دبی چیست؟
آبده یا دِبی (به فرانسوی: débit) در اصطلاحات فنی به حجم سیال عبوری از یک سطح مشخص در واحد زمان گفته میشود. این کمیت معمولاً برای اندازهگیری جریان سیالات مثل آب، بخار یا گاز استفاده میشود و واحدهای آن معمولاً متر مکعب بر ساعت (m³/h) یا لیتر بر ثانیه (L/s) یا در بعضی موارد کیلوگرم بر ساعت (kg/h) است.
دبی در مبحث دیگ بخار
مطلبی وجود دارد که موجب تعجب میشود: شما نمیتوانید فشار، دما و سطح را کنترل کنید بلکه تنها فاکتور قابل کنترل دبی است. شما فشار و دما را در بویلر توسط کنترل دبی سوخت و هوا کنترل میکنید. همچنین حفظ سطح آب با کنترل دبی آب انجام میشود. افزایش دبی، بسته به جهت جریان، فاکتور مورد اندازه گیری را افزایش یا کاهش میدهد.
معمولا اولین توضیح من به سوال اپراتورهایی که مشکل کنترل فشار، دما یا سطح دارند همین است. آنها پاسخ سوال خود را از من نمیگیرند بلکه تعریفی از مفهوم جریان و چگونگی تاثیر آن بر فاکتورهای دیگر اندازهگیری را از من میگیرند که نهایتا با استناد به آن مشکل را رفع میکنند.
نحوه محاسبه دبی در دیگ بخار
حال که این مفهوم را دریافتید بهتر است به نحوه کنترل دبی برای رسیدن به وضعیت مطلوب در واحد دیگ بخار بپردازیم.
برای این کار 2 روش وجود دارد:
- قطع و وصل کردن یا تغییر دادن نرخ دبی: برای تنظیم سطح در مخزن مواد شیمیایی، وقتی مقدار مواد کم شود شیر ورودی را باز و با رسیدن به حد مورد نظر شیر را می بندیم. این همان کنترل با قطع و وصل جریان است.
- یک شیر شناور در مخزن جبرانی با پایین رفتن سطح باز شده و جریان آب وارد مخزن شده و با پر شدن آن شیر بسته می شود.
البته باید درباره این 2 روش باید اطلاعات بیشتری کسب کنیم که آن را به مقاله بعدی در رابطه با کنترل موکول کرده و اکنون به خود جریان میپردازیم.
قبول این که ما فقط میتوانیم دبی را کنترل کنیم، درک بهره برداری واحد بویلر را بسیار آسان میکند.
هر پوند بخار که از بویلر خارج می شود باید با یک پوند آب ورودی به آن مطابقت کند. در غیر این صورت سطح آب در واحد به طور غیر معمول تغییر خواهد کرد. کلیه مقادیر هدر رفت آب در فرایند باید در ورودی آب به بویلر جبران شود.
کاربرد دبی در دیگ بخار
کنترل میزان بخار تولیدی
دبی بخار خروجی از دیگ بخار باید اندازهگیری و کنترل شود تا فشار و دمای سیستم پایدار بماند.
اگر دبی بخار خروجی بیشتر از ظرفیت تولید باشد، فشار دیگ بخار کاهش مییابد و کارایی کل سیستم مختل میشود.
کنترل دبی آب تغذیه (Feedwater)
برای تولید بخار، دیگ بخار نیاز به آب تغذیه دارد که باید به میزان مناسب و بهطور پیوسته وارد سیستم شود. دبی آب ورودی برای جلوگیری از خشکشدن دیگ بخار بسیار مهم است.
کنترل سوخت ورودی
میزان سوخت ورودی برای تولید بخار باید متناسب با دبی بخار مورد نیاز تنظیم شود تا عملکرد دیگ بخار بهینه باشد و از اتلاف انرژی جلوگیری شود.
محاسبه ظرفیت دیگ بخار
ظرفیت دیگ بخار معمولاً با توجه به دبی بخار خروجی بیان میشود. این مقدار مشخص میکند که دیگ بخار در هر ساعت چه میزان بخار تولید میکند.
ایمنی سیستم
اندازهگیری دبی آب و بخار از خطراتی مانند افزایش فشار بیش از حد یا کمآبی دیگ بخار جلوگیری میکند.
علت افت فشار بخار که باید توسط اپراتور کنترل شود
انرژی خارج شده از بویلر توسط بخار، باید با ورود جریان سوخت جبران شود. اگر انرژی خروجی توسط بخار بیشتر از آنچه توسط سوخت وارد بویلر میشود باشد، فشار بخار افت خواهد کرد. انرژی حاصل از سوخت باید تلفات انرژی دفع شده توسط دود را نیز جبران کند. مجموع جریانهای ورودی به بویلر باید با مجموع مقادیر خروجی از آن مطابقت کند در غیر این صورت نمیتوان به شرایط مطلوب دست یافت. این کار توسط اپراتور کنترل میشود.
