علاوه بر انتقال حرارت، اپراتور بویلر صنعتی باید تصور درستی از سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی داشته باشد تا بتواند بدون آسیب رساندن به بویلر از آن بهره برداری کند. اگر سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی بیش از چند ثانیه متوقف شود، باعث مشود آب در محل های با انتقال حرارت بالا به سرعت بجوشد و دمای فلز افزایش یابد و به تبع آن دیگ بخار از بین می رود.

مثالی از سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی در واقعیت

برای درک بهتر مطلب چند مثال دیگر از سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی ارایه می کنیم. تا به حال به کتری دقت کرده اید که حباب های بخار چه قدر سریع در داخل آن حرکت می کنند؟ در فشار جو که آب در دمای ۲۱۲°F درجه فارنهایت میجوشد، حجم بخار تقزیبا یک نیم برابر بزرگتر از حجم همین میزان جرم آب است. سعی کنید یک بالن پر از توپ بادی را در آب وارد کنید تا نیروی حاصل از اختلاف چگالی را درک کنید. تشکیل بخار در آن کتری آب جوش شاید اگر به خاطر حقیقت روی سطح آمدن آن نبود، کل آب از کتری خارج میشد. حباب های بخار باید به سرعت حرکت کنند تا بدون جابه جا کردن آب از آن خارج شوند. اگر کاری کنید که کتری سریع تر بجوشد سطح آب بالا آمده و به بیرون پرتاب میشود. این پدیده از یک حقیقت فیزیکی نشأت گرفته است که مقداری از آن تبخیر میشود بنابراین همیشه در کتری آب کمتری نسبت به شروع کار وجود دارد. با نگاه کردن به کتری میتوانید سیرکولاسیون آب، بالا آمدن حبابهای آب و بخار و برگشتن آب به کف کتری را ببینید اما این عامل نه همیشگی است و نه پایدار. با وجود سنگین تر بودن آب از بخار، آب راه خود را با نیروبی قابل مقایسه با آن نیرو که شما توپ را به داخل آب می راندید، به کف کتری راه پیدا می کند. تمایل آن رفتن به طرفی است که سرعت بالا آمدن حباب های بخار و آب کمتر است. سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی نیز همانند همین مثال ساده عمل میکند.

فرمول محاسبه سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی

برای اینکه بخواهیم فرمول محاسبه سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی را بدانید باید چند اصل حقیقی فیزیک را فرابگیرید. آب داخل بویلر باید بچرخد درست مثل کتری روی اجاق باید عمل سیرکولاسیون را انجام دهد تا بخار بتواند از بویلر صنعتی خارج شود. باید آب کافی به همراه بخار جاری شود تا ذرات محلول در آب باقیمانده را حمل کرده و آنرا بصورت محلول نگه دارد در غیر این صورت روی سطوح انتقال حرارت رسوب خواهد گذاشت. خوشبختانه مولکول های آب چسبندگی زیادی به هم دارند و تلاش می کنند همدیگر را در اطراف حبابها نگه دارند، پس جرم زیادی آب به همراه بخار به سطح آب حرکت می کند. در بین تمام آن حبابها آب زیادی وجود دارد و اگر مکعبی را با ابعاد مساوی قطر حباب در نظر بگیرید، حباب . ۵۲ درصد آب مکعب را اشغال می کند پس فقط نصف حجم مخلوط آب و بخاری که بالا می آید بخار است. در داخل کتری، بخار ۲۶٫۸RY / 1 و آب ۰٫۰۱۶۷۲A / 1b فضا اشغال میکند.اگر حجم کتری را یک فوت متر مکعب در نظر بگیرید میتوانید آب و بخار را محاسبه کنید.

شما باید با این محاسبات آشنا شوید تا باور کنید نرخ گردش آب در بویلر صدها بار بزرگتر از نرخ جریان بخار در نازل ها است و جالب است بدانید با افزایش فشار این نسبت هم کم می شود. اگر میخواهید مقدار آن را در فشار کاری واحد خود محاسبه کنید باید مقادیر حجمی مربوط به فشار کاری خود را از جداول بخار استخراج و در این فرمولها جاگذاری کنید. البته باید بپذیرید که حبابها با هم تماس پیدا نمی کنند پس آب بیشتری در اطراف آنها در حرکت است (اساس محاسبات سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی براساس دقیقا در کنار هم قرار گرفتن و تماس داشتن با هم است).

سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی واقعا چطور انجام میشود.

حال که ذهنیت خوبی نسبت به حرکت آب و بخار در داخل کتری یافته اید بهتر است آن را به داخل بویلر بسط دهیم. یک بویلر لوله آتش ممکن است الگویی مثل شکل زیرداشته باشد ولی در واقع خیلی پیچیده تر از آن است، چون مقدار انتقال حرارت از جلوی بویلر تا عقب آن تغییر می کند و بسیار با هم تفاوت دارند. در دیگ های بخار و بویلر های صنعتی نوع scotch marine آب در اطراف کوره بالا رفته و از کناره ها با درجات مختلف و درست برخلاف صفحه لوله جلویی می ریزد.

