در این مقاله تصمیم داریم در مورد موضوعاتی از جمله 1- دیگه بخار چیست ؟ 2—طرز کار دیگ بخار به چه صورتی می باشد 3- کاربرد دیگ بخار در صنایع مختلف توضیحاتی را برای خواننده گرامی مطرخ نماییم با این وجود اگر همچنان در مورد مفاهیم فوق و دیگر تولید این مجموعه سوالی و پرسشی در ذهن خواننده محترم خطور نمود می توانید به یکی از شماره های 05135411722 - 09155807005 - 09157607106 – 09371889859 تماس گرفته و از توضیحات مهندسین و متخصصین مربوطه به صورت رایگان بهره مند شوید.
1- دیگه بخار چیست ؟ اجازه دهید کمی بیشتر و علمی تر در مورد تعریف دیگ بخار چند پاراگراف توضیح دهیم .
دیگ بخار یا بویلر (به انگلیسی: Steam Boiler) عبارت است از یک مخزن بسته که در آن بخار آب جهت استفاده در خارج از آن توسط گرمای ناشی از احتراق سوخت تولید می‌شود. داخل دیگ بخار شامل دو بخش طرف آتش و طرف آب است. سطح گرمایی دیگ بخار به مجموع کلیه سطوح در طرف آتش دیگ بخار اطلاق می‌شود. تمام بخش‌های داخلی و تحت فشار یک دیگ بخار از آلیاژهای آهنی ساخته می‌شوند. دیگهای بخار از نظر نوع جنس به دو دسته چدنی و فولادی تقسیم‌بندی می‌شوند. دیگ بخار چدنی برای تولید بخار کم فشار ساخته می‌شود و به همین دلیل بیشتر در مواردی نظیر سیستم‌های گرمایش مرکزی استفاده می شود. اکثر دیگهای بخار از نوع فولادی هستند. بزرگترین سازندگان بویلر در ایران و خاورمیانه نخست مشهد بخار و سپس ماشین‌سازی اراک و صنایع آذرآب می باشد.
استفاده از دیگ بخار در سیر تاریخ
جیمز وات مخترع اسکاتلندی که اغلب از او به عنوان مخترع ماشین بخار یاد می‌شود چهره اصلی انقلاب صنعتی است. وات در واقع اولین سازنده ماشین بخار نیست. هرو او آلکساندریا در قرن اول میلادی ابزارهای مشابهی را توصیف کرده بود. در سال ۱۶۹۸ توماس ساوری ماشین مشابهی را به ثبت رساند که برای تلمبه کردن آب از آن استفاده می‌شد و در ۱۷۱۲ توماس نیوکومن نوع پیشرفته‌تری از آن را به ثبت رساند.
با وجود این ماشین ساخته شده توسط نیوکومن کارایی بسیار کمی داشت و آن را فقط برای خارج کردن آب از معادن زغال‌سنگ به کار می‌گرفتند. وات با اینکه فقط یک دوره کارآموزی یکساله را در زمینه ابزارسازی گذرانده بود ولی از استعداد ابداع و نوآوری فراوان برخوردار بود. وی در سال ۱۷۶۴ هنگامی که مشغول تعمیر یک مدل از ماشین‌های نیوکومن بود به ماشین بخار علاقه‌مند شد.
وات اصلاحاتی آنچنان مهم و ارزنده در ماشین اختراعی نیوکومن به عمل آورد که میتوان او را مخترع اولین ماشین بخار دانست. اولین تغییر مهم وات که در سال ۱۷۶۹ به ثبت رساند اضافه کردن یک محفظه جداگانه تراکم بخار بود. او همچنین با عایق‌بندی، سیلندر بخار را مجزا کرد و در سال ۱۷۸۲ ماشین دوطرفه را اختراع نمود.
تمام این‌ها همراه با چند فقره تغییرات و اصلاحات کوچک‌تر به کارایی بیشتر ماشین‌های بخار منتج شد. این ازدیاد کارایی عملاً به معنای تفاوت بین یک ابزار ماهرانه ولی نه چندان قابل استفاده با وسیله‌ای با توان صنعتی فراوان بود. وات در سال ۱۷۸۱ با اختراع یک سری چرخ‌دنده حرکت تناوبی موتور را به حرکت دورانی تبدیل کرد. با استفاده از این ابزار بر موارد استفاده از موتور بخار به شکل چشمگیری افزوده شد. وات که خود فاقد استعداد لازم در کارهای تجاری بود، در سال ۱۷۷۵ به اتفاق ماتیو بولتون که مهندسی چیره‌دست و معامله‌گری توانا بود شرکتی تأسیس کرد، طی ۲۵ سال بعد شرکت وات – بولتون تعداد زیادی موتورهای بخاری تولید و به بازار عرضه کرد که در نتیجه ثروت سرشاری نصیب آن دو گردید.
