تقسیم بندی راکتورها
راکتورها براساس نوع واکنش انتخاب می شوند. بر اساس یک تقسیم بندی راکتورها به دو دسته به صورت زیر تقسیم می گردند:
1- مداوم مخزنی (Continuous) شکل مجهز به همزن و لوله ای شکل
2-غیر مداوم ((non-continuous
بر اساس نوع دیگر تقسیم بندی راکتورها را به دو دسته زیر تقسیم می کنند:
1-واحدی (Stagewise)
کمپرسور چیست(Compressor)؟
وسیله یا دستگاهی می باشد که قادر است سیال(گاز) را تحت فشار قرار داده و با فشار بیشتری ارسال کند. یک نمونه ساده از کمپرسورها که با آن سروکار داریم همان کمپرسورهای باد می باشند که در پنچرگیری ها وجود دارد. البته لازم به ذکر است که کمپرسورها قادر هستند گازهای تراکم پذیر را متراکم کنند. زمانی که یک سیال (گاز )متراکم می شود دما و فشار آن افزایش یافته. چرا دمای سیال(گاز) افزایش می یابد؟ به این دلیل که در هنگام متراکم شدن مولکول ها تماس بیشتری با همدیگر دارند واین عامل باعث ایجاد اصطکاک در آن ها می شود. برای اینکه دمای یک کمپرسور افزایش یابد باید راندمان آن کمپرسور بیشتر شده . یا اینکه دمای سیال(گاز) ورودی افزایش یافته.
همان طور که می دانیم سیال تولیدی از چاه ها معمولا بصورت دوفاز(نفت و گاز و بعضی مواقع نیز سه فاز مانند نفت و گاز و آب و یا نفت و گاز و ماسه سنگ) تولید می گردد. لذا لازم است که برای بمصرف رساندن هر فاز بطور جداگانه آن ها را به یک نحوی از یکدیگر جدا کنند این عمل جداسازی در ظروف مختلف که تحت طراحی بخصوصی تهیه شده اند انجام می گردد. این ظروف اطلاحا جداکننده یا تفکیک کننده separator نامیده می شوند.
تفکیک کننده ها از نظر کلی تقریبا مشابه هستند ولی از نظر ساختمان تفاوت هایی با هم دارند.
همان طور که می دانیم سیال تولیدی از چاه ها معمولا بصورت دوفاز(نفت و گاز و بعضی مواقع نیز سه فاز مانند نفت و گاز و آب و یا نفت و گاز و ماسه سنگ) تولید می گردد. لذا لازم است که برای بمصرف رساندن هر فاز بطور جداگانه آن ها را به یک نحوی از یکدیگر جدا کنند این عمل جداسازی در ظروف مختلف که تحت طراحی بخصوصی تهیه شده اند انجام می گردد. این ظروف اطلاحا جداکننده یا تفکیک کننده separator نامیده می شوند.
پمپ ها
می دانیم که مایعات دارای شکل ثابتی نیستند به همین دلیل برای جابجایی آن ها از روش اختلاف فشار استفاده می شود تا بتوان آن ها را انتقال داد.
که برای این کار از پمپ ها یا تلمبه استفاده می شود.
لوله (Pipe) :
تعریف : استوانه تو خالی فلزی ، پلاستیکی ، سیمانی و... است که برای انتقال سیال به کار می رود . درصنعت بر حسب اینکه سیال تحت چه خواصی باشد از لوله های مختلف استفاده می شود .
1- لوله فولادی (Steel Pipe) :
فولاد یکی از مهمترین� مصالح صنعتی است . در تحت شرایط مشخص خاصیت ضد خورندگی عالی از خود نشان می دهند . از این رو همیشه در ساختن لوله های حامل اسید سولفوریک سرد و غلیظ به کار برده می شود.
وظيفه يك برج خنك كن باز، جذب گرما از يك فرايند و دفع آن به فضاي اتمسفر است كه اساساً اين دفع از راه تبخير صورت مي پذيرد. از آن جايي كه آب شرکت كننده در فرايند خنك سازي در مدار برج خنك كن سيركوله شود، به علت تبخير تدريجي آب، غلظت مواد معدني در ان افزايش مي يابد. وقتي كه غلظت مواد معدني به اندازه دو برابر مقدار اوليه شد، گفته مي شود كه آب داراي دو سيكل غلظت مي باشد. هنگامي كه غلظت مواد معدني در آب به سه برابر مقدار اوليه رسيد، آنگاه داراي دو سيكل غلظت مي باشد.
كارايي اين قسمت براي بهره برداري موثر و اقتصادي بسيار پر اهميت مي باشد. براي اطمينان از حداكثر انتقال حرارت، سطوح اننتقال حرارت بايد در حد امكان تميز نگه داشته شود. اگر غلظت مواد معدني در برج خنك كن افزايش يابد، امكان تجمع رسوب و خوردگي افزايش مي يابد، بنابراين تصفيه آب موجب بهره برداري موثرتر از واحد انتقال حرارت خواهد بود.
سطوح انتقال حرارت، گرمترين نقطه اي است كه آب خنك كننده به آن مي رسد. حلاليت كربنات كلسيم در آب (CaCO2كه در برج خنك كن وجود دارد)، با دما رابطه معكوس دارد، در نتيجه در سطوح انتقال حرارت، امكان نشست رسوب كربنات كلسيم، به وجود مي آيد. انباشته شدن لايه هاي رسوب كربنات كلسيم انتقال حرارت را كاهش مي دهد و اين مساله موجب خوردگي شده و نقاط داقي به وجود مي آورد كه خود موجب تنش حرارتي خواهند شد، همه اين موارد روي بازدهي و عمر مبدل حرارتي تاثير خواهند گذاشت.
