موتورخانه گرمایشی بخار

موتورخانه گرمایشی بخار یکی از پیچیده‌ترین و حساس‌ترین سیستم‌های گرمایشی است که در بسیاری از صنایع، سیستم‌های تهویه مطبوع یا سیستم‌های صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد. سیستم بخار به دلیل پیچیدگی در تغییرات فازی و درک بالای یک مهندس برای محاسبات بسیار حساس‌تر از سیستم آب داغ است. لذا در این مقاله به تعدادی نکات در مورد موتورخانه گرمایشی بخار اشاره کرده‌ایم.

موتورخانه گرمایشی بخار چیست؟

موتورخانه گرمایشی بخار به مجموعه از تجهیزات و لوله کشی گفته می‌شود که با استفاده از تولید و تقطیر بخار عمل انتقال حرارت به مصرف‌کننده‌های گرمایی را انجام می‌دهند. در این مقاله سعی کرده‌ایم شما را با انواع موتورخانه‌های بخار و تجهیزات مختلفی که در آنها استفاده می‌شود آشنا کنیم. شکل زیر یک نمونه از موتورخانه گرمایشی که با بخار کار می‌کند را نشان می‌دهد.

مهمترین جزء در سیستم موتورخانه گرمایشی بخار وجود دیگ تولید بخار (دیگ فولادی بخار) به عنوان قلب تامین کننده این سیستم است. در مرکز یک سیستم بخار یک دیگ بخار وجود دارد که با تولید بخار و تغییرات آب از حالت مایع به گاز ایجاد یک سیال برای گرمایش سیستم‌های دیگر را دارد. سیستم بخار به خاطر اینکه می‌تواند گرما را در دمای ثابت انتقال دهد، دارای بازده حرارتی بالاتری است.

تجهیزات سیستم موتورخانه گرمایشی بخار شامل چه مواردی هستند؟

به طور کلی تجهیزات دیگ بخار بسیار پیچیده است. لوله کشی سیستم بخار، تجهیزات مربوط به کنترل در سیستم بخار، ایجاد امنیت در سیستم‌های بخار و انتخاب تجهیزات بسیار حساس و نیازمند تجربه است. بسیاری از همکاران ما در رشته طراحی‌های مهندسی تاسیسات ترجیح می‌دهند که از سیستم آب داغ پر فشار استفاده کنند تا سیستم بخار. ولی سیستم بخار هم می‌تواند بسیاری مزایا نسبت به سیستم آب داغ داشته باشد.

دیگ بخار

مهمترین قسمت در سیستم یک موتورخانه بخار، دیگ بخار است. دیگ بخار در واقع یک واحد تولید بخار در یک محفظه تحت فشار است که می‌تواند مقداری بخار را با توجه به دمای سیستم و فشار آن به وجود آورد. برای اینکه سیستم دیگ بخار را به صورت کامل درک کنید، ابتدا باید بدانید که رفتار ترمودینامیکی آب در فشار و دمای اشباع به چه صورت است. بعد از این می‌توانید به طراحی و اجرای سیستم بخار اقدام کنید.

فشار کاری دیگ بخار چقدر است؟

همانطور که گفتیم، فشار و دمای دیگ بخار دو کمیت ترمودینامیکی هستند که با توجه به خواص ترمودینامیکی آب در فشار و دمای اشباغ مشخص می‌شوند. به طور کلی فشار سیستم بخار با توجه به دما قابل تعیین است. جدول زیر تمامی خواص ترمودینامیکی آب و بخار را در چند ستون نشان می‌دهد. مثلا اگر بخواهیم دمای بخار ۱۳۰ درجه سانتیگراد داشته باشیم، فشار طلق تقریبا برابر با ۲.۷۵ بار خواهد بود.

