سیستم های بخار(طراحی و محاسبات و اجرا)

[petromech]

با سلام

در این تایپیک قصد داریم در زمینه بخار و سیستم های بخار نکاتی رو شروع کنیم که در اجرا و طراحی مهم و قابل اجرا هستند.
در زمینه بخار رفرنس های زیادی وجود نداره چون مبحثی کاملا تخصصی و اجرایی هست ولی شرکت ها و کمپانی هایی بزرگ در این زمینه manual هایی ایجاد کردند که قابل استفاده هستند. بخار در زمینه صنعتی خیلی کاربردی هست و نگهداری و تعمیرات آن بیشتر از خودش مهم هست.
امیدوارم متخصصان عزیز در این تایپیک ما رو همراهی کنند.

 

[petromech]

یکی از کمپانی های بزرگ سیستم های بخار اسپیراکس سارکو انگلستان هست و هندبوک هایی در این زمینه برای نکات طراحی بیرون ارجاع داده که من در اینجا دو تا هندبوک اش و کاتالوگ ترجمه شده به فارسی آن توسط نمایندگی کمپانی در ایران رو برای اشتراک قرار میدم . در کاتالوگ لیست تجهیزات بخار و نوع کارشون توضیح مختصر داده شده است.


در این کاتالوگ با لیست تجهیزات کنترلی بویلر و تجهیزات بلودان و خط کندانس آشنا می شویم. نمایندگی اسپیراکس سارکو در ایران شرکت سامان پایا ایده می باشد که ترجمه کاتالوگ زیر هم توسط این شرکت انجام شده است.

http://s5.picofile.com/file/8143732400/product_overview_spiraxsarco_farsi.pdf.html




هندبوک های یخار اسپیراکس سارکو



Design of Fluid Systems: Utilization


Design of Fluid Systems: Hook-Ups

[url]http://s4.picofile.com/file/8100141900/steam_dig.rar.html[/URL]
​

 

[petromech]

در پست قبلی دانلودهایی گذاشتم که برای یاد آوری و مقدمات در طراحی برامون مروری بشه ...
در پست های بعدی با مفاهیم آنتالپی و گرمای ویژه و ومفهوم بخار شروع می کنیم.

 

[petromech]

بخار (Steam) یک اصطلاح فنی و تخصصی برای حالت گازی آب است.بخار در واقع فاز گاز آب می باشد و زمانی که آب به جوش می آید تشکیل می گردد.بخار آب در فشار اتمسفر در درجه حرارت 100 درجه سانتی گراد ایجاد می گردد. این در حالی است که در فشار های پایین تر (برای مثال بالای کوه) آب در درجه حرارت پایین تری به جوش می آید و در فشار های بالاتر (مانند زود پز) بخار در درجه حرارت های بالاتری تشکیل می گردد.نمودار فازی آب مراحل تبدیل آب را از فاز جامد به مایع اشباع و از مایع اشباع به بخار اشباع تا بخار سوپر هیت به تفضیل بیان می کند.


فشار بخار (Vapour Pressure) به فشار تعادلی گفته می شود که در آن فشار تعداد مولکول های آزاد شده از سطح مایع با مولکول هایی که به مایع بر می گردند یکی باشد.مایعی را در نظر می گیریم که در یک فضای محدود واقع شده و دمای آن ثابت است بعضی از مولکول ها که دارای انرژی کافی هستند از سطح مایع گریخته و به بالای آن می روند. پس از گذشت مدت زمانی تعداد مولکول ها در فضای بالای مایع به حدی میرسد که در اثر فشار موجود در این فضا تعدادی از مولکول ها به مایع بر می گردند و نهایتا حالت تعادلی حاصل می شود که در آن تعداد مولکول های خارج شده از مایع با تعداد مولکول های وارد شده برابر می شود. هوای فضای بالای سطح مایع از مولکول های بخار مایع اشباع است. در این حالت فشار روی سطح مایع را فشار بخار می نامند.

فشار بخار مایع، تابع دماست و با افزایش دما افزایش می یابد.هر چه فشار فضای بالای مایع پایین باشد تبخیر آن در دماهای پایین تر صورت می گیرد. مایعات فرار مایعاتی هستند که دارای فشار بخار خیلی زیادی هستند و به راحتی بخار می شود (مثلا الکل)بررسی فشار بخار در مانومتر، بارومتر و در پدیده کاویتاسیون پمپ دارای اهمیت است.

 

[petromech]

از آنجایی که در تعریف ظرفیت گرمایی ویژه با توجه به جرم، تعداد اتم یا تعداد مولکول بحث وجود دارد.زمانی که جرم واحد مبنا باشد
نماد ظرفیت گرمایی c بوده و هنگامی که مول واحد مبنا باشد با C نمایش داده می شود. از این رو در کاربردهای مهندسی واحد SI بر اساس واحد جرم ماده بیان می شود: گرم یا کیلوگرم ( J/kg.K)در علوم شیمی سیستم SI این واحد را بر مبنای مول بیان می کنند ( J/mole.K).
اگر ظرفیت گرمایی یک ماده در فشار ثابت اندازه گیری شود با Cp و اگر آن را در حجم ثابت اندازه گیری کنند با Cv نشان داده می شود. نسبت این دو مقدار را با ɣ نمایش می دهند و معمولا در معادلات محاسبه سرعت صوت در گازایده آل به کار می برند. این نسبت معمولا ثابت نیست و به دما بستگی دارد.­ در اندازه گیری ظرفیت گرمایی فشار نیز اهمیت دارد یکی از مبناهای اندازه گیری فشار استاندارد اتمسفر 101.325 kpa در سطح آزاد دریا است.