يك روش ابتدايي براي جلوگيري از تشكيل رسوب ، تخليه بخشي از آب گردش كننده در مدار و جايگزين كردن آن با مقداري آب تازه است كه غلظت مواد معدني در آن كمتر باشد. براي تعيين حداكثر غلظت مواد معدني كه مي تواند بدون ايجاد رسوب در آب موجود باشد بايد آب جبراني كاملاً مورد برسي قرار گيرد. هههدف از برنامه تصفيه ي آب اين است كه تعداد كه تعداد سيك هاي غلظت به حداكثر ممكن رسانده و در اين حال تشكيل رسوب، خوردگي و رشد ميكروبي را به حداقل برساند. مهمترين عاملي كه بايد كنترل شود تشكيل رسوب است كه به طور معمول به دليل اشباع تركيبات كلسيم در آب خنك كن ايجاد مي شود.
خدمات رفاهي شهري پالايشگاه نفت، صنايع شيميايي و بيشتر صنايع ديگر در سيستم هاي تهويه مطبوع خود و يا براسي خنك كردن يك سيال فرايندي در مبدل حرارتي به مقادير زيادي آب خنك كن احتياج دارند. در گذشته، خنك كنندگي با استفاده از از آب هاي موجود در درياچه ها، رودخانه ها و يا سيستم هاي آب شهري نزديك، بر اساس يك روش ((يك بار گذر)) انجام مي گرفت. مشكلاتي مه در اين روش به چشم مي خورد، مسدود شدن مبدل حرارتي با جامدات معلق (گل ولاي) و رشد بيولوژيكي در اين تجهيزات بود. هزينه هاي ناشي از خرابي تجهيزات و محدوديت هاي فزاينده ي سازمان محيط زيست، موجب شد صنايع به تصفيه آب و استفاده مجدد از آن به كمك برج هاي خنك كن روي بياورند. اين امر موجب شد كه نياز صنايع به آب تازه كاهش چشمگيري داشته باشد و مقدار گنداب تشكيل شده ي آنها نيز كاهش يابد.
در يك سيستم خنك كننده ي سيركوله، براي جذب گرمايي كه آب در حين عبور از تجهيزات و فرايندهاي صنعتي دريافت كرده است، آن را از مبدل هاي حرارتي، كانال هاي خنك كننده يا برج هاي خنك كن عبور مي دهند و بعد
از خنك شدن دوباره آن را به جهت خنك كردن تجهيزات و فرايند ها به كار مي برند. برج هاي خنك كن سيركوله، خنك كنندگي را از راه تبخير آب و همچنين با انتقال حرارت مستقيم به هوا هنگام عبور مستقيم آن از درون برج ايجاد مي كنند اصول اوليه كاري اين تجهيزات نسبتا واضح است، ولي تجهيزات انتقال حرارت مربوطه به طور گسترده اي به لحاظ قيمت و پيچيدگي باهم متفاوت هستند. به عنوان مثال، در صنايع شميايي ، به دليل طبيعت برخي فرايند ها، معمولا به مواد غير معمول براي ساخت نياز مي باشد. اين مساله موجب مي شود تجهيزات انتقال حرارت بسيار گران شده و نگهداري مناسب آن نيز از اولويت خوبي برخوردار شود.
اغلب مشكلات برج خنك كن ناشي از ناخالصي آب مي باشد. در سيستم هاي خنك كن معمولا سه مشكل وجود دارد:خوردگي، تشكيل رسوب و رشد بيولوژيكي.
در گزینش صحیح دستگاه خنک کننده آب متناسب با مقتضیات یک پروژه معین باید چند عامل اصلی را لحاظ کرد
توان خنک کنندگی , مسائل اقتصادی , سرویسهای مورد نیاز و شرایط طبیعی و . . .
این عوامل اغلب به هم وابستگی متقابل دارنداما هر یک بایستی جداگانه مورد بررسی قرار گیرند از آنجا که ممکن است انواع زیادی از دستگاهها توانایی تامین مقصود را داشته باشند عواملی همچون ابعاد دستگاه , مساحت محل نصب , حجم هوای جریانی , میزان مصرف انرژی فن و پمپ , موارد بکار رفته در ساخت دستگاه , سهولت یافتن دستگاه در بازار بر انتخاب نهایی تاثیر گذار خواهد بود.
برجهای خنک کن در اندازه های مختلف برای دفع حرارت از یک تا چند تن تبرید ساخته می شوند, برجهای بزرگ برای کاربردهای معین ساخته می شوند و معمولا از چندین سلول تشکیل می شوند که هر یک اجزای خاص خود را دارند.
محل نصب :
اگر بتوان برج خنک کن را در فضای باز با جریان هوای آزاد قرار داد در حصول یک بازده مناسب از برج مشکلی وجود نخواهد داشت اما چنانچه قرار باشد برج در داخل ساختمان و محصور بین دیوارها نصب شود موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد :
1) باید فضای کافی و بدون مانع مزاحم در اطراف برج وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج برسد
2) هوای گرم خروجی از برج باید به گونه ای تخلیه شود که امکان بازگشت و گردش مجدد آن به برج وجود نداشته باشد زیرا گردش مجدد چنین هوایی در برج دمای مرطوب هوای ورودی به برج را افزایش می دهد و باعث گرم ماندن آب در خروج از برج می شود
گردش مجدد هوا به داخل برج هنگامی مورد توجه قرار می گیرد که چند برج در مجاورت هم باشند
تعیین محل نصب برج به عوامل دیگری هم بستگی دارد از قبیل استحکام محل نصب , تجهیزات اضافی برای تقویت آن , هزینه فراهم کردن تجهیزات اضافی برای برج و مسائل مربوط به معماری ساختمان و …
لوله کشی :
سیستم لوله کشی برج خنک کن بایستی به گونه ای طراحی شود که امکان انبساط و انقباض بین لوله ها فراهم باشد و چنانچه برج بیش از یک اتصال ورودی باشد باید جهت متعادل کردن جریان آب به هر یک از سلولهای برج شیر متعادل کننده نصب شود و چنانچه لازم باشو یکی از سلولهای برج جهت تامیرات از مدار خارج شود باید دارای شیر مسدود کننده جریان باشد
اگر دو یا چند برج بصورت موازی نصب شده باشند باید از یک لوله مشترک بین دو تشت برج جهت متعادل کردن آب داخل برج استفاده شود
به منظور ممانعت از سرریز آب داخل برج هنگام توقف کار تمامی مبدلها بایستی پایین تر از سطح آب برج قرار داشته باشند .