در باب اهمیت ماشین بخار مبالغه و گزافه‌گویی نمی‌شود. درست است که بسیاری از اختراعات دیگر در انقلاب صنعتی نقش داشته‌اند؛ ولی هیچ‌یک از آنها به‌تنهایی نمی‌توانستند برای انقلاب صنعتی حیاتی باشند. قبل از آن اگر چه از نیروی آب و باد برای به گردش درآوردن چرخ آسیاب‌ها استفاده می‌شود ولی منبع اصلی نیرو همواره عضلات انسان بود. استفاده از این عامل ظرفیت تولید صنعتی را به کلی محدود می‌کرد. با اختراع ماشین بخار این محدودیت بر طرف شد. پس از آن انرژی بسیار زیادی برای تولید در دسترس بود و مرتباً نیز به میزان آن افزوده می‌شد.
اساس کار دیگ بخار یا بویلر (Boiler) مبتنی بر ویژگی های مخازن تحت فشار است. دیگ بخار در حقیقت یک مخزن بسته است که آب داخل آن با استفاده از حرارت ناشی از احتراق سوخت مصرفی دیگ بخار گرم شده و در نهایت به بخار آب با فشار بالا تبدیل می شوند.
بخش داخلی دیگ بخار شامل دو قسمت می باشد: طرف آتش و طرف آب. به همه سطوحی که در طرف آتش دیگ بخار قرار دارد سطح گرمایی گفته می‌شود. همه قسمت‌های داخلی یک دیگ بخار که تحت فشار بالا قرار می گیرند از آلیاژهای آهنی ساخته شده است. جنس دیگهای بخار معمولا از دو نوع چدنی و فولادی هستند. دیگ بخار چدنی بدلیل مقاومت کمتر برای تولید بخار کم فشار ساخته می‌شود. در حال حاضر اکثر دیگهای بخار از جنس فولاد هستند.
2- کاربرد دیگ بخار به چه صورتی می باشد؟ لطفا در ادامه با ما همراه باشید
برای درک درست از مفهوم دیگ بخار باید ابتدا بدانیم هدف استفاده از دیگ بخار چیست؟ صنایع مختلف دیگ بخار را به چه منظور استفاده می نمایند؟ در صنایع مختلف برای انجام عملیات عادی خود نیاز به حرارت و گرما و انرژی وجود دارد. این عملیات می تواند گرمایش و پخت مواد اولیه، ذوب نمودن، یا به حرکت در آوردن باشد. طراحان در فرآیندهای گوناگون با مزیتهای استفاده از روش های حرارت دهی غیرمستقیم در مقابل روش های مستقیم واقف هستند. به همین دلیل ترجیح می دهند از طریق سیالات مختلف از قبیل آب، گاز یا روغن این انرژی حرارتی را فراهم آورند.
در این میان بخار آب بعنوان سیالی که شکل گاز دارد و حرارت آن بسیار بالاتر از آب داغ می باشد و همچنین انرژی جنبشی بالایی دارد مورد توجه زیادی قرار گرفته است. انرژی جنبشی بخار در کارخانجات مختلف برای به گردش درآوردن توربین های محلی جهت تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین انرژی گرمایی بالای بخار در صنایعی که نیاز گرمایشی دارند برای حرارت دهی و پخت و پز کاربرد دارد.
لذا دیگ بخار (steam boiler or steam pot) یکی از اصلی ترین و مهم ترین تجهیزات و ماشین آلات صنعتی است که مورد استفاده کارخانجات مختلف در صنایع غذایی، نساجی، نفت، پتروشیمی، شیمیایی، یونولیت، بتن سازی، تولید قارچ و …. قرار می گیرد.
بخار تامین گرما، کنترل فشار ، حرکت مکانیکی، تامین آب برای فرایند های گوناگون را بر عهده دارد. بخار دارای مزیت های فراوانی می باشد که باعث شده یک انرژی قابل توزیع باشد. مثلا غیر سمی بودن ، قابلیت انتقال آسان، راندمان بالا، ظرفیت حرارتی بالا و قیمت پایین آن در مقایسه با سایر انرژی ها را می توان نام برد.
یکی از ساده ترین راه های انتقال حرارت استفاده از بخار آب است. آب به دلیل ظرفیت حرارتی بالا و همچنین ارزانی و در دسترس بودن به عنوان یک انتقال دهنده حرارت مورد استفاده قرار می گیرد.
بخار مقدار انرژی زیادی را در واحد وزن خود نگه می دارد. از آنجایی که اکثر حرارت بخار به صورت گرمای نهان می باشد مقادیر زیادی از حرارت می تواند با کارایی بالا در یک دمای ثابت انتقال یابد. بخار هم چنین در برخی از موارد مستقیما و در بسیاری فرایندها برای کنترل فشار و دما مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر کاربرد های مهم بخار ضدعفونی کردن و از بین بردن آلودگی هاست.