بویلرهای لوله آبی یا همان واتر تیوب دارای الگوهای سیرکولاسیونی هستند که متناسب با طراحی دیگ بخار و بویلر صنعتی و نرخ احتراق بسیار متغیر است. در شكل (۲-۹) یک مثال برای سیرکولاسیون بویلر لوله آبی نشان داده شده است. آب و بخار در لوله هایی بالا می روند که بیشترین گرما را دریافت می کنند چونحباب بخار بیشتری در این آب وجود دارد. لوله هایی که در آن آب و بخار به طرف درام بخار جاری میشوند رایزر نام دارند و آنهایی که آب با آنها به پایین می ریزد لوله های پایین آورنده (Down comers) هستند. لوله هایی که روبه روی کوره باشند رایزر هستند.

آیا به خاطر دارید که .۶۰٪ حرارت به واسطه تابش انتقال می یافت؟

وقتی دیگ بخار در بار پایین یا همان فشار کم کار می کند، تعداد کمی از لوله ها (آنهایی که در کناره های بویلر هستند) که در یک طرف گرم میشوند ( منظورمان لوله های روبه روی کوره نیستند) همان پایین آورنده ها خواهند بود. با افزایش فشار کاری دیگ بخار و بویلر صنعتی حتی در پایین آورنده ها، مقداری حباب بخار تشکیل می شود. چون آنها هم گرم میشوند و اکثر لوله ها تبدیل به پایین آورنده میشوند تا سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی انجام شود. برخی لوله ها همیشه رایزر هستند و برخی همیشه پایین آورنده ولی بسیاری از آنها تعویض میشوند.

برخی از طرح های بویلرهای لوله آبی واتر تیوب با مشکلات انتقال از رایزرها به پایین آورندهها مواجه شدند. جریان آب در آن لوله ها به قدری کم شده بود که در آنها رسوب تشکیل شده بود.

پس برای اجتناب از مشکلات رسوب گذاری، بویلر صنعتی باید در نرخ بخارسازی خاصی بهره برداری شود. در برخی طرح ها لوله هایی به عنوان پایین آورنده در نظر گرفته شده بود که گرم نمی شدند و فقط آب را از درام بالا به پایین سیرکوله می کردند. بعبارتی سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی بصورت عمودی رو به پایین انجام میشود.

ممکن است دانست جزییات سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی بپرسید این چه ربطی به بویلر بخار دارد؟

حقیقت این است که مقداری بخار در اکثر بویلرهای آب گرم برای برقراری سیرکولاسیون تولید می شود. شاید در پار پایین چنین نباشد اما تفاوت در چگالی آب گرم شده برای ایجاد جریان سریع آب که منظور جذب گرما از سطوح انتقال حرارت است کافی نیست. بخار تولید شده مجددا وقتی حبابها از سطح انتقال حرارت جدا شدند کندانسه شده و راه خود را به آب سردتر بویلر پیدا می کنند.

برخی بویلرهای آب گرم مثلا HTHW ها وجود دارند که برای جریان دادن اجباری آب در بویلر به منظور جذب سریع گرما برای جلوگیری از تولید بخار طراحی شده اند، اما بدیهی است که این کار هیچ فایده ای ندارد و همچنان حباب های بخار تولید میشوند. به یاد داشته باشید که مسلما برای جلوگیری از رسوب گذاری و مسدود شدن لوله ها، وجود سیرکولاسیون ضروری است، در غیر این صورت با سوختن و ذوب شدن لوله ها مواجه خواهید شد.

نکته مهم در سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی

اگر تخلیه از کف، بدرستی انجام نشود و لجن جمع شده را به درستی دفع نکند، سیرکولاسیون نرمال می تواند مقداری از آن لجن را به رایزرها ببرد که بلافاصله مشکل ایجاد خواهد کرد. ارشد رسوب در لوله ها جریان را در بویلر محدود می کند که حاصل آن تسریع رسوب گذاری است. اگر بویلر شما رسوب دارد از بین بردن آن باید به سرعت آغاز شود. اجزای شل داخل بویلر وقتی در معرض حرکت سریع آب و بخار قرار بگیرند ممکن است جریان را مسدود و سیرکولاسیون را قطع کرده و خرابی به بار بیاورند پس هرچه زودتر پیچ ها و تکیه گاههای شل را تعمیر کنید.

سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی در کشتی ها و ناوگان دریایی چگونه انجام میشود

یکی از کشتی هایی که میخواهیم در مورد آن صحبت کنیم، یک صفحه هدایت خاص در بالای هدر دیواره آبی جنبی داشت. لوله ها بین دو هدر به صورت شیب دار قرار گرفته بودند. هدف این صفحه هدایت برگرداندن مقداری از آب نزولی به لوله های ردیف بالا بود. معلوم شد سرعت آبی که در بودند. پایین آورنده جاری بود به قدری زیاد بود که آب، ورودی ردیف های بالا را بسته و سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی بدرستی انجام نمیشد و آن واحد ها تشنه آب بودند.

سیرکولاسیون دیگ بخار و بویلر صنعتی را جدی بگیرید

من فکر نمی کنم شما به چنین بویلرهایی که دارای صفحه هدایت باشند برخورد کنید ولی اگر چنین چیزی دیدید آن را از مدار خارج نکنید. همچنین در هر کجایی که آن قطعه شل یا کنده شده ای دیدید آن را درست کنید. چون چنین مسایل کوچکی می تواند شما را در وسط دریا گرفتار کند.