کنترل ظرفیت :
بیشتر برجهای خنک کن در معرض تغییرات قابل توجه دمای مرطوب هوا و بار در طول فصل گرم می باشند بدین لحاظ ممکن است جهت ابقای شرایط تجویز شده برای کارکرد مطلوب برج بعضی از روشهای کنترل ظرفیت به کار گرفته شود .
ساده ترین روش کنترل ظرفیت برجها تغییر سرعت فن می باشد که اغلب در برجهای چند سلولی به کار می رود با موتورهای دور متغییر میتوان این کار را انجام داد
روش دیگر در کنترل طرفیت استفاده از دمپر تنظیم کننده در دهانه خروجی فن سانتریفوژ می باشد
روش دیگر بای پاس کردن آب می باشد .
کار زمستانی برج خنک کننده :
اگر قرار باشد برج در دمای زیر صفر درجه کار کند باید موارد زیر بحث شود :
1) گردش باز آب در برج خنک کن
2) گردش بسته آب در یک سرد کننده تبخیری مدار بسته
3}آب تشت در برج خنک کن
وظيفه يك برج خنك كن باز، جذب گرما از يك فرايند و دفع آن به فضاي اتمسفر است كه اساساً اين دفع از راه تبخير صورت مي پذيرد. از آن جايي كه آب شرکت كننده در فرايند خنك سازي در مدار برج خنك كن سيركوله شود، به علت تبخير تدريجي آب، غلظت مواد معدني در ان افزايش مي يابد. وقتي كه غلظت مواد معدني به اندازه دو برابر مقدار اوليه شد، گفته مي شود كه آب داراي دو سيكل غلظت مي باشد. هنگامي كه غلظت مواد معدني در آب به سه برابر مقدار اوليه رسيد، آنگاه داراي دو سيكل غلظت مي باشد.
كارايي اين قسمت براي بهره برداري موثر و اقتصادي بسيار پر اهميت مي باشد. براي اطمينان از حداكثر انتقال حرارت، سطوح اننتقال حرارت بايد در حد امكان تميز نگه داشته شود. اگر غلظت مواد معدني در برج خنك كن افزايش يابد، امكان تجمع رسوب و خوردگي افزايش مي يابد، بنابراين تصفيه آب موجب بهره برداري موثرتر از واحد انتقال حرارت خواهد بود.
سطوح انتقال حرارت، گرمترين نقطه اي است كه آب خنك كننده به آن مي رسد. حلاليت كربنات كلسيم در آب (CaCO2كه در برج خنك كن وجود دارد)، با دما رابطه معكوس دارد، در نتيجه در سطوح انتقال حرارت، امكان نشست رسوب كربنات كلسيم، به وجود مي آيد. انباشته شدن لايه هاي رسوب كربنات كلسيم انتقال حرارت را كاهش مي دهد و اين مساله موجب خوردگي شده و نقاط داقي به وجود مي آورد كه خود موجب تنش حرارتي خواهند شد، همه اين موارد روي بازدهي و عمر مبدل حرارتي تاثير خواهند گذاشت.
يك روش ابتدايي براي جلوگيري از تشكيل رسوب ، تخليه بخشي از آب گردش كننده در مدار و جايگزين كردن آن با مقداري آب تازه است كه غلظت مواد معدني در آن كمتر باشد. براي تعيين حداكثر غلظت مواد معدني كه مي تواند بدون ايجاد رسوب در آب موجود باشد بايد آب جبراني كاملاً مورد برسي قرار گيرد. هههدف از برنامه تصفيه ي آب اين است كه تعداد كه تعداد سيك هاي غلظت به حداكثر ممكن رسانده و در اين حال تشكيل رسوب، خوردگي و رشد ميكروبي را به حداقل برساند. مهمترين عاملي كه بايد كنترل شود تشكيل رسوب است كه به طور معمول به دليل اشباع تركيبات كلسيم در آب خنك كن ايجاد مي شود.
خدمات رفاهي شهري پالايشگاه نفت، صنايع شيميايي و بيشتر صنايع ديگر در سيستم هاي تهويه مطبوع خود و يا براسي خنك كردن يك سيال فرايندي در مبدل حرارتي به مقادير زيادي آب خنك كن احتياج دارند. در گذشته، خنك كنندگي با استفاده از از آب هاي موجود در درياچه ها، رودخانه ها و يا سيستم هاي آب شهري نزديك، بر اساس يك روش ((يك بار گذر)) انجام مي گرفت. مشكلاتي مه در اين روش به چشم مي خورد، مسدود شدن مبدل حرارتي با جامدات معلق (گل ولاي) و رشد بيولوژيكي در اين تجهيزات بود. هزينه هاي ناشي از خرابي تجهيزات و محدوديت هاي فزاينده ي سازمان محيط زيست، موجب شد صنايع به تصفيه آب و استفاده مجدد از آن به كمك برج هاي خنك كن روي بياورند. اين امر موجب شد كه نياز صنايع به آب تازه كاهش چشمگيري داشته باشد و مقدار گنداب تشكيل شده ي آنها نيز كاهش يابد.
