تله بخار و مدیریت انرژی

[spow 44197]

تله بخار و مدیریت انرژی

 

یکی از بحثهای مهمی که خصوصا ً در سالهای اخیر در کشور ما مطرح می باشد بهره وری انرژی و روشهای جلوگیری از اتلاف انرژی می باشد. میزان مصرف انرژی در کلیه بخشهای مصرف کننده در کشور ما اعم از خدمات خانگی و صنعتی نسبت به استانداردهای جهانی بسیار بالا است. با توجه به بررسی عملی مصرف حامل های انرژی در صنایع و پروژه های تحقیقاتی انجام شده و مقایسه شدت مصرف با فرایند های مشابه در سایر کشورها پتانسیل زیادی در زمینه ارتقاء بهره وری انرژی در صنعت مشاهده می شود.

بهبود بهره وری انرژی کاملا ً قابل حصول است. این امر نه تنها باعث حفظ و صیانت منابع انرژی و پایین آوردن قیمت محصول می گردد بلکه مزایایی همچون امکان حضور دربازارهای جهانی و کاهش آلودگی های زیست محیطی را در بر خواهد داشت. در این دوره به طور اجمالی انواع تله بخارها و لزوم استفاده از آنها اختصارا ً توضیح داده می شود و در ادامه نحوه بالا بردن بازدهی این تله بخارها نیز مورد بحث قرار می گیرد.

 

-----------

مطالب نوشته اقای ارشیا دکامی میباشد

[spow 44197]

انواع سیستم گرمایی در صنعت

 

۱- مشعل مستقیم : مشعل مستقیم از لحاظ منبع سوخت به سه دسته گازوئیلی، گازی، مازوتی تقیسم بندی می گردد.

۲- استفاده از انرژی بخار: ا ستفاده از انرژی بخار به عنوان منبع گرمایش به دو صورت کلی می باشد.

الف- بخار مستقیم که خود می تواند به صورت اشباع یا سوپر هیت (فوق داغ) باشد.

ب – بخار غیر مستقیم

۳- آب سوپر هیت (فوق داغ)

۴- آب داغ

۵- روغن داغ (مثل دائوترم)

۶- گرمایش برقی که خود شامل انواع مختلف از جمله المنتی، گرمایش مادون قرمز، RF (Radio Frequency) و غیره می باشد.

۷- استفاده از تجهیزات خورشیدی

۸- سیستم های ترکیبی گرمایشی

 

 

دلایل انتخاب سیستم های گرمایشی بخار

 

الف- اقتصادی بودن نسبت به اکثر سیستم های فوق

ب – فرمان پذیری با انواع کنترل Proportional و کنترل آسان آن

ج – آنتالپی بسیار بالا و سرعت گرمایش مطلوب

د – مرکزیت تولید انرژی و امکان بازیافت انرژی

 

 

محدودیت سیستم های گرمایشی بخار

 

۱- در حرارتهای بالای ۱۷۰ºC به علت بالا رفتن فشار، مشکلات اقتصادی و ایمنی را به همراه دارد.

۲- علی رغم راندمان حرارتی بالا استفاده از کویل بخار مستقیم جهت انجام گرمایش در تمام فرایندها امکان پذیر نمی باشد. در اکثر مواقع می بایست انرژی از طریق یک کویل و یا مبدل حرارتی به محیط فرایند انتقال یابد.

[spow 44197]

اساس کار سیستم های بخار

 

همه ما می دانیم که وقتی به اب گرما داده می شود اب به جوش آمده و به بخار تبدیل می شود. همچنین می دانیم دمای جوش اب در فشار اتمسفردرسطح دریا ۲۱۲◦f میباشد.)فشار نرمال در سطح دریا۱۴٫۷ psia می باشد یا ۰psig) نقطه جوش با فشار نسبت مستقیم دارد با افزایش فشار افزایش وباکاهش فشار کاهش میابد بر همین اساس چون با افزایش ارتفاع از سطح دریا فشار اتمسفر کاهش می یابد نقطه جوش هم پایین می اید. به آب باید انرژی کافی داده شود تا آن را به نقطه جوش خود برساند. سپس با انرژی اضافی بدون افزایش دما آب به بخار تبدیل می شود. زمانی که به آب گرما داده می شود ابتدا ان را به نقطه جوشش می رسانیم سپس برای تغییر حالت اب از مایع به بخار باید گرمای بیشتری به ان بدهیم تا انرا به بخار در همان دما تبدیل کنیم .و در فشار ثابت تا تمام اب بخار نشود دمای ان افزایش نمی یابداگر بخار آزادانه تخلیه شود.

 

گرمای نهان تبخیر(Vaporization latent heat ):

گرمای مورد نیاز جهت تغییر حالت آب اشباع (در نقطه جوش) به بخار اشباع( در نقطه جوش) می باشد

.

