارت هدایت و جابجایی نیاز به محیط مادی ندارد. در حقیقت انتقال تشعشع در خلأ بهتر صورت می‎گیرد. بخشی از امواج تابش در هنگام عبور از هوا، جذب هوا می‎شود. با تابش امواج تشعشعی به یک سطح، بسته به خصوصیات آن مقداری از آن جذب جسم می‎شود و مقداری از آن از جسم عبور می‎کند و بقیه امواج از سطح جسم منعکس می‎شوند.

انتقال حرارت ناشی از جابجایی سیال

منظور از تعیین مقدار انتقال حرارت از طریق جابجایی سیال، بدست آوردن مقدار حرارتی است که از جابجا شدن حجم معین یک سیال از یک ناحیه به ناحیه دیگر منتقل می‎شود. مانند انتقال حرارت ناشی از نفوذ هوای بیرون به داخل اتاق.

استریل کردن

بخار برای استریل کردن بهترین و در دسترس‎ترین گزینه است. پرمصرف‎ترین دستگاه استریل کننده توسط بخار اتوکلاو است. اتوکلاو یا دستگاه استریل کننده با بخار، یک محفظه دارای فشار است که در آن از بخار اشباع برای افزایش دما جهت استریلیزاسیون استفاده می‎شود. بخار تولید شده توسط دیگ بخار نیز برای فرآیند استریلیزه کردن و هموژنیزه کردن در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می‎گیرد.

البته از آنجاییکه بخار نمی‎تواند در چربی‎ها نفوذ کند بدین ترتیب وسایل آلوده به چربی باید از طریق دیگری استریل شوند. اتوکلاو باید در داخل آزمایشگاه وجود داشته باشد. اگر اتوکلاو در خارج از آزمایشگاه قرار داشت مواد و وسایل مورد نظر باید در ظروف ضد نشت و قابل استریل کردن بسته‎بندی شده و به اتوکلاو منتقل شوند.

نیروی محرکه

نیروی محرکه بخار  تولید شده توسط دیگ بخار برای به گردش در آوردن توربین‎های نیروگاه تولید برق را می‎توان پرکاربردترین استفاده از نیروی محرکه بخار دانست. از نیروی محرکه بخار در کشتی‎ها نیز استفاده می‎شود. نیروی محرکه توربین بخار باعث ورود ذغال سنگ و دیگر سوخت‎های مورد استفاده در تولید بخار، بعنوان نیروی پیشرانش به کشتی گردید.

نیروی محرکه توربین بخار متداول‎ترین نیروی محرکه دریایی در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن بیستم بود. اما امروزه نیز در کشتی‎های نظامی با سوخت هسته‎ای به کمک بخار تولید شده توسط راکتور آبی نیروی محرکه بزرگترین کشتی فراهم می‎شود.

رطوبت‎زنی

رطوبت‎زنی با بخار در اشکال مختلف و در محل‎های مختلفی انجام می‎گیرد اما بدون شک ملموس‎ترین شکل آن رطوبت‎زنی بخار در سونای بخار است. سونا رفتن باعث تعریق و ایجاد آرامش در بدن می‎شود و فواید بهداشتی فراوانی برای انسان دارد. کلمه سونا برگرفته از یک کلمه فنلاندی (ساونا) که به معنی قرار گرفتن در دود است، می‎باشد.

در این اتاق دریچه‎هایی برای ورود بخار در نظر گرفته شده ‎است. آب در بویلر به بخار تبدیل شده و سپس بخار آب وارد اتاق می‎گردد؛ به این ترتیب با اتاقی مملو از بخارهای داغ مواجه هستیم که محل بسیار مناسبی برای گرم شدن و عرق کردن بدن است. این اتاق‎ها معمولاً آنچنان مملو از بخار هستند که به زحمت می‎توان چیزی دید.

تمیز کردن

از بخار برای تمیز کردن انواع سطوح می‎توان استفاده کرد و مثال بارز آن انواع بخارشوی‎های خانگی و کارواش بخار است. اما یکی از مهمترین کارایی‎های بخار در تمیز کردن سطوح گرمایی دیگ‎های لوله‎آبی می‎باشد.

دوده‎‎زدا

دوده‎زدا وسیله‎ای است که با دمیدن جت بخار بر روی سطوح تماس با گازهای کوره رسوب‎های آن را جدا می‎کند. دوده‎زدا از دیواره دیگ وارد می‎شود و در مسیر جریان گازها قرار می‎گیرد بدین ترتیب بخار در مسیر فضای عبور گازها پخش می‎شود و رسوب‎ها را از سطوح حرارتی جدا می‎کند.

دوده‎زداها می‎توانند چند نازله و یا چند نوع جت چرخشی و یا از نوع پسامدی باشد. عملیات دوده‎زدایی موجب انتقال حرارت بهتر شده و می‎تواند به میزان ۱/۵ تا ۲ درصد در مصرف سوخت بویلر صرفه‎جویی کند.

اتمیزه کردن

برای آنکه سوخت‎های مایع بتوانند اختلاط مناسبی با هوا داشته باشند باید به صورت پودر دربیایند (اتمیزه شوند). یکی از روش‎های اتمیزه کردن سوخت استفاده از نیروی بخار است.

پربازدیدترین‌ها

دیدگاه‌ها

خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.

دیدگاه خود را ثبت نمایید.

برای دریافت آخرین خبرها و محصولات ما به کانال تلگرام ما بپیوندید