در يك سيستم خنك كننده ي سيركوله، براي جذب گرمايي كه آب در حين عبور از تجهيزات و فرايندهاي صنعتي دريافت كرده است، آن را از مبدل هاي حرارتي، كانال هاي خنك كننده يا برج هاي خنك كن عبور مي دهند و بعد از خنك شدن دوباره آن را به جهت خنك كردن تجهيزات و فرايند ها به كار مي برند. برج هاي خنك كن سيركوله، خنك كنندگي را از راه تبخير آب و همچنين با انتقال حرارت مستقيم به هوا هنگام عبور مستقيم آن از درون برج ايجاد مي كنند اصول اوليه كاري اين تجهيزات نسبتا واضح است، ولي تجهيزات انتقال حرارت مربوطه به طور گسترده اي به لحاظ قيمت و پيچيدگي باهم متفاوت هستند. به عنوان مثال، در صنايع شميايي ، به دليل طبيعت برخي فرايند ها، معمولا به مواد غير معمول براي ساخت نياز مي باشد. اين مساله موجب مي شود تجهيزات انتقال حرارت بسيار گران شده و نگهداري مناسب آن نيز از اولويت خوبي برخوردار شود.
اغلب مشكلات برج خنك كن ناشي از ناخالصي آب مي باشد. در سيستم هاي خنك كن معمولا سه مشكل وجود دارد:خوردگي، تشكيل رسوب و رشد بيولوژيكي.
در گزینش صحیح دستگاه خنک کننده آب متناسب با مقتضیات یک پروژه معین باید چند عامل اصلی را لحاظ کرد
توان خنک کنندگی , مسائل اقتصادی , سرویسهای مورد نیاز و شرایط طبیعی و . . .
این عوامل اغلب به هم وابستگی متقابل دارنداما هر یک بایستی جداگانه مورد بررسی قرار گیرند از آنجا که ممکن است انواع زیادی از دستگاهها توانایی تامین مقصود را داشته باشند عواملی همچون ابعاد دستگاه , مساحت محل نصب , حجم هوای جریانی , میزان مصرف انرژی فن و پمپ , موارد بکار رفته در ساخت دستگاه , سهولت یافتن دستگاه در بازار بر انتخاب نهایی تاثیر گذار خواهد بود.
برجهای خنک کن در اندازه های مختلف برای دفع حرارت از یک تا چند تن تبرید ساخته می شوند, برجهای بزرگ برای کاربردهای معین ساخته می شوند و معمولا از چندین سلول تشکیل می شوند که هر یک اجزای خاص خود را دارند.
محل نصب :
اگر بتوان برج خنک کن را در فضای باز با جریان هوای آزاد قرار داد در حصول یک بازده مناسب از برج مشکلی وجود نخواهد داشت اما چنانچه قرار باشد برج در داخل ساختمان و محصور بین دیوارها نصب شود موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد :
1) باید فضای کافی و بدون مانع مزاحم در اطراف برج وجود داشته باشد تا هوای لازم به برج برسد
2) هوای گرم خروجی از برج باید به گونه ای تخلیه شود که امکان بازگشت و گردش مجدد آن به برج وجود نداشته باشد زیرا گردش مجدد چنین هوایی در برج دمای مرطوب هوای ورودی به برج را افزایش می دهد و باعث گرم ماندن آب در خروج از برج می شود
گردش مجدد هوا به داخل برج هنگامی مورد توجه قرار می گیرد که چند برج در مجاورت هم باشند
تعیین محل نصب برج به عوامل دیگری هم بستگی دارد از قبیل استحکام محل نصب , تجهیزات اضافی برای تقویت آن , هزینه فراهم کردن تجهیزات اضافی برای برج و مسائل مربوط به معماری ساختمان و …
لوله کشی :
سیستم لوله کشی برج خنک کن بایستی به گونه ای طراحی شود که امکان انبساط و انقباض بین لوله ها فراهم باشد و چنانچه برج بیش از یک اتصال ورودی باشد باید جهت متعادل کردن جریان آب به هر یک از سلولهای برج شیر متعادل کننده نصب شود و چنانچه لازم باشو یکی از سلولهای برج جهت تامیرات از مدار خارج شود باید دارای شیر مسدود کننده جریان باشد
اگر دو یا چند برج بصورت موازی نصب شده باشند باید از یک لوله مشترک بین دو تشت برج جهت متعادل کردن آب داخل برج استفاده شود
به منظور ممانعت از سرریز آب داخل برج هنگام توقف کار تمامی مبدلها بایستی پایین تر از سطح آب برج قرار داشته باشند .
کنترل ظرفیت :
بیشتر برجهای خنک کن در معرض تغییرات قابل توجه دمای مرطوب هوا و بار در طول فصل گرم می باشند بدین لحاظ ممکن است جهت ابقای شرایط تجویز شده برای کارکرد مطلوب برج بعضی از روشهای کنترل ظرفیت به کار گرفته شود .
ساده ترین روش کنترل ظرفیت برجها تغییر سرعت فن می باشد که اغلب در برجهای چند سلولی به کار می رود با موتورهای دور متغییر میتوان این کار را انجام داد
روش دیگر در کنترل طرفیت استفاده از دمپر تنظیم کننده در دهانه خروجی فن سانتریفوژ می باشد
روش دیگر بای پاس کردن آب می باشد .
کار زمستانی برج خنک کننده :
اگر قرار باشد برج در دمای زیر صفر درجه کار کند باید موارد زیر بحث شود :
1) گردش باز آب در برج خنک کن
2) گردش بسته آب در یک سرد کننده تبخیری مدار بسته
3}آب تشت در برج خنک کن
به طور معمول مشعل ها همراه و متناسب با ديگ انتخاب مي شوند و به ميزان مصرف سوخت بر حسب ليتر در ساعت و كيلو گرم در ساعت يا گالن در ساعت مشخص مي شوند.