به صورت خلاصه از بخار جهت گرمایش ، استریلیزه کردن ، نیروی محرکه ، شستشو و تمیز کردن ، رطوبت زنی و … می توان استفاده نمود.
3- مزایای استفاده از دیگ بخار را نام ببرید
برخی از مزایای استفاده از بخار به شرح زیر است:
- بخار به دلیل دارا بودن گرمای نهان تبخیر حامل انرژی زیادی بوده و در صورت تقطیر شدن می توان حرارت زیادی از آن گرفت.
- به آسانی قابل توزیع و انتقال است.
- به دلیل وابستگی دما و فشار در سیستم های اشباع کنترل دمای بخار به آسانی توسط کنترل فشار بخار امکان پذیر است.
- بخار قابلیت اندازه گیری و مدیریت دارد.
- در گرمایش با بخار توزیع دمای یکنواختی در مقایسه با گرمایش توسط الکتریسیته بدست می آید.
- در سیستم های صنعتی بخار دارای کاربرد های فراوانی می باشد.
- راندمان دیگ های بخار بسیار بالاست.
- بخار در چیلرها، رطوبت زنی، گرمایش در انواع فرایندهای صنعتی، اواپراتورها، اتوکلاوها و دستگاه های استریل کننده و تهویه مطبوع و … کاربرد دارد.
- بخار نسبت به انرژی الکتریکی ارزان تر تمام می شود.
برخی از محل های استفاده از دیگ بخار یا بویلر بخار
برخی از محل هایی که از بخار به دلیل یکی از خواص و کاربرد های فوق استفاده کرد عبارت است از:
- نیروگاه های حرارتی
- صنایع غذایی
- صنایع داروسازی
- صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
- تهویه مطبوع و گرمایش و سرمایش
- صنایع شیمیایی
- صنایع کاغذ سازی
- صنایع پلاستیک سازی
- صنایع قند و شکر
- صنایع نساجی
- صنایع چرم سازی
- صنایع لاستیک سازی
- سالن های رنگ
- عمل آوری بتن
- دامداری و مرغ داری ها
- ذوب مواد
- اتوکلاو ها
- صنایع بسته بندی
- بیمارستان ها
- خشک شویی ها
- سونای بخار
4- طرز کار دیگ بخار به چه صورتی می باشد ؟
با توجه به نوع طراحی طراحی بویلرهای بخار اصولاً این محصول در دو نوع لوله آبی (WaterTube) و لوله آتشی (Fire Tube)، طراحی می گردد.
اساس کار دیگ بخار لوله آبی (واترتیوب)
دیگهای لوله آبی از ظروفی به نام درام تشکیل شده اند که بوسیله لوله به یکدیگر وصل می شوند. گاز داغ در اطراف لوله ها جریان دارد و آب درون لوله ها جاری می باشد ، در نتیجه آب داخل لوله ها در مجاورت با هوای داغ اطراف لوله، بخار آب تشکیل می دهد.
ظرفیت دیگهای لوله آبی آزادی را می توان افزایش داد و این یکی از مهمترین دلایل برتری این نوع دیگ بخار است. یک دیگ لوله آبی با ظرفیت نیم تن در ثانیه توانایی تولید بخار با فشار ۱۶۰ اتمسفر و دمای۵۵۰ درجه سانتی‌گراد را دارد. البته پکیج دیگهای لوله آبی در ابعاد کوچک‌تر برای استفاده در صنعت نفت و پتروشیمی ساخته می‌شوند.
اساس کار دیگ بخار لوله آتشی (فایرتیوب)
محفظه احتراق و لوله‌های بویلر داخل یک محفظه نسبتاً بزرگ استوانه ای با قطر زیاد قرار دارند. ساختمان دیگ به گونه‌ای است که گازهای داغ ناشی از احتراق از داخل لوله ها عبور داده می شود و بدین وسیله به آبی که در خارج از لوله ها قرار دارد حرارت منتقل می شود.
دیگهای لوله آتشی در صنایع مختلف برای مقاصد گرمایش بصورت دیگ ثابت و دیگهای قابل حمل تولید و بکار می روند. دیگ بخار فایرتیوب در ظرفیت های متفاوتی و حداکثر ۲۵ تن در ساعت می تواند ساخته شود. دیگ های بخار لوله آتشی بدلیل اینکه از یک مخزن بزرگ آبِ تحت فشار تشکیل شده از نظر فشار و ظرفیت محدودیت دارند و معمولاً مناسب فشارهای پایین مانند ۶ آتمسفر و کمتر و نهایت تا ۱۰ الی ۱۲ آتمسفر طراحی می شوند.
البته می توان با افزایش ضخامت جداره این مشکل را تا حدود زیادی برطرف کرد که در این صورت از نظر اقتصادی محدودیت وجود دارد.