 	[B]Q=mc[/B][B]Δ[/B][B]T[/B]
  	Q: مقدار گرما
  	m : جرم ماده
  	C: ظرفیت گرمایی ویژه
  	ΔT: اختلاف دما

 

[petromech]

-آنتالپي تبخير يا گرماي نهان (h[SUB]rg[/SUB])
اين پارامتر مقدار انرژي لازم جهت تغيير فاز آب در حال جوش به بخار مي باشد. در اين فرآيند هيچ گونه افزايش دمايي رخ نداده و تمام انرژي صرف تغيير فاز مي شود. اصطلاح قديمي گرماي نهان بعلت عدم تغيير دما با وجود افزايش انرژي مي باشد ، ولي اصطلاح مناسبتر گرماي تبخير است. همانند تغيير فاز يخ به آب ، فرآيند تبخير نيز قابل برگشت است.در فرآيند چگالش، ميعان يا كندانس، همان مقدار انرژي كه در توليد بخار صرف شده است به محيط اطراف پس داده مي گردد. اين پديده در هر زمان كه بخار با سطوح سردتري در تماس قرار گيرد، اتفاق مي افتد. اين مقدار انرژي ، انرژي موثر ومفيد بخار در كاربردهاي حرارتي است ، زيرا دقيقا ميزاني از انرژي است كه هنگام تبديل بخار به كندانس آزاد مي شود.




-آنتالپي بخار اشباع يا انرژي كل بخار اشباع(h[SUB]g[/SUB])

اين پارامتر انرژي كل بخار اشباع بوده و براحتي از مجموع آنتالپي آب و آنتالپي تبخير به دست مي آيد:
كه در آن: آنتالپي (و ديگر خواص) بخار اشباع براحتي با استفاده از جداول تجربي موجود كه به جداول بخار اشباع معروف است به دست مي آيند.
-جدول بخار اشباع

جدول بخار اشباع ، بيان كننده خواص مختلف بخار در فشارهاي متفاوت است.اين اعداد از آزمايشات واقعي منتج شده اند. جدول زیر نشان دهنده خواص بخار اشباع در فشار اتمسفر يك يا0 bar g مي باشد.

​

در فشار اتمسفر يك ، آب در دماي 100[SUP]0[/SUP]c بجوش مي آيد و انرژي لازم جهت گرمايش يك كيلوگرم آب از دماي 0[SUP]0[/SUP]c تا 100[SUP]0[/SUP]c برابر 419 kj/kg مي باشد. بنابراين آنتالپي ويژه آب در فشار 0 bar g و دماي 100[SUP]0[/SUP]c برابر 419 kj/kg مي باشد. هم چنين انرژي لازم جهت تبخير يك كيلوگرم آب صد درجه به يك كيلوگرم بخار صد درجه برابر2257 Kj مي باشد. بنابراين در فشار 0 bar g آنتالپي محسوس تبخير برابر Kj 2257 مي باشد.

 

[petromech]

بخار سوپرهيت چيست؟
در صورت تماس بخار اشباع توليد شده در ديگ با سطوح دماي بالاتر، دماي بخار به بالاتر از دماي تبخير افزايش خواهد يافت. به اين بخار، بخار سوپرهيت گفته شده وبه تفاوت دماي بخار اشباع و دماي افزايش يافته بخار درجه سوپرهيت اتلاق مي گردد.

سوپرهيت نمودن بخار در صورت وجود آب درون بخار ممكن نبوده و افزايش حرارت موجب تبخير قطرات آب خواهد شد. بمنظور گرمايش مجدد، بخار اشباع بايد از درون يك مبدل حرارتي عبور نمايد. اين مبدل مي تواند قسمت ثانويه اي در داخل بويلر بوده و يا بصورت سوپرهيت جداگانه باشد. سيال گرم كن نيز مي تواند گازهاي داغ خروجي مشعل بوده و يا اينكه مشعل جداگانه اي تعبيه شود.
بخار سوپرهيت در كاربردهاي خاصي استفاده مي شود، بعنوان مثال در توربين هاي بخار از بخار سوپرهيت جهت عبور از نازل ها و هدايت به سمت رتور استفاده شده كه منجر به چرخش رتور مي شود. از آنجائيكه انرژي لازم فقط از طريق بخار تامين مي شود، بنابراين بخار خروجي از رتور داراي انرژي كمتري خواهد بود.

در صورتي كه بخار در دماي اشباع باشد، اين كاهش انرژي منجر به كندانس قسمتي از بخار مي شود. توربين ها داراي طبقات مختلفي هستند، بخار خروجي از اولين قسمت به سمت محور رتور دوم هدايت مي شود در واقع با هدايت بخار در طول طبقات توربين ، رطوبت آن افزايش پيدا خواهد نمود. اين شرايط نه تنها باعث ايجاد ضربه چكش خواهد شد، بلكه قطرات آب موجب خوردگي شديد پره هاي توربين مي گردند. راه حل جلوگيري از اين مشكلات ، استفاده از بخار سوپر هيت در ورودي توربين و استفاده از انرژي آن جهت چرخش رتور بوده كه در نهايت بصورت بخار تقريبا اشباع از توربين خارج مي شود.

علت ديگر استفاده از بخار سوپرهيت در توربين هاي بخار ، افزايش راندمان حرارتي مي باشد. بازده ترموديناميكي يك موتور حرارتي نظير توربين ، توسط دو تئوري زير قابل محاسبه است:
-سيكل كارنو كه در آن تغييرات دماي بخار خروجي و ورودي با دماي ورودي مقايسه مي شود. -سيكل رانكين كه در آن تغييرات انرژي حرارتي بخار ورودي و خروجي با كل انرژي ورودي مقايسه مي شود.

مثال: بخار ورودي يك توربين در شرايط 90bara/450 [SUP]0[/SUP]c مي باشد. بخار خروجي در فشار 0.06bara (خلاء نسبي) بوده و داراي 10% رطوبت مي باشد. دماي بخار اشباع 36.2 [SUP]0[/SUP]c است.
بازده سيكل كارنو را محاسبه نماييد.؟

بازده سيكل رانكين را محاسبه نماييد.