زمانی که درب دیگ زودپز (pressure cooker) را می بندیم باعث حبس بخار در دیگ وافزایش فشار می شویم و همانطور که گفتیم افزایش فشار باعث افزایش دمای جوش شده واب درون دیگ دیرتر به جوش امده وافزایش دما باعث زودتر پخته شدن غذا می شود.اگر درب دیگ باز باشد دما در دمای جوش اب ثابت مانده وتا تمام اب تبخیر نشود دما افزایش نمی یابد.

 

با توجه به مطالب بالا برای هر فشار یک نقطه جوش داریم که بر همین اساس یک جدول تهیه شده است که به آن جدول بخار می گویند.مقدار گرمای نهان تبخیر برای دماها و فشارهای مختلف متفاوت می باشد. این مقادیر در جداول بخار موجود می باشد. بخار بسیار کارآمد و کنترل آن آسان است و انتقال حرارت متوسطی داردواغلب به واحدهای دیگر جهت گرم کردن هوا یا آب و یا کاربردهای فرایندی دیگر انتقال داده می شود.

[spow 44197]

انتقال حرارت:

 

جریان پیدا کردن گرما از یک سطح دمایی بالا به یک سطح دمایی پایین در یک فرایند را انتقال حرارت می نامند. گرمای حاصل از احتراق در بویلر جریان پیدا کرده و وارد آب داخل تیوب های بویلر می شود. وقتی بخار به اندازه کافی تولید شد و بویلر فشار گرفت وارد شبکه توزیع بخار می شود و توزیع بخار ادامه پیدا می کند و در مصرف کننده جریان گرما از سمت بخار به سمت ماده ای که باید گرم شود توسط مبدل حرارتی یا کویل و… می باشد. این انتقال حرارت از بخار باعث کندانس شدن بخار می شود و یا به تعریفی دیگر گرمای نهان تبخیر بخار خارج شده و بخار به آب یا کندانس (چگالیده) تبدیل می شود.باسردشدن بخارمقداری کندانس درهمان دمای بخار تشکیل می شود .

 

BTU((British Thermal Unit :یک btu مقدارگرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک پوند اب به اندازه یک درجه فارنهایت است. در فشار اتمسفریک باید ۹۷۰btu گرما به اب ۲۱۲ºf بدهیم تا انرا به یک پوند(lb) بخار ۲۱۲ºf تبدیل کنیم این مقدار حدود ۵,۵ برابر گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای اب از

۰ºf به ۱۸۰ºf می باشد.این همان گرمای نهان تبخیر است که ما اساسا” در فرایندهایمان استفاده می کنیم.

 

 

 

 

[h=3]انواع بخار[/h]

۱- بخار اشباع : به بخاری گفته می شود که از گرما اشباع شده است و هیچ قطره آبی در داخل آن نیست که اغلب به آن بخار اشباع یا بخار خشک می گویند.بخاری که دارای قطرات اب می باشد را بخار مرطوب می گوییم. در بخار مرطوب گرمای کمتری بر هر پوند ان نسبت به بخارخشک دارد بر همین اساس مایل هستیم که بخاررا به صورت خشک به مصرف کننده انتقال دهیم.

 

۲- بخار داغ یا سوپر هیت : حرارتی را که به بخار اشباع داده می شود تا درجه حرارت آن بالا تر از درجه حرارت اشباع رود حرارت اضافی یا سوپرهیت گفته می شود. بخار را در این حالت بخار داغ یا سوپر هیت می گویند. علی رغم بالا بودن آنتالپی (بارحرارتی) بخار سوپرهیت ؛ به دلیل پایین بودن ضریب انتقال حرارت آن نسبت به حالت اشباع انتقال گرمای آن به کندی صورت می گیرد.

 

 

بخار سوپر هیت در بویلر به وسیله عبور بخار اشباع از یک تیوب سوپر هیتر تولید می شود.

بخار سوپر هیت به دلیل آنتالپی بالا مصارف خاص خود را دارد مثلا” در توربین بخار از بخارسوپر هیت استفاده می شود. به دلیل پایین بودن ضریب انتقال حرارت بخار سوپرهیت نسبت به بخاراشباع معمولا ً بخار را به صورت بخار اشباع به مصرف کننده برده و با گرفتن گرمای نهان تبخیر آن به مایع اشباع تبدیل می کنند و این مایع اشباع (کندانس یا چگالیده) به دلیل پایین بودن ضریب انتقال حرارت آن نسبت به بخار اشباع انتقال حرارت ناچیزی دارد. کندانس یک آب داغ بسیار با ارزش است که باید به بویلر برگشت داده شود. بخار در فشار۰psig دمای اشباع ۲۱۲ºf را دارد اما در بیشتر فرایندها ما دمای بالاتری نیاز داریم. چگونه میتوانیم بخار را در دماهای بالا داشته باشیم؟