با داشتن قدرت حرارتي ديگ و ارزش حرارتي سوخت مايع , مي توان نوع مشعل و ميزان مصرف سوخت را انتخاب كرد .اما چون مقداري حرارت سوخت از راه دود كش و تلفات ديگر به هدر مي رود , در موقع محاسبه , راندمان مشعل را بايد در نظر داشت. چون بيشتر گازوييل مصرف مي شود , مي توان مصرف مشعل را از تقسيم قدرت حرارتي ديگ (QB) در حاصل ضرب ارزش حرارتي هر كيلو گازوييل ( حدود 10000 كيلو كالري ) در راندمان مشعل كه بين 6/. تا 85/. است را به دست آورد.چون وزن مخصوص گازوييل 8/. است , بنابراين به ازاي هر ليتر حدود 8000 كيلو كالري حرارت توليد خواهد شد كه اين مقدار BTU 32000 است.
اگر راندمان متوسط مشعل ها را 78/. انتخاب كنيم , به ازاي هر ليتر گازوييل معادل BTU25000 حرارت توليد خواهد شد. كاتالوگ انتخاب مشعل در أخر اين مبحث موجود مي باشد.
با پيدايش سوخت هاي مايع و محسناتي كه نسبت به سوخت هاي جامد دارند, روز به روز در مشعل ها پيشرفت حاصل شده است و امروزه تقريبا در اكثر ديگ هاي حرارت مركزي و صنايع , سوخت مايع مصرف مي شود و در نتجيه وجود مشعل ها ضروري است.
مشعل ها از لحاظ پودر كردن سوخت به سه نوع تقسيم مي شوند:
1- فشاري
2- با فشار بخار يا فشار هوا
3- با فشار ضعيف هوا
در نوع فشاري , سوخت با فشار يك تلمبه به داخل ديگ پاشيده مي شود و هوا نيز به طور طبيعي از اطراف نازل سوخت پاش وارد مي شود.
در نوع دوم ,سوخت به وسيله فشار هوا يا بخار به داخل ديگ فرستاده مي شود.در اين مشعل جريان سوخت از منبع تا پستانك به علت وزن مايع است و گاهي با فشار پمپ ضعيف انجام مي گيرد.
در اين سيستم به علت فشار هوا و كمپرسور و يا فشار بخار , صداي نسبتا زيادي به وجود مي آيد كه از عيوب مشعل مي باشد.
بالا خره نوع سوم ,كه بيشتر در ديگ هاي حرارت مركزي به كار برده مي شود و كامل ترين نوع مشعل است و در دو نوع مشعل با فشار كم و مشعل با فشار زياد ساخته مي شوند.
1-مشعل با فشار كم:
اين مشعل تشكيل شده است از يك الكترو موتور و يك وانتيلا تور و يك پمپ سوخت كه معمولا روي يك محور قرار دارند و با حركت الكترو موتور به كار مي افتند. پمپ , سوخت را از منبع مي گيرد و در داخل لوله مشعل كه در انتهاي آن نازل قرار گرفته است , فشرده مي كند و چون نازل داراي سوراخ هاي ريزي است , سوخت به صورت پودر به داخل كوره پاشيده مي شود. وانتيلاتور نيز اكسيژن لازم را به وسيله هواي محيط از اطراف نازل داخل محفظه احتراق مي رساند. در اين حالت براي ايجاد شعله , احتياج به يك جرقه است كه آن نيز از دو سر سيمي كه متصل به يك ترانسفور ماتور فشار قوي در حدود 12000 ولتي است , ايجاد مي شود.
اين جرقه ممكن است دايمي باشد كه در ديگ هايي كه محيط گرم كافي ندارند مورد احتياج است . در اين صورت ترانسفور ماتور بايد داراي قدرت كار هميشگي باشد و يا ممكن است جرقه به طور متناوب باشد . يعني در موقع شروع احتراق چند لحظه جرقه زده شود و پس از گرم شدن كوره , جرقه قطع شود .در اين نوع مشعل ها وسايل ديگري مانند مانو متر و صافي روغن و شير برقي )سولنوييد ولو) نيز به كار برده مي شود . شير برقي به خصوص وقتي كه منبع سوخت بالا تر از مشعل با شد , حتما لازم است, چون ممكن است پمپ سوخت خوب آب بندي نباشد و هنگامي كه مشعل كار نمي كند , سوخت, قطره قطره وارد كوره و تبخير شود كه در موقع روشن شدن مجدد توليد انفجار خواهد كرد . ولي با وجود شير مربوطه چون به محض از كار افتادن موتور راه سوخت نيز بسته مي شود . از ديگ محافظت كامل به عمل مي آيد.
پمپ هاي مشعل معمولا يك طبقه هستند و در بعضي موارد ممكن است دو طبقه باشند. در حالتي كه منبع سوخت پايين تر از مشعل باشد , وجود پمپ دو طبقه ضروري است . در اين مشعل ها مقدار هوا و مقدار سوخت به وسيله دريچه تنظيم هوا و شير تنظيم سوخت كه به ترتيب اطراف وانتيلاتور (بادرسان) و روي پمپ قرار دارند, كنترل مي شود .
عمل راه افتادن و از كار افتادن مشعل به وسيله فرمان خود كاري مانند ترموستات ديگ و كنترل دود كه گاهي به جاي آن سلول فتو الكتريك به كار مي رود, انجام مي گيرد.
2- مشعل با سوخت مايع سنگين:
اين مشعل نيز مانند مشعل قبلي است , با اين تفاوت كه به جاي وانتيلاتور , يك دمنده به كار رفته و پمپ آن نيز مناسب با درجه غلظت مايع سوخت انتخاب شده است.
در موقع راه اندازي اين مشعل قبلا شروع كار را به وسيله سيال گازي شكل يا سوخت سبك ديگري انجام مي دهند كه در اين صورت يك دستگاه راه انداز به آن اضافه خواهد شد.