از آنجائي كه بخار داراي 10% رطوبت است بنابراين آنتالپي واقعي تبخير برابر است با(0.9*2415) و آنتالپي موجود در آب برابر (0.1*152) مي باشد.
با بررسي سيكل هاي مذكور نتايج زير حاصل مي شود:

-درجه حرارت يا انرژي ورودي به توربين بايدتا حد امكان بالا باشد كه بمعني بالا بودن فشار دما بشرط عملي بودن آن است. استفاده از بخار سوپرهيت ساده ترين و مناسب ترين روش جهت اين امر مي باشد. -درجه حرارت يا انرژي خروجي توربين حتي المقدور پايين نگاه داشته شود كه بمعني فشار ودماي حداقل عملي در اين قسمت بوده ومعمولا توسط كندانسوز در خروجي توربين تامين مي گردد.
با توجه به وجود 10% آب درون بخار ، مقدار انرژي واقعي بخار برابر 90% h[SUB]fg[/SUB] بوده و انرژي واقعي آب نيز 10% h[SUB]f[/SUB] مي باشد.

 

[petromech]

اگرچه بخار سوپرهيت سيال ايده آلي در كاربردهاي گرمايشي نيست ، با اين وجود از اين نوع بخار در سايت هاي صنعتي ، خصوصا صنايع نفت وپتروشيمي استفاده مي شود.در اين موارد ، قبل از اينكه بگوئيم بخار سوپرهيت مزيت خاصي بر بخار اشباع جهت كاربرد حرارتي دارد ، بايدتوجه كرد كه بخار سوپرهيت به علت استفاده در توربين هاي توليدنيرو مستقر در سايت ، موجود و در دسترس مي باشد. در اكثر مواقع از بخار اشباع جهت كاربردهاي گرمايشي استفاده مي شود ، حتي اگر مجبور به دي سوپرهيت كردن بخار باشيم.در بسياري از سايت هاي پتروشيمي و پالايشگاهي نيز بخار سوپرهيت موجود تا حدود10 درجه دي سوپرهيت شده وسپس جهت فرآيند گرمايش استفاده مي شود.اين مقدار ناچيز نيز در تماس با قسمتهاي اوليه سطوح حرارتي منتقل مي گردد.درجه هاي بالاي بخار سوپرهيت غالبا مشكل ساز وغيراقتصادي بوده وبهتر است در كاربردهاي گرمايش استفاده نشوند.

چنددليل براي نامناسب بودن بخار سوپر هيت جهت گرمايش به شرح زير است:
-مقدار آنتالپي بخش سوپرهيت بخار در مقايسه با آنتالپي اشباع آن نسبتا كم مي باشد.در صورتيكه بخار از درجه سوپرهيت كمي برخوردار باشد ، بسرعت انرژي خود را از دست داده وبه بخار اشباع تبديل مي شود و اگر درجه سوپرهيت بالا باشد ، زمان زيادي جهت خنك شدن تا دماي اشباع صرف شده و دراين زمان نرخ انرژي منتقل شده كم مي باشد. -برخلاف بخار اشباع ، دماي بخار سوپرهيت يكنواخت نيست .بخار سوپرهيت هنگام پس دادن انرژي كاهش دما مي يابد ، در حاليكه بخار اشباع با دارا بودن دماي ثابت ، تغيير فاز ميدهد ، در نتيجه استفاده از بخار سوپرهيت ممكن است باعث گراديان دما در سطوح انتقال حرارت گردد.درمبدل هاي حرارتي ، استفاده از بخار سوپرهيت مي تواند منجر به تشكيل لايه نازك خشك در حال جوشش در ناحيه جريان ثانويه گردد.اين قسمت براحتي وبه سرعت پوشيده از جرم ورسوب شده ومتعاقبا با افزايش دما در اين ناحيه ، شكست وسوراخ شدن لوله ها رخ خواهد داد.درنتيجه ديده مي شود كه در كاربردهاي انتقال حرارت ، بخار با درجه زيادي از سوپرهيت چندان مناسب نمي باشد ، زيرا:
-هنگام سردشدن تا دماي اشباع ، انرژي كمي را انتقال ميدهد.
-باعث گراديان دما در سطوح انتقال حرارت مي گردد.
-سطوح انتقال حرارت بيشتري را نيازمند است.
نتيجه مذكور جهت بخار سوپرهيت كمي عجيب به نظر مي رسد ، چرا كه آهنگ انتقال حرارت در يك سطح ارتباط مستقيم با اختلاف دماي طرفين دارد.اگر بخار سوپرهيت داراي دماي بيشتري نسبت به بخار اشباع در يك فشار ثابت باشد ، آيا انتقال حرارت به همان نسبت افزايش مي يابد؟جواب نه مي باشد كه طبق جزئيات ذيل بيشتر به آن مي پردازيم. واضح است كه افزايش دما باعث نرخ انتقال حرارت مي گردد كه در معادله3 ، 5 ، 2 توضيح داده شده است:


معادله فوق همچنان نشان دهنده ارتباط نرخ انتقال حرارت به ضريب هدايت(U) وسطح انتقال حرارت (A) مي باشد. سطح انتقال حرارت ثابت بوده ولي ميزان ضريب انتقال حرارت U بين بخار اشباع وبخار سوپرهيت متفاوت است.
ضريب انتقال حرارت كلي بخار سوپرهيت در طي فرآيند تغيير خواهد نمود ولي همواره از بخار اشباع كمتر مي باشد.تخمين مقدار U در سوپرهيت مشكل است چرا كه پارامترهاي زيادي در آن تاثيرگذار هستند ، ولي در كل با افزايش درجه سوپرهيت مقدار Uكاهش مي يابد.

 

[petromech]

اندازه گيري مصرف بخار در تجهیزات

1-روش استفاده ازجريان سنج استفاده از جريان سنج هاي بخار بمنظور اندازه گيري مصرف بخار در تجهيزات در حال كار استفاده مي شود.نتايج حاصل مي تواند در آناليزهاي اقتصادي صرفه جوئي انرژي و يا مقايسه راندمان تجهيزات مختلف با يكديگر بكار برده شود. بخار در هر قسمت مي تواند بصورت يكي از مواد اوليه توليد درنظرگرفته شده و هزينه خطوط مختلف توليد بصورت مجزا محاسبه شود.در انتخاب جريان سنج ، فشار ودبي بخار و كاليبراسيون آن مهم مي باشد.