به طور کلی وقتی ما دمای یک سیستم را بالا ببریم، در یک دمای دلخواه فشار اشباع که در جدول مشخص شده است را خواهیم داشت. ولی برخی مواقع به خاطر اینکه سیستم ممکن است مقداری از کنترل خارج شود، فشار سیستم بالا رود. در این حالت با استفاده از یک شیر اطمینان دیگ بخار فشار حد بالای سیستم در دیگ بخار را تنظیم می‌کنیم. یعنی شیر اطمینان نه تنها به عنوان یک تجهیزات امنیت بلکه به عنوان یک تجهیز کنترل کننده عمل می‌کند.

تجهیزات انتقال حرارت در موتورخانه گرمایشی بخار

بعد از دیگ بخار، بخار باید در یک سیستم انتقال حرارت، گرمای خود را به سیال سرد انتقال دهد. این گرما می‌تواند در اجزای مختلفی انتقال یابد. یکی از این اجزا می‌تواند مبدل حرارتی پوسته و لوله باشد. در برخی از سیستم‌ها برای تامین آبگرم گرمایشی برای سیستم‌های فن کویل معمولا آب داغ در سمت لوله قرار می‌گیرد. در سمت پوسته بخار وارد می‌شود و با عمل کندانس هم دمای بخار، گرما از بخار به سمت طرف دیگر مبدل انتقال پیدا می‌کند.

یکی دیگر از تجهیزات می‌تواند منبع کویلی باشد. معمولا در داخل منبع کویلی یک دسته لوله از نوع U-Type وجود دارد. این دسته لوله در یک طرف دارای آب گرم مصرفی است. و در طرف دیگر می‌تواند آب داغ از سمت دیگ وارد شود. به جای آب داغ بخار هم می‌تواند وارد سیستم شود. لذا با پدیده کندانس کم فشار دمای آب داخل منبع کویل دار زیاد می‌شود.

مخزن کندانس در موتورخانه گرمایشی بخار

بعد از اینکه بخار وارد تجهیزات انتقال حرارت شد، با عمل کندانس انتقال حرارت از بخار به سمت سیال گرم شونده انجام می‌شود. کنترل محصولات کندانس بعد از انتقال حرارت بسیار مهم است. برای اینکه بتوانیم سیستم بخار را از سیستم کندانس به خوبی جدا کنیم، نیازمند رعایت جزئیات خیلی زیادی در سیستم لوله کشی هستیم. ولی تله بخار یکی از تجهیزاتی است که کندانس را کاملا از سیستم بخار جدا می‌کند.

بعد از تله بخار معمولا لوله کشی آب به سمت مخزن کندانس انجام می‌شود. محصولات کندانس بعد از ریسیور به سمت منبع کندانس می‌روند تا برای استفاده دوباره در دیگ بخار جمع‌آوری شوند. مخزن کندانس در واقع یک مخزن اتمسفریک است که با توجه به دوره‌های پمپاژ به سمت دیگ ابعاد و اندازه آن مشخص می‌شود.

دی اریتور Deaerator یا هوازدا در موتورخانه گرمایشی بخار

بعد از مخزن کندانس، نوبت به دی اریتور می‌رسد. مخزن کندانس اولین قسمت تغذیه سیستم است. در صورتی که سیستم آب کمتری نسبت به مقدار مورد نیاز پیدا کند، آب از لوله کشی وارد مخزن کندانس می‌شود. ولی این آب می‌تواند شامل رسوبات، اکسیژن یا گازهای کربنیک باشد. این گازها در آب می‌تواند ایجاد خاصیت اسیدی کند. لذا هوازدا باعث ازبین رفتن این گازها خواهد شد.

معمولا دیگ مستقیما از آب شهر تغذیه نمی‌شود. دلیل این امر به خاطر کنترل بیشتر سیستم بخار و امنیت بیشتر در راه اندازی سیستم بخار است. لذا معمولا قبل از دیگ بخار یک دی اریتور قرار می‌گیرد که واسط بین دیگ و مخزن کندانس است تا بتواند با فشار مناسب دیگ را تغذیه کند.

برای دیدن برخی نمونه کار به وبسایت آذر فراز تیلار مراجعه کنید!