به طور كلي هر نوع مشعل براي ظرفيت هاي مختلف ساخته شده است كه نسبت به ظرفيت حرارتي ديگ و انواع آن , مي توان با تعويض نازل و تنظيم هوا از آن استفاده كرد. مثلا يك مشعل با ظرفيت 1 تا 5 و5 تا 10 ليتر ساخته شده است كه مي توان با تغيير پستانك , مصرف آن را به حداكثر يا حداقل رساند .
مشعل گازي:
در اين نوع مشعل, گاز بوسيله شير خودكاري با فشار اوليه خود وارد ديگ مي شود و با تركيب با هوايي كه همراه خود وارد كوره مي كند , مشتعل مي شود و در حدود 80% حرارت خود را به ديگ مي دهد .
معمولا عمل ايجاد شعله به وسيله شمع خود كار انجام مي گيرد .در مورد اين مشعل ها وسايل محا فظتي پيش بيني مي شود , به خصوص اينكه گاز بدون اشتعال وارد ديگ نشود . اين عمل به وسيله يك كويل ترمو الكتريك كه نزديك شعله شاهد(شمع) قرار دارد , كنترل مي شود . به ترتيب كه با بودن شعله كويل گرم مي شود و جريان ترمو الكتريك از آن عبور مي كند و پس از اثر كردن روي شير خود كار , آن را باز نگه مي دارد. اما به محض اينكه شعله خاموش شد , جريان ترمو الكتريك از بين مي رود و شير بسته مي شود و راه ورود گاز را به ديگ مي بندد كه براي راه اندازي مجدد , بايد شير گاز را با دست باز كرد . اين نوع مشعل نيز براي ظرفيت هاي مختلف ساخته شده و در دسترس است .
نکات فنی در عایق کاری
عایق کاری لوله ها:
لوله ها ممکن است به صورت توکار یا داخل داکت و یا روکار نصب شود ولی در هر صورت بایستی عاق شوند که به یکی از صورت های زیر انجام می گیرد :
-لوله ها باید از مصالح ساختمانی جدا باشد تا مانع پوسیدن آن شود.
۲-لوله های سیستم گرمایش ۲ بار ضد زنگ زده می شود.
۳-لوله های دفنی بایستی با روغن و نوار پرایور عایق شود.
۴-لوله های داخل داکت بایستی توسط پشم شیشه با فوم آلومنیوم عایق شود.
۵-لوله های روکارممکن است برای عایقکاری آن از رنگ و یا ورق آلومنیومی استفاده شود.
عایق کاری کانال:
کانالها هم همانند لوله ها ممکن است بصورت توکار یا داخل داکت و یا روکار نصب شوند که در داخل داکت متداول تر می باشد.
1-کانال ها باید از مصالح ساختمانی جدا باشد تا مانع پوسیدن آن شود.
۲-فقط آن قسمت از کانال رفت و برگشت که از محیط گرم نشده می گذرد عایق می شود.
۳-کانالهای توکار توسط پشم شیشه با مفتول گالولنیزه عایق می شوند.
۴-کانالهای روکار توسط پشم شیشه یا پشم سنگ با مفتول گالولنیزه عایق می شوند.
انواع عایق ها
عایق حرارتی
عایق حرارتی مواد و مصالحی هستند که مقاومت زیادی در مقابل عبور گرما دارندو می توان بوسیله آنها تا آنجا که ممکن است از انتقال حرارت محل گرم شده یا لوله های حامل آبگرم یا کانالها و...جلوگیری کردتا در مصرف سوخت جلوگیری شود.
انواع عایقهای حرارتی را می توان به انواع ۱- پشم شیشه۲ - پشم سنگ ۳- پشم سنگ تقسیم نمود .
عایق رطوبتی :
نفوذ رطوبت به عایق های حرارتی باعث کاهش خاصیت آن شده برای جلوگیری از این امرباید از عایق های رطوبتی استفاده نمود عایق های رطوبتی موادی هستند که از رسیدن رطوبت از یک طرف به طرف دیگر جلوگیری می کنند.
انواع عایق های رطوبتی را میتوان به انواع ۱-گونی ۲- مواد آغشته به قیر ۳-لاستیک ۴-پلاستیک ۵-انواع ضد زنگ تقسیم نمود.
عایق صوتی :
این عایق از انتقال صدااز یک محل به محل دیگر جلوگیری می کند. مسئله کنترل صدای حاصل ازفن ها و موتورهاو حتی حرکت سیال در لوله در تاسیسات از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
کنتورهای توربینی متداول ترین کنتورهای سیستم های تقلیل فشار گاز بوده و حجم گاز را از میزان سرعت گاز و اندازه حرکتی که به پره های یک توربین منتقل می کنند اندازه می گیرند، دامنه حجم اندازه گیری در این نوع کنتورها بسیار زیاد می باشد. ساختمان این نوع کنتورها به گونه ایست که گاز ورودی به محفظه کنتور به علت باریک شدن مجرای عبور آن سرعتش دو تا سه برابر افزایش می یابد و در نقطه برخورد با پره های توربین بیشترین سرعت را دارا می باشد.
چون طبق رابطه Q=V.A که در آن V سرعت گاز و Q مقدار جریان گاز مي باشد، A سطح مقطع لوله عبور گاز میباشد ،مقدار گاز عبوری نسبت مستقیم با سرعت گاز دارد و از طرفی هر چقدر این سرعت زیادتر باشد گشتاور چرخشی توربین بیشتر خواهد شد.لذا بین سرعت چرخشی توربین و میزان گاز عبوری نسبت مستقیمی وجود خواهد داشت و در نتیجه شمارش دورهای چرخش توربین می تواند نماینده حجم گاز عبوری باشد ،تعداد پره های توربین و فضای موجود بین پره ها و بدنه از نکات مهمی است که در ظرفیت کنتور نقش بسزایی دارد و در قسمت ورودی کنتورهای توربینی یک مستقیم کننده جریان نصب شده که جریان گاز را به طور مساوی در فضای اطراف پره ها توزیع می نماید.