​

2-استفاده از پمپ هاي كندانس روش ديگر با دقت كمتر استفاده از كنتور در روي بدنه پمپ هاي مكانيكي كندانس مي باشد.اين پمپها كه در بخشهاي بعدي به تفصيل توضيح داده مي شوند ، بصورت سيكلي كار كرده وبا مشخص شدن تعداد پر وخالي شدن آنها و در دست بودن حجم كندانس پمپ در هر مرحله ، مي توان مقدار كندانس كه در واقع همان بخار است را محاسبه نمود. مونيتور الكتريكي كوچك قابل نصب در روي پمپ كه وضعيت كاري پمپ را نشان ميدهد ، بدين منظور استفاده شده كه حتي ميتواند گزارش كاري را به سيستم مركزي كنترل ارسال نمايد.اگر كلكتور ورودي به پمپ داراي شير تخليه به اتمسفر نيز باشد ، درصد كمي از جريان بعلت بخار فلاش بايد اضافه شود.

​

3-روش جمع آوري آب كندانس مصرف بخار مي تواند مستقيما با جمع آوري آب كندانس در داخل ظرف و در زمان مشخص محاسبه شود.درصورت وجود بخار فلاش كم، اين روش با دقت خوب مصرف بخار را مشخص خواهد نمود و در هر دو حالت با جريان و بدون جريان ثانويه قابل استفاده است. بايد دقت نمود كه اين روش در مواردي مانند تزريق بخار،رطوبت زني و يا تجهيزات استرليزه كننده كه امكان جمع آوري كندانس وجود ندارد ،عملي نيست. همانطور كه ديده مي شود ، ظرف جمع آوري كندانس با مقداري آب وزن شده وسپس با روشن نمودن سيستم و ورود بخار ، كندانس خروجي در داخل ظرف وزير سطح آب موجود (بعلت سرد كردن بخار فلاش) در مدت زمان معلوم تخليه و ظرف كندانس مجددا توزين مي شود.هنگام آزمايش بايد موارد پيك مصرف و تغييرات ناخواسته مصرف مورد دقت قرار گيرد. همچنين بايد دقت نمود كه تنها كندانس حاصل از بخار محاسبه شود و در مثال بالا ، مي توان با استفاده از شير تخليه بعد از تله بخار ، مصرف كننده ، بخار را كاملا تخليه كرده و در آخر آزمايش نيز آب باقي مانده در مصرف كننده را مجددا تخليه وآنرا به ظرف جمع آوري كندانس اضافه نمود.

​

در صورت مجهز بودن سيستم برگشت كندانس به تانك و منبع كندانس وپمپ ، مي توان با خاموش كردن پمپها بصورت مقطعي و اندازه گيري تغيير سطح در آب مخزن ، مقدار مصرف را مشخص نمود.

​

​

 

[petromech]

در سيستم هاي گرمايشي بخار ، هدف نهائي از توليد و توزيع بخار ، انتقال حرارت به سطوح مربوطه است.

بمنظور محاسبه ميزان بخار ، فشار بخار و انرژي لازم جهت فرآيند مورد نياز بوده و بدنبال آن اندازه و سيستم توزيع بخار نيز تعيين مي گردد.

*روش هاي انتقال حرارت:

-هدايت:

انتقال حرارت در اثر گراديان دماي بين دو جسم جامد يا سيال ساكن ، بر اثر هدايت رخ مي دهد. مولكول هاي با انرژي بيشتر ، انرژي خود را به مولكول هاي مجاور با انرژي كمتر انتقال مي دهند...
-همرفت:
انتقال انرژي حرارتي بين يك سطح وسيال در حال حركت با دماهاي مختلف به همرفت معروف است. همرفت مي تواند بصورت طبيعي يا اجباري انجام پذيرد...



-تشعشع:
انتقال حرارت ناشي از انتشار انرژي از سطوح ، بشكل امواج الكترومغناطيس به تشعشع معروف است.

-معادله عمومي انتقال حرارت
ضريب انتقال حرارت عمومي (u)
اين ضريب در برگيرنده همزمان ضرايب همرفت و هدايت بين دو سيال است كه با يك ديواره از هم جداشده اند...
-اختلاف دما(AT):
در فرايندهاي انتقال حرارت ، اختلاف دماي سيال گرم وسرد نسبت به مكان و زمان متفاوت است و بنابراين از اختلاف دماي متوسط جهت محاسبات استفاده مي شود....
-موانع انتقال حرارت
علاوه بر جداره فلزي بين دو سيال ، موانع ديگري مانند لايه هاي هوا ، كندانس ورسوب و...وجود دارند.
همچنين در طرف ديگر جداره ناقل حرارت (قسمت فرايند) نيز ممكن است لايه هائي از رسوب مواد ونيز لايه ساكن چسبيده به جدار موجود باشد...

 

[petromech]