قانون برنولی چیست؟
سنجش جریان با استفاده از فشار دیفرانسیلی طبق قانون برنولی است. برنولی رابطه بین افت فشار و جریان را در قرن 17 کشف کرد و چون این موضوع از قوانین طبیعی فیزیک است U از آن استفاده میکنیم. برای این که هوا بین 2 نقطه جریان یابد، فشار نقطه اول بیش از نقطه دوم باشد.
هر چه این اختلاف فشار بیشتر باشد سرعت جریان بیشتر خواهد بود. اگر به تغییرات کوچک فشار جوی که باعث تولید باد میشود دقت کنید در مییابید که برای حرکت هوا اختلاف فشار چندانی مورد نیاز نیست. برنولی کشف کرد که فشار کلی هوا فقط با اصطکاک تغییر میکند و این فشار کلی مجموع فشار استاتیکی و دینامیکی است. اندازه گیری فشار استاتیکی ، دینامیکی و کل در شکل زیر توضیح داده شده است.
فشار استاتیک فشاری است که تحت تاثیر جریان نیست. توجه داشته باشید که اتصال به گیج عمود بر جریان است. گیج سنجش فشار کلی، در مسیر جریان قرار گرفته و بنا بر این فشار استاتیک و دینامیک در گیج سنجیده میشود. آن چه به طور حقیقی در نازل درون جریان اتفاق میوفتد ضربات متحرک مایع به محل اتصال و تبدیل سرعت به فشار استاتیک مضاعف میباشد. اندازه گیری فشار دینامیکی مستلزم گیج مخصوص است که اختلاف بین فشار استاتیک و فشار کل را میسنجد. با این کار میتوان سرعت سیال را مستقل از فشار استاتیک تعیین نمود. تعیین سرعت در بالا دست لوله پمپ که در آن فشار پایین تر است همانند پایین دست لوله است.
دبیهایی که اپراتور واحد بویلر باید به آنها توجه کند
اصولا اپراتور بویلر، کنترل جریان سیالات را بر عهده دارد. انرژی مورد نیاز برای گرمایش آب یا تولید بخار از سوخت تامین میشود و کنترل انرژی آزاد شده از سوخت را اپراتور با کنترل دبی سوخت انجام میدهد. جریان دیگری که اپراتورها آن را کنترل میکنند جریان الکترونها در مدارهای الکتریکی است. انجام این کار مستلزم درک نحوه برقراری جریان الکتریکی و چگونگی تاثیر آن بر فشار و دمای تحت کنترل شما است.
تمام سیالات دارای جرم هستند. اصولا آب سنگین تر از نفت کوره است. گاز طبیعی سبک تر از هوا است، ولی با این حال دارای جرم میباشد. گاز و هوا کمی پیچیده تر هستند زیرا قابل تراکم بوده و حجم آنها با فشار تغییر میکند. در عمل رابطه جریان و فشار فارغ از خود سیال ثابت است.
لیست انواع دبیهای مهم در دیگ بخار
دبی آب تغذیه (Feedwater Flow Rate)
مقدار آبی که به دیگ بخار تزریق میشود تا بخار تولید کند. این دبی بسیار حیاتی است.
دبی بخار خروجی (Steam Flow Rate)
مقدار بخاری که از دیگ خارج میشود و به مصرف میرسد (در توربین، سیستم گرمایش یا مصرف صنعتی).
دبی سوخت (Fuel Flow Rate)
مقدار سوختی که به مشعل وارد میشود. این دبی برای کنترل عملکرد احتراق مهم است.
دبی هوا برای احتراق (Air Flow Rate)
مقدار هوایی که برای احتراق سوخت وارد مشعل میشود. تنظیم صحیح آن برای احتراق کامل ضروری است.
دبی آب برگشتی از کندانسور (Condensate Return Flow)
مقدار آبی که پس از تبدیل بخار به مایع (در کندانسور) به سیستم بازمیگردد.
دبی آب بلودان (Blowdown Flow Rate)
مقدار آبی که برای کاهش املاح و جلوگیری از تشکیل رسوب از دیگ تخلیه میشود.
دبی گاز دودکش (Flue Gas Flow Rate)
مقدار گازهای حاصل از احتراق که از طریق دودکش خارج میشود.
دبی آب نرم (Softened Water Flow Rate)
آبی که پیش از ورود به دیگ، نرم شده تا از تشکیل رسوب جلوگیری شود.
دبی بخار کمکی (Auxiliary Steam Flow)
بخاری که برای پیشگرمایش یا راهاندازی سیستمهای جانبی استفاده میشود.
دبی جریان در مدار بایپس (Bypass Flow Rate)
در برخی سیستمها برای جلوگیری از شوک حرارتی یا کنترل بهتر دما به کار میرود.