چرخش توربین توسط محوری که روی آن یک چرخ دنده مارپیچ قرار دارد به چرخ دنده دیگری منتقل شده و در نهایت حرکت دورانی افقی به حرکت دورانی عمودی تبدیل میشود و این حرکت پس از انتقال به محفظه شماره انداز توسط مجموعه ای از چرخ دنده ها یک شمارنده مکانیکی را به حرکت در می آورد ،آنچه قابل توجه می باشد این است که حرکت چرخشی از فضای گازدار کنتور به محفظه شماره انداز توسط یک کوپل مغناطیسی منتقل می شود و در اکثر تکیه گاههای محورهای چرخشی بلبرینگهایی قرار دارد که باعث به حداقل رسیدن نیروهای اصطکاک میشود. در بعضی از کنتورها این بلبرینگ ها در حین کار توسط سیستم نصب شده،روغنکاری می شود. اکثر خطاهای اندازه گیری در کنتورها در اثر فرسودگی این بلبرینگ ها و یا بالانس نبودن توربین و محور آن ایجاد می گردد.
ظرفیت کنتورهای توربینی دارای دامنه وسیعی بوده و فقط میزان مقاومت توربین در مقابل افزایش سرعت گاز و افت فشار حاصل باعث محدود کردن ظرفیت این کنتورها می گردد. نسبت بین حداقل و حد اکثر ظرفیت یک کنتور را Rengeability .آن می نامند و این نسبت وسعت دامنه اندازه گیری کنتور را مشخص می نمایند که معمولا از 5/1 تا 30/1 متغیر میباشد Rengeability=Qmin/Qmax . ظرفيت كنتورهاي توربيني را با علامت G نشان مي دهند و براي اندازه هاي مختلف كنتور ظرفيت اسمي G، حداقل ظرفيت Qmin و ظرفيت حداكثر Qmax در جداول معمول و متداول ارائه مي گردد.
منبع : وبسایت مهندسان شیمی ایران
فیلترهاعمل جدا کردن ناخالصی های موجود در گاز را قبل از ورود به سیستم انجام می دهند و شامل انواع چرخشی Scrubbers , فیلتر های همراه با جدا کننده Filter Seprator و فیلترهای المنت دار می باشند.
فیلتر چرخشی Scrubbers: اساس کار این دستگاه بدین ترتیب است که گاز هنگام ورود به داخل مخزن مجبور به انجام چرخشی گردابی شده و ذرات سنگین تر از ذرات گاز به طرف کف مخزن ریزش می نمایند.
فیلتر های همراه با جدا کننده Filter Seprator: این فیلترها دارای مخازنی افقی بوده و جداکنندگی ذات ناخالصی در دو مرحله انجام می پذیرد. گاز ورودی ابتدا وارد محفظه ای می شود که به ناچار باید از درون تعداد زیادی المنت از جنس رزین عبور نماید. بافت الیاف این المنت ها به گونه است که ذرات بزرگتر از سه میکرون را از خود عبور نداده و این ذرات به جداره خارجی المنت ها چسبیده و در نهایت در مخزن دیگر که به همین منظور متصل به مخزن اصلی نسب شده جمع آوری می گردند. بخار مایعات همراه گاز نیز برای تجهیزات ایجاد اشکال می نماید و جهت جدا نمودن ذارت مایع , گاز پس از عبور از المنتها وارد محفظه باز دیگری شده و با ضفحاتی که از جنش الیاف فلزی ساخته شده اند برخورد نموده و در طی آن ذرات مایع به یکدیگر چسبیده و تشکیل قطرات مایع می دهند که به علت افزایش وزن به محفظه پایینی ریزش می نمایند. در اینگونه فیلترها , میزان اختلاف فشار , کثیفی المنتها را نشان میدهد که با باز نمودن شیرهای تخلیه در بازه های زمانی خاص , اقدام به خارج نمودن این ذرات می نمایند.
نوع دیگری از این صافیها , فیلترهای المنت دار می باشند که در مخازن این نوع قلترها موادی از جنس رزین, کاغذ , پشم شیشه به شکل های مختلف وجود دارد و گاز خنگام عبور از سطح این مواد , ذرات ناخالص خود را به جا میگذارد. شاختمان این گونه فیلترها به دئ شکل فیلتر سبددار و المنتی می باشد. در نوع سبددار گاز ورودی از درون سبد عبور نموده, و ناخالصی های آن رون سبد می ماند , و گاز تمیز به قسمت خروجی هدایت می شود و در نتیجه این نوع فیلترها فاقد شیر تخلیه بوده و شیر نصب شده در کف فیلتر و جهت خالی کردن فیلتر از گاز می باشد. این نوع فیلترها مناسب گاز خشک هستند و نشان دهنده اختلاف فشار نصب شده در روی ورودی و خروجی آن میزان کثیف بودن المنت آن را نشان میدهد. در نوع دیگر فیلتر المنتی , گاز ورودی به سطح خارجی المنت برخورد نموده و گاز تمیز از درون المنت به قسمت خروجی راه می یابد. این نوع فبلتر دارای شیر تخلیه مواد زائد بوده و قادر است ذرات ناخالصی را از محفظه ورودی خارج نماید.
منبع : وبسایت مهندسان شیمی ایران
رگلاتور دستگاهی است که در صورت تغییر جریان گاز می تواند میزان فشار آن را در حد معینی کنترل نماید. قسمتهای اصلی در هر رگلاتور عبارتند از:
بارگذار (وزنه –فنر-فشار گاز) ،Loading
Measuringاندازه گیر یا مقایسه (دیافراگم)
عمل کننده یا شیر مانع ( سیت اریفیس ) Ristractor
رگلاتورها از نظر ساختمانی در انواع فنری (Spring Loading) ،و پایلوت دار (Pilot Regulator operated ) عرضه می گردند.