[h=1]روش هاي برآورد مصرف بخار[/h]
طراحي بهينه سيستم بخار تا اندازه زيادي به تعيين دقيق مصرف بخار دارد بدين طريق، اندازه لوله ها بدرستي انتخاب شده و متعاقبا شيرآلات نظير شيرهاي كنترل، تقليل فشار و تله هاي بخار بصورت دقيق انتخاب مي شوند تا عملكرد ايده آل را داشته باشند.
مصرف بخار بطرق مختلف قابل تعيين است:
*محاسبات
با استفاده از آناليز حرارتي ومعادلات مربوط مي توان مصرف بخار را تعيين نمود. اگر چه انتقال حرارت هنوز كاملا شناخته نشده است و ممكن است متغيرهاي ناشناخته زيادي موجود باشد، ولي با استفاده از تجربيات و روابط موجود ، مي توان با دقت كافي مصرف بخار را تعيين نمود.
* اندازه گيري
مصرف بخار با اندازه گيري مستقيم از طريق جريان سنج هاي بخار قابل سنجش است.به اين طريق مي توان با دقت نسبتا خوب، مصرف بخار سايت هاي موجود را تعيين نمود و بالطبع در مورد سايت هاي در حال طراحي يا غيرفعال قابل استفاده نيست.
*قدرت
حرارتي قدرت حرارتي غالبا در پلاك تجهيزات مختلف كه توسط سازنده نصب مي شود، برحسب Kw ذكر شده است ولي مصرف بخار بر حسب kg/hr به فشار بخار بستگي دارد. قدرت حرارتي نشان دهنده مقدار ايده آل طراحي بوده، ولي لزوما معادل قدرت واقعي عملي نيست. -محاسبات انرژي موجود در بخار معمولا به دو منظوراستفاده مي شود. -تغيير دما در محصول و در واقع ايجاد گرمايش. -تثبيت دماي محصول، هنگامي كه حرارت توسط عوامل طبيعي يا طراحي اتلاف مي گردد. در هر فرآيند گرمايشي ، با افزايش دماي فرآيند انرژي لازم كاهش يافته و از اختلاف دماي بين كويل گرمايي و فرآيند نيز كاسته مي شود. بالعكس ، اتلافات حرارتي با افزايش دماي فرآيند افزايش يافته حرارت بيشتري از طريق لوله يا وسيله اتلاف مي شود. كل حرارت لازم در هر زمان برابر مجموع دو فاكتور فوق است. در بسياري از فرايندهاي انتقال حرارت از معادله زير جهت محاسبه گرماي لازم براي افزايش دماي مواد استفاده مي شود.

اين معادله جهت محاسبه كل انرژي حرارتي استفاده مي شود ، ولي به شكل فوق نمي تواند آهنگ انتقال حرارت را تعيين نمايد. انواع مختلف مبدل هاي حرارتي را از نظر آهنگ انتقال حرارت مي توان به دو دسته دسته بندي نمود: *بدون جريان:در اين موارد ماده گرم شونده داراي جرم ثابت و غالبا محصور در يك منبع است. * داراي جريان: در اين مورد سيال گرم شونده با دبي مشخص در اطراف سطح انتقال حرارت جريان مي يابد.

 

[petromech]

در برخي از فرايندهاي بدون جريان، زمان گرمايش اهميت زيادي ندارد ولي در مواردي نيز اين زمان اهميت زياد داشته و كيفيت توليد يا فرايند ارتباط مستقيم با اين زمان دارد. دو فرايند گرمايش بدون جريان را در نظر بگيريد كه به ميزان برابري از انرژي نيازمندند ولي زمان گرمايش آنها متفاوت است كه در حقيقت بمنزله متفاوت بودن آهنگ انتقال حرارت بوده توسط معادله زير محاسبه مي شود:

​

مقدار آهنگ انتقال حرارت در حالت عدم وجود جريان: حجمي از روغن از دماي حجمي از روغن از دماي 35[SUP]0[/SUP]c به دماي 120[SUP]0[/SUP]c در زمان 10 دقيقه گرم مي شود.حجم روغن برابر35 litr وزن مخصوص آن0.9 وظرفيت حرارتي ويژه آن برابر1.9Kj/Kg[SUP]0[/SUP]c است.

مقدار حرارتي كه بخار در هنگام كندانس شدن آزاد مي نمايد::

​

 

[petromech]

شاید این پست ربطی به این تایپیک ما نداشته باشه ولی اساس کار یک توربین بخار به صورت قیلم آموزشی هست که برای دانلود اینجا میزارم:

حجم اش زیاده ولی ارزش دیدن داره:

این فیلم آموزشی که به زبان فارسی می باشد به شرح اجزا و نکات مهم توربین های بخار می پردازد.امیدوارم مورد استفاده دوستان قرار بگیرد.

حجم فایل: 154 مگابایت

http://s5.picofile.com/file/8105407142/steam_turbin.mpg.html
​

 

[petromech]

کلمه بویلر از فعل boil به معنی جوشاندن استخراج شده و بویلر به معنی جوشاننده است . درواقع بویلرها نوعی مبدل حرارتی هستند که با گرفتن انرژی حرارتی سوخت و انتقال آن به آب سرد ، باعث تبدیل آب به بخار می شوند .
نیروگاه بخاری از نظر ترمودینامیک یک ماشین حرارتی است که در آن دیگ بخار ، به عنوان منبع گرما کار می کند . گرفتن کار از ماشین حرارتی تنها با منابع دمای بالا و پایین میسّر است . انتقال و افزایش انرژی سیّال عامل که عمدتاً آب خالص است ، در دیگهای بخار صورت می گیرد . پس دیگهای بخارنیروگاه ها با متعلقات خود نقش اساسی و بارزی در سیکل حرارتی نیروگاه ها ایفا می کنند . در واقع می توان گفت که دیگ بخار قلب هر نیروگاه است . لذا شناخت انواع ، عملکرد ، اجزا و نقش تک تک اجزای این سازه بزرگ و مهم ، کمک شایانی به به بهره برداری و تعمیرات آن خواهد کرد .در اینجا بایستی با یک واژه درباره بویلرها آشنا شویم و آن سطح تبادل حرارتی یک بویلر است .سطح گرمایش ( ( heating surface یا سطح تبادل حرارتی یک بویلر عبارت است از مساحت سطحی که در معرض محصولات احتراق قرار دارد .در مقاله زیر به انواع بویلرها و کنترل آنها اشاره شده است.

http://s5.picofile.com/file/8122023376/boiler_control.zip.html
​

 

[petromech]

در فایل زیر فرمول های انتخاب مشعل و و محاسبه مصرف سوخت مشعل بیان شده است.

[url]http://s5.picofile.com/file/8113362984/burner.pdf.html[/URL]
​

 

[petromech]

دستگاه هوازدا یا دی اریتور براي حذف گازهایی که سبب ایجاد خوردگی در بویلر می گردند (علی الخصوص گاز اکسيژن و گاز دي اکسيد کربن) درآب تغذيه دیگ بخار استفاده مي گردد.

