گرمایش-بخار

:: زیارت امام رضا(ع) ::

سایت افغانستان

افغانستان

::

خط مستقیم :

واحد فروش :

051-38472536

051-38472563

دیگ بخار دیگ آبگرم دیگ روغن داغ

تجهیزات استخر

 

روش هاي برآورد مصرف بخار

روش هاي برآورد مصرف بخار

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.

 


معادله4 ، 1 ، 2

 

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.

-بدون جريان ثانويه:

همانطور كه گفته شد سيال فرايند با جرم ثابت درون مخزن نگاه داشته مي شود. يك كويل بخار داخل مخزن يا ژاكت بخار در اطراف آن سطح انتقال حرارت را تشكيل مي دهد.منابع ذخيره آبگرم مصرفي(شكل 1 ، 6 ، 2) يا تانك هاي گرم كننده روغن و سوخت از مثال هاي اين مورد هستند. در برخي موارد نيز از بخار جهت گرمايش مواد جامد استفاده مي شود (مانند پرس هاي پخت لاستيك، اتوهاي بخار، اتوكلاو و....).

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:

 


معادله 1 ، 6 ، 2:

 

مثال1 ، 6 ، 2:

مقدار آهنگ انتقال حرارت در حالت عدم وجود جريان:

حجمي از روغن از دماي حجمي از روغن از دماي 350c به دماي 1200c در زمان 10 دقيقه گرم مي شود. حجم روغن برابر 35 litr وزن مخصوص آن 0.9 و ظرفيت حرارتي ويژه آن برابر 1.9Kj/Kg0c است.

معادله 1 ، 6 ، 2 درمورد هر ماده اي كه در حال گرم شدن است قابل استفاده بوده (جامد، مايع، گاز) ولي شامل حالت تغيير فاز نمي شود.

مقدار حرارتي كه بخار در هنگام كندانس شدن آزاد مي نمايد از معادله 2 ، 6 ، 2محاسبه مي شود:

 

معادله 2 ، 6 ، 2

و با جايگزين كردن دبي خروجي مي توان به آهنگ انتقال حرارت دست يافت:

 


معادله 3 ، 6 ، 2

 

با فرض راندمان 100% مقدار حرارت تامين شده توسط بخار برابر حرارت اخذ شده فرايند است و بنابراين خواهيم داشت:

 


معادله4 ، 6 ، 2

مثال2 ، 6 ، 2:

يك تانك محتوي 400kg گازوئيل بايد از دماي 100c تا دماي400c در مدت 20 دقيقه (1200ثانيه) و با بخار با فشار 4barg گرم شود. با فرض ظرفيت گرمايي ويژه 2kj/kg0c =hfg جهت بخار و عايق بندي كامل مخزن، مقدار بخار لازم را محاسبه نمائيد:

مسلم است كه با افزايش زمان گرمايش ، مصرف بخار واندازه شيرآلات كاهش خواهد يافت.

-مبدل هاي داراي جريان ثانويه:

مبدل هاي حرارتي بخار به آب جزء نمونه هاي داراي جريان ثانويه هستند. شكل 2 ، 6 ، 2 مبدل حرارتي جهت گرمايش آب با فرايند صنعتي را نشان ميدهد. مثال ديگري از اين كاربرد كويل هاي بخار در هوا رسانه ها هستند كه در آنها بخار انرژي خود را به هواي در حال عبور پس مي دهد.

 


شكل 2 ، 6 ، 2:مبدل حرارتي بخار به آب

 

شكل3 ، 6 ، 2نشان دهنده نمودار نمونه مبدل حرارتي با جريان ثابت ثانويه مي باشد. دماي بخار در طي فرايند ثابت بوده و آب از دماي T1 به T2 گرم مي شود.

 


شكل3 ، 6 ، 2: گرمايش آب در مبذل حرارتي

 

 

درحالي كه جريان ثانويه ثابت باشد، فلوي حرارتي لازم(Q) از معادله زير محاسبه مي شود:

 


معادله5 ، 6 ، 2

با تشكيل معادله بالانس حرارتي بين سيكل بخار و سيكل آب:

 


معادله6 ، 6 ، 2

بنابراين مصرف بخار در كاربردهاي اينچنين برابر است با:

 


معادله7 ، 6 ، 2

 


معادله8 ، 6 ، 2

 

مثال 3 ، 6 ، 2:

از بخار اشباع خشك جهت گرم نمودن آب با دبي 1.5  1/s از دماي 100cبه 600c استفاده مي شود:

دبي جرمي آب نيز برابر خواهد بود با 1.5 kg 1/s و با استفاده از معادله7 ، 6 ، 2:هنگام راه اندازي سيستم ، دماي T1ممكن است كمتر از دماي مورد انتظار باشد كه حرارت بيشتري را طلب مي نمايد.

در صورتي كه زمان گرمايش اهميت داشته باشد، مبدل حرارتي بايد طوري طراحي شود تا اين زمان را برآورده سازد.با اين وجود در اكثر كاربردهاي مبدل حرارتي، گرمايش اوليه ناديده گرفته مي شود چرا كه راه اندازي سيستم زياد اتفاق نيفتاده و غالبا زمان راه اندازي نيز اهميت چنداني ندارد و بنابراين مبناي محاسبات در زمان كاركرد عادي سيستم مي باشد. همچنين معمولا ائتلافات حرارتي بعلت عايقكاري نيز ناديده انگاشته مي شودولي اگر اين ائتلافات زياد باشند بايد در محاسبات ديده شوند.

-انرژي گرم كردن سيستم و ائتلافات

در هر فرايند گرمايي، با افزايش دماي سيال از مقدار حرارت لازم جهت گرم نمودن سيستم كاسته مي شود. (warm-up). از طرفي، با افزايش دما، ائتلافات حرارتي از مخزن و يا لوله ها به محيط اطراف بيشتر خواهد شد. انرژي حرارتي لازم در هر زمان برابر مجموع اين دو مقدار خواهد بود كه بايد در حالت راه اندازي و گرمايش سيستم و از طرفي در حالت بار كامل محاسبه شوند تا بتوان نسبت به اندازه گيري صحيح سيستم بخار اقدام نمود. اگر سطح گرمايشي لازم فقط با در نظر گرفتن حرارت راه اندازي سيستم در نظر گرفته شود، ممكن است فرايند به دماي طراحي خود نرسد.(بعلت اتلافات).

در برخي موارد مانند مخازن بزرگ ذخيره مي توان دماي متوسط سوخت را كمتر از دماي لازم جهت پمپاژ انتخاب نمود(كه در نتيجه اتلافات سطحي كاهش خواهد يافت) و در عوض از كويل حرارتي مستقر در خروجي مخزن به طرف پمپ استفاده نمود.

هيتر مذكور تنها سيال مجاور خود را به درون كشيده و گرم مي نمايد. اندازه هيتر به دماي متوسط سيال، دماي مورد نياز پمپاژ و گذر جريان آن بستگي دارد.

 


شكل4 ، 6 ، 2:نصب هيتر در جريان خروجي

google plus mboiler linkedin mboiler facebook mboiler