ديگ های آبگرم تماس مستقيم
گرم کردن آب جهت مصارف بهداشتی، صنعتی و گرمایش محیطی مهم ترین راه انتقال حرارت است که بشر تاکنون از آن بهره برده است. امروزه راه های متنوعی برای گرم کردن آب وجود دارد که عبارتند از آبگرمکن های مخزنی یا لوله دار، دیگ های چدنی، دیگ های فولادی فایرتیوب و طرح های مشابه دیگر.
استفاده از دیگ آب گرم صنعتی در تاسیسات موتورخانه یک راه حل مناسب و مقرون به صرفه است که در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد.
دیگ فولادی آب گرم تولید شده در صنایع دما بخار مشهد را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
- دیگ آب گرم مصرفی
- دیگ آب گرم مستقیم
دیگ های آب گرم مصرفی برای موارد پر مصرف آب گرم مانند دوش های مجتمع ها، استخرها، آشپزخانه ها، هتل ها، پادگان ها و … که نیازمند حجم زیاد آب گرم در زمان کوتاه می باشند مورد استفاده قرار می گیرد.
دیگ آب گرم مستقیم برای سیستم های حرارت مرکزی به کار می رود. به طور مثال شوفاژها، سیستم گرمایش از کف، دیگ های آبگرم استخر و … در این دسته دیگ تقسیم بندی می شود.
برای آگاهی از ظرفیت دیگ آبگرم مورد نیاز خود با کارشناسان ما در صنایع دما بخار مشهد تماس حاصل فرمایید.
05138472536-09388037440
برای مطالعه بیشتر در خصوص انواع دیگ تولید شده در صنایع دما بخار مشهد به لینک های ذیل مراجعه فرمایید.
دیگ و بویلر فولادی آبگرم مصرفی
در ادامه به بررسی ساخت دیگ آبگرم شعله مستقیم می پردازیم.
انتقال حرارت مستقیم در مقایسه با انتقال حرارت غیرمستقیم
نکته مشترک در تمامی این روش ها این است که آب و شعله و محصولات احتراق کاملا از یکدیگر تفکیک شده هستند و تماس مستقیمی بین آنها وجود ندارد.
این مقاله به فناوری انتقال حرارت مستقیم از دود و محصولات احتراق به آب و کاربرد آن در ساخت دیگ آبگرم شعله مستقیم می پردازد و مزایا و محدودیت آن را نسبت به فناوری های معمول مقایسه میکند.
در انتقال حرارت غیرمستقیم از دود به آب، برای مثال در یک بویلر آبگرم لوله آتشی، گرما از چندین مقاومت عبور می کند تا از دود به آب برسد که عبارتند از:
- مقاومت انتقال حرارت جابجایی از دود به رسوب گرفتگی جدار داخلی لوله ؛
- مقاومت هدایت حرارتی از رسوب جدار داخلی لوله ، مقاومت هدایت حرارتی گوشت لوله؛
- مقاومت هدایت حرارتی رسوب خارج لوله
- مقاومت انتقال حرارت جابجایی ازرسوب خارجی لوله به آب درون بویلر.
مجموع مقاومت های مذکور باعث می شود که ضریب انتقال حرارت کلی در لوله های دود یک دیگ آبگرم در حدود w/m2°c 35~15 باشد.
در انتقال حرارت مستقیم، آب به صورت قطره در محفظه ای که از محصولات احتراق انباشته شده پاشیده می شود. در این حالت ابتدا قطرات آب گرمای دود را به خود جذب ودود را خنک می کنند.
سپس با تبخیر سطحی از قطرات آب، دمای دود باز هم کاهش می یابد تا به دمای” wet bulb ” خود برسد.
قطرات بعدی آب دمای محصولات احتراق را باز هم کاهش می دهند تا به زیر نقطه شبنم رسیده وآبی که قبلا بخار شده بود بر روی قطرات بعدی کندانس شود و حتی بخار آب ناشی از عمل احتراق نیز به طور کامل چگالیده شود.
این عمل باعث می شود که دمای دود خروجی عملا تا حد دمای آب ورودی کاهش یافته و دود کاملا عاری از بخار آب باشد.
ضریب انتقال حرارت مستقیم در این حالت در حدود w/m2°c 800~1000 خواهد بود.
اصول کارکرد
شکل 1 نمونه ای از یک دیگ آبگرم شعله مستقیم را نشان می دهد. ساختار دیگ به صورت یک استوانه عمودی است که در بالای آن دودکش نصب شده و مشعل از پایین وکنار روی استوانه نصب شده است.
آب ورودی از طریق اسپری در قسمت فوقانی استوانه پاشیده می شود وپس از عبور از فضای خالی روی بستری از پکینگ میریزد.
آب پس از عبور از پکینگ، از شعله عبور کرده ودر قسمت پائینی استوانه ذخیره می شود.آب داغ ذخیره شده توسط یک پمپ سیرکوله به مبدل حرارتی صفحه ای هدایت شده وآب مصرفی را گرم می کند وسپس مجددا به اسپری رفته وسیکل ادامه می یابد.
از سوی دیگر محصولات احتراق ابتدا وارد بستر پکینگ شده وپس از تبادل حرارت با آب وارد فضای اسپری گردیده و در انتها از دودکش خارج می شوند.