عمل جداسازي گازهاي چگالش ناپذير از جمله اكسيژن را هوازدايي مي ناميم . در نيروگاهها بهترين محل براي هوازدايي كندانسور است سازندگان كندانسورها معمولاً مقدار حداكثر تراكم اكسيژن موجود در آب چگاليده خروجي چگالنده را تضمين مي كنند . هوازدايي خوب مستلزم فرصت كافي تلاطم خوب و وسايل خوب جهت هدايت گازهاي غير قابل چگالش جداشده مي باشد .اكسيژن موجود در آب تغذيه ديگ بخار ، آهن را به هيدرات فريك نامحلول و بي اثر هيدرات فرو كه كمي خاصيت محافظتي دارد تبديل مي كند خوردگي اكسيژن با پيدايش برجستگي هاي اكسيدي در سطح داخلي ديگ بخار همراه است خوردگي در زير اين برجستگي ها تا از بين رفتن ادامه پيدا مي كند .
وجود اكسيژن نه تنها در داخل بخار بلكه در لوله هاي آب كندانس برگشتي نيز خوردگي شديد ايجاد مي كند دما اثر بسيار مهمي در ميزان خوردگي اكسيژن دارد زيرا مي تواند باعث تشديد فعل و انفعالات اكسيداسيون گردد . قسمتي از اكسيژن آب تغذيه ديگ بخار مي تواند همراه بخارات به محل مصرف بخار انتقال يابد و در آنجا خوردگي ايجاد شود . تغيير PH آب داخل ديگ بخار اثراتي در افزايش ميزان خوردگي و با كمك كردن به اكسيد هاي محافظ براي جلوگيري از خوردگي دارد .به دو طريق مي توان اين اكسيژن محلول در آب را از بين برد :1- طريقه فيزيكي 2-طريقه شيميايي
قسمت هاي مختلف دي اريتور عبارتند از :

شير خروجي گازها از دي اريتور
فلنچ و سوراخ هاي محل ورود آب كندانس به دي اريتور
دريچه هاي بازديد
محل اتصال و فلنچ جهت ورود آب سختي گيري شده به دي اريتور
اسكرابر
سر ريز يا Over flow
پيش گرمكن و تله بخار
آب نما
كنترل سطح
پمپ خطي
شير برقي كنترل آب به دي اريتور
شير برقي كنترل بخار به دي اريتور

​

دماي آب مخزن تغذيه تابع نوع هوازدا مي باشد. به طور معمول مقادير زير براي آن پيشنهاد مي گردد.

1. نوع خلاء 70-90 ◦C
   
2. نوع اتمسفريک 100 ◦C
   
3. نوع تحت فشار 103-104 ◦C
   
   اساس كار دي اريتور :معمولاً يكي از نقاط قوت دي اريتور هاكه تأمين آب گرم با درجه حرارت بالا جهت ورود به ديگ ها مي باشد از نظر مهندسين مخفي مي ماند . فرض كنيد در يك سيستم بخار براي تأمين بخار نياز به دبي بالا داريم اگر اين آب را بخواهيم مستقيم از آب سختي گيري شده و يا از منبع كندانس براي ديگ تغذيه كنيم ممكن است نياز به زمان بيشتري باشد چرا كه رساندن آب 90درجه سانتيگراد به بخار اشباع 150 بار بسيار آسانتر است تا آب شر با دماي 20 درجه را به اين نقطه برسانيم همچنين اگر آب ديگ ها مستقيم از آب منبع كندانس يا سختي گير تأمين شود ممكن است ديگ دچار تنش حرارتي زيادي شود كه حتي منجر به از بين رفتن و سوراخ كردن لوله يا پوسته ديگ شود تنش حرارتي يعني در زماني كه دماي ديگ جهت تأمين بخار اشباع 15 بار بسيار بالا است آب سرد ورودي از شهر با دماي 20 درجه به آن اضافه كنيم و سطح ديگ را به طور ناخوذآگاه دچار يك تغيير دماي بالا كنيم كه مسلماً بسيار خطرناك است .
   اما زمانيكه از دي اريتور استفاده مي كنيم آب خروجي از منبع كندانس كه البته اگر عايق بندي بطور صحيح انجام گرفته باشد داراي دماي خوبي است و شايد داراي مقداري هوا باشد و در حين اين مرحله مقداري دماي آب ورودي به دي اريتور هنگام تماس با بخار ورودي به دي اريتور در محل اسكرابر افزايش يافته و اينك انرژي كمتري جهت توليد بخار در ديگ مصرف خواهد شد .انواع مختلفي دي اريتور در بازار تأسيسات ايران وجود دارد كه در بعضي از اين موارد دي اريتور از دو قسمت اصلي 1 – دگازر 2- منبع ذخيره تشكيل شده است و در بعضي موارد اسكرابر داخل منبع ذخيره است . در بعضي موارد بخار از بالا وارد مي شود و در بعضي از موارد بخار از وسط وارد دي اريتور وارد مي شود .
   
   
   

   
   

   

   
   
   
   
   
   

   

   
   ​

 

[petromech]

برنامه سرویس و نگهداری دیگ بخار
​

1. 1- قبل از استارت دستگاه حتما از باز بودن شیر تغذیه آب اطمینان حاصل فرمائید .
2. 2-بعد از روشن کردن دستگاه ، پمپ روشن می شود منتظر بمانید تا آب داخل دستگاه به اواسط شیشه آبنما برسد سپس پمپ خاموش و مشعل بطور اتوماتیک روشن می شود . فشار بخار بالا رفته و بعد از رسیدن به فشار تنظیمی دیگ بخار خاموش می شود و دستگاه به همین ترتیب به کار خود ادامه می دهد .
3. 3-توجه داشته باشید در صورت خرابی و یا اشکال در کار هر یک از قطعات و یا در سیستم دستگاه ، آژیر دستگاه به طور اتوماتیک به صدا در می آید که در این صورت باید دستگاه را خاموش کرده و نسبت به رفع عیوب بوجود آمده اقدام نمائید
. 4. 4-نسبت به بازدید و کنترل سختی گیر و منبع کندانس اقدام نموده و از احیا آب بوسیله دستگاه سختی گیر اطمینان حاصل نموده و میزان سختی آب را در هر روز بوسیله گیت مخصوص سنجش میزان سختی آب را تست نمائید .

