ديگ بخار لوله آبي (واتر تيوب)

قسمت اول
هم گام با توسعه صنعت در قرن گذشته، استفاده از ديگ هاي بخار با فشار بالا ضرورت پيدا كرد و بنا به دلايلي ، گاهي نيز انفجارهاي مصيبت باري به همراه داشته است. آن روزها ديگهاي بخار شامل ظروف تحت فشار با قطرهاي زيادي بود كه تحت فشار داخلي، دچار تنش هاي انبساطي در ديواره هاي اين ظروف مي گرديد. مقدار اين تنش كه به نام تنش حلقه اي معروف است طبق فرمول زير محاسبه مي شود: f=(P×D)/(2T كه در آن : تنش حلقه اي f قطر ظرف D فشار داخلي P ضخامت فلز T (همه متغيرها در سيستم واحد است.) ملاحظه مي گردد كه در يك تنش مشخص f، با افزايش D براي افزايش ظرفيت ديگ، بايستي T ر ا افزايش داد.همچنين براي افزايش فشار P ديگ لازم است يا D را كاهش داد يا T را افزايش داد تا مقدار f در حد قابل قبول باقي بماند. چنانچه T افزايش يابد، جرم ديگ و هزينه ساخت آن نيز افزايش مي يابند. جالب ترين گزينه، كاهش D مي باشد كه اساس كار ديگ هاي لوله – آبي است . در اين ديگ ها آب، درون لوله ها جاري است و گازهاي داغ در سطح خارجي لوله ها جريان دارند. در اواخر قرن هجدهم و قرن نوزدهم طرحهاي متعددي از ديگ هاي لوله – آبي عرضه گرديد. مشكلي كه امروزه هم وجود دارد محدوديت تهيه لوله و موادي است كه قدرت تحمل فشارهاي بالا را داشته باشد. به نظر مي رسد پيشگامان طراح امروزه ديگ هاي بخار به نوعي مصالحه بين ديگ لوله – آتشي و نوعي ديگ لوله – آبي با لوله هاي مستقيم كه در سال 1856 توسط استفن ويل كوكس معرفي و در 1867 توسط جرج بابكوك و استفن ويل كوكس به ثبت رسانده شد و نيز طرحي كه در 1877 پيشنهاد شد (شكل 1-9) تن در داده اند . در اين طرح آخر، لوله هاي آب ديگ شيب دار هستند و انتهاي آنها در داخل سرشاخه منبسط شده اند. اين سرشاخه ها نيز به نوبه خود در داخل مخزن استوانه اي شكل به نام مخزن بخار، متصل شده اند. اين مخزن محتوي آب و فضايي كافي در بالاي آب است كه بخارات توليد شده در لوله هاي ديگ در آن وارد و قبل از ارسال به مصرف كننده بخار، آب همراه آنها جدا مي گردد.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

سطوح حرارت ديده شامل گروه يا دسته لوله هايي است كه قطر داخلي آنها 75mm است كه تعدادي مقابل شعله و بقيه در مسير گازهاي حاصل از احتراق قرار دارند. ديواره هاي تيغه اي شكل نيز به منظور ايجاد مسيرهاي عبور گازها و در نتيجه افزايش كارايي سطوح حرارتي، در بين دسته لوله ها قرار داده مي شود (شكل 1-9) . بدين طريق حرارت توسط لوله هايي با سطح مقطع هاي نازك به اب درون ديگ منتقل مي گردد. اين سطح مقطعها قابل مقايسه با ضخامت مخزن ديگ هاي لوله _ آتشي افزايش داد. علاوه بر اين چنانچه لوله اي بتركد، عواقب آن خفيف تر از تركيدگي كوره يا مخزن ديگ هاي لوله- آتشي است. با وجود كاربرد چندين ساله طرح فوق ، فشار ديگ محدود بود و سرانجام ديگهاي چند مخزني با لوله هاي خميده تكميل شد (شكل 1-10) و مخزنهاي پاييني كه محل تجمع ناخالصيهاي ته نشين شده بودند، به نام مخزن گل و لاي ناميده شدند. در ديگ هاي اوليه، لوله ها درون حصاري با ديواره آجري قرار داشت كه سطح ديواره داخلي با آجرهاي نسوز پوشيده شده بود (شكل 1-9) در اقدامات بعدي، بخشي از ديواره هاي آجري مقابل آتش را با لوله هاي آب، به نام ديواره هاي ابي پوشاندند. اين ديواره ها از طريق سرشاخه ها و لوله ها و يا به طور مستقيم به مخزن بخار وصل مي شدند.
قسمت دوم ديواره هاي لوله اي حرارات گازهاي حاصل از احتراق را جذب مي كردند و بدين وسيله دماي گازهاي ورودي به دسته لوله ها را كاهش مي دادند و ديوارهاي آجري را در مقابل حرارت، حفاظت مي كردند. به تدريج كه درصد پوشش ديوارهاي آجري با ديوارهاي لوله اي افزايش يافت، اتلاف حرارتي ديوارهاي آجري به فضاي بيرون كاهش يافت.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

با تكميل طراحيها، امروزه كليه ديوارها را با سطوح خنك شونده آبي مي پوشانند (شكل 1-11). اين ديوارها يا با قرار دادن كاملا نزديك به هم لوله ها پوشانده مي شوند كه آنها را لوله هاي مماسي مي گويند و يا با لوله هايي كه فاصله بين آنها را با ورقه هاي باريك فولادي جوش داده اند (لوله هاي جوشكاري شده) مي پوشانند با افزايش روز افزون فشار ديگها و استفاده از اكونومايزرها و گرمكنهاي هوا كاملا مقرون به صرفه است كه از تعداد مخزنهاي ديگ كاسته شود، به طوريكه ديگهاي صنعتي لوله – آبي با فشارهاي تا 100 bar كاملا عموميت دارند و حتي تعدادي ديگهاي تك مخزني هم ساخته شده اند

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

امروزه با ساخت ديگ تركيبي كه در آن اصول ساخت ديگ هاي لوله – آتشي و لوله – آبي با هم تلفيق شده، استفاده مي شود (شكل 1-12). با اين طرح جديد، مخزن بخار و دسته لوله هاي منطقه همرفت (كنوكسيون) ديگ بخار لوله – آبي معمولي با يك مخزن كه دربرگيرنده تعداد زيادي لوله هاي باريك و به معني ديگر يك ديگ لوله – آتشي بدون كوره است جايگزين شده است . ديواره هاي لوله اي كوره توسط لوله هايي به ديگ لوله – آتشي كه نقش مخزن را به عهده دارد، وصل مي شوند. اين طرح مزاياي ارزاني ديگ هاي لوله – آتشي با حجم زياد مخزن آب و بخار – كه باعث آزد سازي آرام بخار است – و قابليت كوره ديگهاي لوله – آبي در انعطاف پذيري احتراق سوختهاي مختلف و متناسب با كاربردهاي ويژه را تركيب نموده است.

منبع مطالب :كتاب تكنولوژي ديگهاي بخار صنعتي تاليف David Gunn & Robert Horten و با ترجمه مهندس رفيعي پور