بستر پکینگ علاوه بر نقش مهمی که در انتقال حرارت مستقیم از محصولات احتراق به آب دارد سطح مورد نیاز و زمان کافی برای انتقال جرم گازهای حل شده در آب به دود را فراهم می آورد به نحوی که آب هنگامی که به قسمت ذخیره سازی می رسد عاری از گازهای محلول مانند دی اکسید کربن واکسیژن می باشد.
جنس دیگ به دلیل حل شدن دی اکسید کربن در آب وتشکیل اسید ، استنلس استیل انتخاب می گردد. البته آب اسیدی فقط در قسمت هایی از داخل دیگ جریان دارد و آب خروجی از دیگ کاملا عاری از گازهای محلول می باشد و آسیبی به خطوط لوله نمی رساند.
مزایا
مزایای دیگ های آبگرم شعله مستقیم به شرح زیر است:
- راندمان حرارتی بالاتر از 98 درصد وکاهش مصرف سوخت بین 15 تا 30 درصد نسبت به طرح های معمول (دمای دود خروجی از دودکش 35 تا 70 درجه سانتیگراد)
- کاهش تولید گازهای گلخانه ای وآلاینده وکمک به محیط زیست
- استفاده از فولاد ضد زنگ در ساخت وحذف خوردگی وکاهش نیاز به تعمییرات وسرویس دوره ای ونیز عدم نیاز به افزودنی های شیمیایی
- استفاده از لوله PVC جهت دودکش وکاهش هزینه
- کاهش ابعاد دیگ نسبت به طرح های معمول به خصوص در ظرفیتهای بالاتر از یک میلیون کیلو کالری در ساعت ودر نتیجه کاهش سطح مورد نیاز جهت نصب در موتورخانه
- قیمت کمتر در ظرفیت های بالاتر از یک میلیون و پانصد هزار کیلو کالری در ساعت نسبت به طرح های معمول
کاهش صدا
- کاهش میزان نیاز به عایق کاری و در نتیجه کاهش هزینه
- سرعت بالا در گرمایش از حالت کاملا سرد
- عدم وجود قطعات تحت فشار (برخلاف دیگ های چدنی و فولادی) و حذف خطرات احتمالی ناشی از انفجار
- عملکرد کاملا اتوماتیک و عدم نیاز به اپراتور
- وزن کمتر نسبت به طرح های معمول و جابجایی آسانتر
- نصب و راه اندازی ساده وسریع
- تکنولوژی ساخت آسان و در دسترس بودن کلیه قطعات مورد نیاز در کشور
محدودیت ها
تکنولوژی تماس مستقیم به دلیل ماهیت خود با محدودیت هایی در کاربرد مواجه است که عبارتند از:
1-استفاده از سوخت فقط گاز میسر است و نمی توان ازگازوئیل یا مازوت بدلیل ایجاد دوده و ذرات جامد و حل شدن آنها در آب استفاده نمود.
2-سیستم اتمسفریک است لذا جهت جلوگیری از تبخیر آب و خروج آن از دودکش حداکثردمای کارکرد به 80 درجه سانتی گراد محدود می گردد.
سوپرمایزر
سوپرمایزر مخفف سوپراکونومایزر، کاربرد دیگری برای فناوری تماس مستقیم در ترکیب با دیگ های بخار و آب گرم معمولی است.
بدین ترتیب که دود داغ خروجی از بویلرهای معمولی ویا سایر منابع ایجاد حرارت مانند دیزل ژنراتور گازسوز جایگزین مشعل می گردد و آب ورودی به دیگ را پیش گرم می کند.
بدلیل اینکه سوپرمایزر قادر است تقریبا کل حرارت تلف شده دودکش را جذب کند، راندمان مجموعه بویلر و سوپرمایزر را نزدیک به صددرصد می رساند.
ممکن است دود خروجی از بویلر فشار کافی برای عبور از سوپرمایزر را نداشته باشد که در این حالات از یک فن کمکی استفاده می شود (شکل2).
استفاده از سوپرمایزر هم اکنون در آمریکا و کانادا بسیار معمول گردیده است.
کاربردها
کاربردهای فناوری گرمایش مستقیم آب را می توان به دودسته کلی تقسیم نمود:
الف-استفاده مستقیم از آب گرم تولید شده مانند کارواش ها که در آن آبگرم تولید شده مستقیما به مصرف می رسد و آب سیرکوله نمی شود.
در اینگونه کاربردها به دلیل اینکه آب ورودی به سیستم با دمای محیط وارد می شود، راندمان به مراتب بالاتر بوده و دمای دود خروجی حتی به 20 درجه سانتی گراد هم می رسد.
ب-استفاده غیرمستقیم در یک سیستم بسته، مانند گرمایش ساختمان ها، تولید آبگرم بهداشتی مصرفی در منبع دو جداره یا منبع کویلدار و نیز مصارف صنعتی. در اینگونه کاربردها، راندمان سیستم بستگی به دمای برگشت آب به دیگ دارد؛
بعنوان مثال اگر آب به دمای 50 درجه سانتی گرادبه دیگ وارد شود، دمای خروج دود در حدود 52 درجه سانتیگراد خواهد بود.
نتیجه گیری
استفاده از فناوری گرمایش مستقیم آب تاثیر عمده ای بر راندمان و مصرف سوخت دارد که در شرایط فعلی اقتصادی و هزینه های هنگفت و رو به افزایش سوخت، کمک به سزایی به مصرف کنندگان اعم از خانگی و صنعتی خواهد نمود.