​

5. 5-باید هر 4 ساعت یکبار و هربار به مدت 5 ثانیه ، در موقع روشن بودن و بالا بودن فشار دستگاه شیر زیر لول کنترل و آبنما را باز و بسته نمائید تا رسوب داخل لول کنترل و آبنما خارج شود .
6. 6-باید هر روز حداقل یکبار به مدت 10 ثانیه پیچ و یا اهرام سوپاپ اطمینان را باز نمائید تا بخار از آن خارج شود و بعد از آن دسته اهرم را به حالت اولیه برگردانید تا از آمادگی سوپاپ اطمینان در صورت بروز هر گونه مشکل اطمینان حاصل نمائید.
7. 7-شیر تک ضرب تخلیه آب دستگاه را حداقل روزی سه مرتبه و هربار به مدت 5 ثانیه در حین کارکرد دستگاه باز و بسته نمائید تا رسوب جمع شده در داخل دستگاه تخلیه ،و از تجمع رسوبات در داخل دیگ جلوگیری شود .
8. 8- قویا توصیه می گردد هر روز از عملکرد لول کنترل اطمینان حاصل نمائید و مطمئن شوید که دستگاه بدون آب کار نمی کند .
9. 9-در صورتی که مشاهده کردید دستگاه بدون آب کار کرده و در اثر حرارت مشعل ،آهن آن گداخته گردیده سریعا نسبت به خاموش کردن تابلو برق اقدام نموده و تا خنک شدن کامل دستگاه از ورود آب بداخل دیگ خودداری نمائید .

 

[petromech]

این جزوه از منابع و سایت های مختلف جمع آوری شده است که به تمام نکات [FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif]بررسی عملکرد انواع ديگ هاي بخار و[/FONT][FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif]روش های طراحي ، نصب ، راه اندازي و كنترل آنها جز به جز می پردازد و نکته حاءز اهمیت این هست که به مورد [/FONT][FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif][FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif]ديگ بخار و جايگاه آن دريک نيروگاه حرارتی کاملا اشاره کرده هست.


[/FONT][/FONT]

[FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif][FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif][url]http://s5.picofile.com/file/8114858768/boiler.pdf.html[/URL][/FONT][/FONT]
​

 

[petromech]

در این قسمت پک آموزشی همراه با فیلم آموزشی دیگ بخار رو براتون در دو تا فایل آماده کردم که امیدوارم مورده استفاده دوستان قرار بگیرد.

http://s4.picofile.com/file/7993376769/dig.zip.html


​

http://s2.picofile.com/file/7993378923/petromech.zip.html

رمز  فایل ها  :   www.petromech.blogfa.com

​

 

[petromech]

[h=5]مخزن کندانس[/h] از آنجا که آب استفاده شده در سیستم های بخار همواره آبی است که دیگر نیازی به تصفیه، پیش گرم نمودن و رسوب گیری نداشته لذا همواره طراحان خطوط بخار را بگونه ای طراحی می کنند که در انتهای خطوط انتقال بخار و پس از اخذ انرژی کامل بخار در دستگاه ها، بخار را بصورت کندانس با تله بخار جمع آوری نموده و سپس به سیکل تولید بخار باز می گرداند. بدلیل اینکه آب کندانس برگشتی دچار فشار می باشد لذا لازم است پیش از هر چیز آب تحت فشار وارد مخزنی به نام مخزن کندانس گردد. در این مخزن آب وارد شده از یک سیستم فشار شکن داخلی مخزن عبور کرده و فشار آن به حداقل میزان ممکن تقلیل خواهد یافت.لازم به ذکر است هر چه فشار آب ورودی به مخزن کندانس بیشتر باشد درصد تبدیل شدن آن به بخار افزایش خواهد یافت. در مخزن کندانس بخشی آب تحت فشار در مجاورت اتمسفر تبدیل به بخار شده و قسمت عمده آن جهت ورود به سیکل تولید بخار مورد استفاده قرار می گیرد. پیشنهاد می گردد ونت مخزن کندانس به فضای بیرون موتورخانه منتقل گردد.

اصول مخازن کندانس در چاله ای که به چاله کندانس معرف است و در سطحی پایین تر از تمامی تجهیزات موتورخانه نصب می گردد تا به روش ثقلی بتوان کندانس جمع آوری شده از تله های بخار را جمع آوری نمود.

طراحان عمدتاً، آب جبرانی خط را به مخزن کندانس اضافه می کنند تا از مخزن کندانس آب مورد نیاز بویلر بوسیله پمپ به دی اریتور و یا بویلر منتقل گردد. فضای لازم برای چاله کندانس و پمپ کندانس باید بگونه ای باشد که اپراتور براحتی بتواند به کارهای روزانه در آن بپردازد. از آنجا که آب مخزن کندانس دارای دمای بالا می باشد لذا احتمال تشکیل کاویتاسیون در آن بسیار بالا بوده لذا پیشنهاد می گردد ارتفاع مکش مناسب در پمپ متناسب با مشخصات پمپ انتخاب گردد. جهت تعیین ظرفیت مخزن کندانس لازم است اطلاعاتی مانند میزان کندانس برگشتی از خط و فشار آب کندانس ورودی( در صورت وجود) توسط مشتری به این شرکت اعلام گردد .