در رگلاتورهای پایلوت دار تغییرات فشار خروجی با نیروی فنر در رگلاتورمتری دیگر به نام پایلوت مقایسه شده و نتیجه آن به صورت فشار گاز به دیافراگم رگلاتور اصلی اعمال می گردد و به عبارت دیگر تغییرات فشار خروجی تقویت شده و سپس باعث تغییر وضعیت شیر مانع میگردد.
پایلوت عبارت است از یک رگلاتور فنری که از فشار ورودی تغذیه شده و متناسب با میزان فشردگی فنر خود فشار خروجی را مهیا می سازد.این فشار به عنوان فشار فرمان روی رگلاتور اصلی اعمال می شود.
از مشخصه فنی که در انتخاب رگلاتورها اهمیت بسیار دارد ظرفیت آنها می باشد که رابطه مستقیم با فشار ورودی و خروجی و چگالی گاز و شکل بدنه آن دارد به طوریکه نسبت بین فشار ورودی (P1) و خروجی (P2) تعیین کننده نوع جریان خروجی رگلاتور می باشد و اگر نسبت P2
اگر k ضریب ثابت رگلاتورکه بستگی به ساختمان رگلاتور و نوع سیال عبوری دارد باشد معادله کلی جریان در رگلاتورها به صورت
Q=K(P2(P1-P2))½
است که با توجه به آن و جداول موجود به راحتی می توان ظرفیت رگلاتور را در فشارهای مورد نظر بدست آورد.
منبع : وبسایت مهندسان شیمی ایران
همچنین از آنجا که دمای گاز در شرایط استاندارد حدود 15درجه سانتیگراد می باشد لذا تامین این شرایط در سیستم های تقلیل فشار و در نهایت در مبادی مصرف ضروری است . با توجه به موارد ذکر شده در سیستم های تقلیل فشار نصب گرمکن های گاز ضروری میباشد . این دستگاهها در شرایط ایمن توسط مشعلهای اتمسفریک آب داخل یک محفظه را گرم نموده و گاز با عبور از لوله های مارپیچی که از درون این محفظه عبور می نماید گرم میشود و به آنها حمام های غیرمستقیم (Water Bath indirect Heater) گاز گفته میشود.
ساختمان گرمکن های گاز شامل محفظه گرمکن (Shell)، لوله های گاز (Gas Tube)، آتشدان (Fire Tube)، محفظه احتراق، مخزن انبساط آب (expansion Tank)، دودکش (exhaust) و سیستم تامین و کنترل سوخت می باشد.
محفظه گرمکن به صورت استوانه افقی بوده که حجم آن متناسب با ظرفیت حرارتی گرمکن میباشد .این مخزن روی یک شاسی ثابت می گردد و جهت جلوگیری از سرریز شدن آب مقطر هنگام گرم شدن ،مخزن کوچکتری بالای این مخزن نصب میگردد . لوله های گاز گرمکن که اندازه آنها متناسب با حجم گاز عبوری از گرمکن طراحی میگردد ،به صورت لوله های رفت و برگشت و در چند ردیف از یک قاعده وارد مخزن گرمکن میشوند و نشاندهنده های دما و فشار گاز روی این لوله تعبیه می گردند و کنترل کننده دمای گاز گرمکن نیز روی لوله خروجی آن نصب می شود.
آتش دان یا Fire Tube لوله ای است که معمولا به شکل U ساخته شده و درون مخزن گرمکن و در قسمت زیرین لوله های گاز قرار می گیرد و دو دهانه آن از قاعده دیگر مخزن خارج و به دودکش و محفظه احتراق متصل میگردد و آتش مشعل و هوای گرم هیتر از درون این لوله به دودکش منتقل میشود.
دودکش یا exhaust لوله ای است که انتقال گاز حاصل از احتراق را به ارتفاع بالاتری منتقل نموده باعث مکش هوای درون آتشدان میشود. دودکش ها مجهز به دریچه هایی بوده که از اتلاف حرارت جلوگیری به عمل می آورد. در قسمت پایین دودکش ها سوراخهایی تعبیه شده که در صورت نصب تجهیزات مناسب میتوان دما و نوع گاز حاصل از سوخت را اندازه گیری نموده و در نتیجه میزان سوخت و هوای هیتر را تنظیم نمود.
محفظه احتراق محلی است که مشعلها و شمعک ها و متعلقات آنها درون آن قرار دارند.دریچه های ورودی هوای سوخت که مجهز به توری محافظ میباشد نیز روی این محفظه نصب شده اند .این محفظه به گونه ای ساخته میشود که مشعل و شمعک قابل رویت بوده و دریچه تنظیم هوای آنان قابل دسترسی باشد.برای تامین سوخت گرمکن ها معمولا از گاز خروجی گرمکن و یا گاز خروجی ایستگاه مربوطه استفاده میگردد. ولی در هر صورت این گاز پس از عبور مجدد از درون گرمکن با دمای بیشتر وارد سیستم سوخت هیتر میشود. این سیستم شامل فیلتر ، رگلاتور ، شیر قطع فشار برای فشار بالا و پایین و شیر اطمینان میباشد.
برای کنترل گرمکن های گاز از چهار نوع تجهیزات کنترل که شامل کنترل کننده دمای گاز خروجی ،کنترل کننده دمای آب گرمکن ،کنترل کننده سطح آب گرمکن و سیستم محافظ شعله پیلوت می باشند استفاده میگردد.
ظرفیت حرارتی گرمکن ها متناسب با ظرفیت سیستم بوده و معمولا به ازای هر متر مکعب از ظرفیت ایستگاه حدود 70 BTU/h ظرفیت حرارتی برای گرمکن در نظر گرفته می شود.
منبع : شرکت ملی نفت ایران