​

 

[petromech]

[FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif]تله بخار نوعی ولو اتوماتیک است که کاندنس ها و گازهای غیر کاندنس نظیر هوا را به بیرون از لاین منتقل می کند بدون اینکه بخار آب به بیرون انتقال پیدا کند. در صنایع بخار برای گرم کردن یا برای فراهم کردن نیروی قدرت مورد استفاده قرار می گیرد. تله بخار برای اطمینان از عدم هدر رفت بخار آب مورد استفاده قرارمیگیرد.[/FONT]

برای مطالعه مقاله ترجمه شده را از لینک زیر دانلود کنید:

​

http://s4.picofile.com/file/7812672682/s_e_t.docx.html




​

[FONT=tahoma,verdana,arial,helvetica,sans-serif] [/FONT]

 

[petromech]

طراحی سایزینگ لوله های بخار

طراحی سایزینگ لوله های بخار

در طراحی سایزینگ لوله های بخار عواملی چون سایش بخار، سرعت، دما و افت فشار و عوامل بسیاری نقش دارد. برای انتقال جریان های بخار قطر لوله ها بزرگتر است. بخار خارج شده از سپراتور شامل گازهای غیر قابل تراکم، کلرید ها و دیگر گونه های شیمیایی است که می تواند در طول لوله ، توربین و سایر تجهیزات خوردگی ایجاد کند. این مواد شیمیایی محلول در میعانات می تواند از طریق تله های بخار جدا شده یا از سیستم تخلیه درین شوند. در لوله های انتقال، سرعت مجاز بخار 40 m/s و افت فشار نیز بر طبق معادله دارسی وایسباخ و کلبروک محاسبه می شود.

قطر لوله های بخار بر اساس سرعت، افت فشار و هزینه ها تعیین می شود. سیال با سرعت پایین معمولا افت کمی نیز دارند اما در لوله های با قطر زیاد عبور می کنند در مقابل سیال با سرعت بالا که افت بالایی نیز دارد از لوله های با قطر کوچک عبور می کند.
در دانلود زیر صفحات مربوط به سیستم لوله کشی بخار از هنوک جامع بخار که به زبان انگلیسی هست عکسبرداری شده و تمامی فرمولها و جدول ها در این مورد مهم نوشته شده است. امیدوارم مورده استفاده دوستان قرار بگیرد.

[url]http://www.4shared.com/rar/4tyExnWw/STEAM_PIPING_SYSTEM.htm[/URL]

​

 

[petromech]

دو تا جزوه خوب به فارسی با عناوین تله بخار ها براتون میزارم که مطالعه شون برای نیروهای نگهداری و تعمیرات تاسیسات توصیه می شود:

 

[mersad20]

میشه در مورد کاربرد تله بخار دقیقتر توضح بدید

 

[petromech]

میشه در مورد کاربرد تله بخار دقیقتر توضح بدید

هدف از تله بخار در سیستم های بخار بیرون کردن آبی هستش که در داخل وسایل مصرف کننده حرارت یا خطوط لوله تقطیر می شن. تله بخار اجازه نمی ده از آن بخار عبور کنه اما آب عبور می کند و همیشه محل نصب تله بخارها بعد از هر مرحله تبادل حرارت مانند بعد از مبدل، کنوکتور و نیز در پائین اغلب رایزرها و انتهای لوله اصلی بخار هست. تو پست های قبلی خوب توضیح داده شده در فایلها ی پیوست.

​

 

[petromech]

عکس هایی اجرایی از موتورخانه بخار کوچک

عکس هایی اجرایی از موتورخانه بخار کوچک

عکس هایی اجرایی از موتورخانه بخار کوچک

عکس نقشه شماتیک اجرا به پیوست هست.

​

 

[petromech]

اساسي ترين مشكل در سيستمهاي بخار

اساسي ترين مشكل در سيستمهاي بخار

اساسي ترين مشكل در سيستمهاي بخار


برطبق تعريف به ضربه موج فشار قوي پديد آمده ناشي از انرژي جنبشي سيال در حال حركت (كندانس) در اصطلاح ضربه قوچ يا ضربه چكش(water hammer) گفته مي شود.آگاهي هرچه بيشتر از طبيعت وشدت ضربه چكش آب در سيستم هاي بخار وكندانس به ما اين اجازه را ميدهد كه از بروز خطرات احتمالي و وقوع خسارتهاي مالي وجاني توسط اين نيروي مخرب جلوگيري كنيم.بنابراين لحاظ كردن اين پديده در ملاحظات اوليه طراحي يك سيستم بخار جهت اطمينان از عملكردهاي مطلوب سيستم ، افزايش ايمني ، كاهش هزينه ها وكاهش زمان توقف سيستم و.... ، امري ضروري است تجربه نشان داده است كه وقوع اين پديده در بدترين حالات خود علاوه بر تخريب بسيار گسترده در سيستم ، موجب مجروح شدن پرسنل نگهدار ويا حتي فوت آنها گرديده است.

برطبق تعريف به ضربه موج فشار قوي پديد آمده ناشي از انرژي جنبشي سيال در حال حركت (كندانس) در اصطلاح ضربه قوچ يا ضربه چكش(water hammer) گفته مي شود.آگاهي هرچه بيشتر از طبيعت وشدت ضربه چكش آب در سيستم هاي بخار وكندانس به ما اين اجازه را ميدهد كه از بروز خطرات احتمالي و وقوع خسارتهاي مالي وجاني توسط اين نيروي مخرب جلوگيري كنيم.بنابراين لحاظ كردن اين پديده در ملاحظات اوليه طراحي يك سيستم بخار جهت اطمينان از عملكردهاي مطلوب سيستم ، افزايش ايمني ، كاهش هزينه ها وكاهش زمان توقف سيستم و.... ، امري ضروري است تجربه نشان داده است كه وقوع اين پديده در بدترين حالات خود علاوه بر تخريب بسيار گسترده در سيستم ، موجب مجروح شدن پرسنل نگهدار ويا حتي فوت آنها گرديده است.

...
.....................

 

[petromech]

[FONT=&quot]بازرسی های اساسی سالانه دیگ بخار موتورخانه



جدول

[/FONT]

 

[dorji]

سلام جناب مهندس
ضمن خسته نباشید خدمت شما
در مورد بر آورد هزینه تولید بخار اگه مطلبی دارید،میشه بزارید؟ممنونم

 

[shadmehr_m20003]

http://utilityprocessdesigner.ir