کیفیت بخار را چگونه ارزیابی کنیم

کیفیت بخار  را چگونه ارزیابی کنیم ؟

مفهوم کیفیت بخار؟

مفهوم کیفیت بخار چیزی نیست جز نسبت بخار اشباع به مایع اشباع . در واقع زمانیکه از بخار با کیفیت صفر صحبت میکنیم، منظورمان اینست که ۱۰۰ درصد مایع اشباع داریم و زمانیکه از بخار با کیفیت ۱۰۰ درصد صحبت میکنیم، منظورمان اینست که ۱۰۰ درصد بخار داریم . بنابراین وقتی که در یک پوند بخار حدود ۹۵ درصد بخار داریم و ۵ درصد مابع اشباع، میتوانیم بگوئیم که کیفیت بخار ما ۹۵ درصد است !

لطفا توجه داشته باشید که اندازه گیریهای مورد نیاز جهت حصول اطمینان از کیفیت بخار عبارتند از : دما – فشار و محتوی مایع اشباع . همچنین درصد بالایی از سیستمهای بخار صنعتی ( بیش از ۸۸ درصد ) از بخار اشباع در پروسه خود استفاده مینمایند. ( بخار اشباع چیزی نیست جز بخار اشباع از انرژی – کاملا گازی شکل و فاقد هرگونه مایع )

در بویلرها، انرژی شیمیایی سوخت، پس از طی پروسه ای تعریف شده به آب منتقل شده و در داخل بویلر سیال مایع پس از دریافت انرژی تغییر فاز داده و تبدیل به بخار اشباع میگردد. آب در نقطه A وارد بویلر میشود و پس از دریافت انرژی گرمایی محسوس ( hf ) به نقطه B خواهد رسید . در این نقطه تغییر فاز از مایع به بخار آغاز خواهد گردید. هرچه بخار اشباع گرمای بیشتری دریافت مینماید، کیفیت بهتری را بدست آورده و از سمت چپ منحنی به سمت راست حرکت خواهد نمود.( از نقطه B به طرف نقطه C) پس از رسیدن به نقطه C و دریافت انرژی بیشتر، مطابق منحنی روبرو به نقطه D و محدوده بخار سوپر هیت خواهیم رسید.

با ورود بخار به پروسه مصرف و انتقال انرژی حرارتی از آن در مبدلهای حرارتی، مقدار انرژی مطابق با منحنی روبرو از راست به چپ تغییر خواهد نمود .

چرا کیفیت بخار حائز اهمیت است ؟

امروزه کلیه تولید کنندگان دیگهای بخار سعی مینمایند تا با بکارگیری بهترین سیستمهای انتقال ، کنترل و رعایت کلیه استانداردها، بخاری با بهترین کیفیت را تولید نمایند . جهت حصول تولید بخار با کیفیت بالا، تولیدکنندگان دیگ و سایر تجهیزات بارها و بارها مورد بازرسی قرار میگیرند و کیفیت بخار  اندازه گیری میگردد تا صحت اطلاعات ذکر شده توسط تولید کنندگان ارزیابی شده و بخاری مطابق با نظر خریدار تحویل ایشان گردد .

در اکثر صنایع، بخار نقش بسیار حساس و حیاتی را برعهده دارد و به همین دلیل اندازه گیری کیفیت بخار تولیدی توسط تولیدکنندگان امری ضروری و اجتناب ناپذیر مینماید و در تمامی تجهیزات انتقال دهنده حرارت، همانند مبدلهای پوسته و لوله – مبدلهای صفحه ای و … عملکرد تجهیزات منوط به دریافت بخار با کیفیت ۱۰۰ درصدی میباشد مگر در مواردی که شرایط کارکرد تجهیزات در حالتیکه بخار با کیفیت کمتر از ۱۰۰ درصد در آنها توضیح داده شده باشد .

متاسفانه عموما کیفیت بخار مونیتور نشده و ۱۰۰ درصد در نظر گرفته میشود و به همین دلیل زمانیکه در پروسه تولید مشکلاتی ایجاد میگردد، بجای تشخیص عامل اصلی بروز مشکل ( کیفیت پائین بخار )، سایر پارامترها عامل بروز مشکل عنوان میگردند ولی بر اساس مطالعات صورتگرفته میتوان اذعان داشت که بخش عظیمی از مشکلات در سیستمهای بخار ناشی از کیفیت پائین بخار تولیدی میباشد .

تاثیر کیفیت پائین بخار چه خواهد بود ؟

کیفیت پائین بخار میتواند به طرق مختلفی ( همانند موارد ذیل ) روی سیستم بخار شما تاثیر منفی داشته باشد :

• کاهش راندمان انتقال حرارت

تاثیر اساسی استفاده از بخار بی کیفیت در پروسه ها کاهش چشم گیر انتقال حرارت خواهد بود . در برخی موارد استفاده از بخار بی کیفیت منجر گردیده تا راندمان انتقال حرارت بیش از ۶۵ درصد کاهش یابد . مایع اشباع موجود در بخار بی کیفیت دارای انرژی حرارتی محسوس بسیار پائینی ( حدود ۱۶ % ) در مقایسه با بخار اشباع ( حدود ۹۴ % ) میباشد و بنابراین پس از  ورورد بخار بی کیفیت به مبدلهای حرارتی کلیه معادلات بهم خواهد خورد . همچنین رطوبت ناشی از بخار بی کیفیت منجر خواهد گردید تا لایه ای از سیال مایع بر روی سطوح مبدل حرارتی نشسته و انتقال حرارت از بخار اشباع را دستخوش تغییر خواهد نمود .

• خرابی زودس شیرآلات بخار

عبور مایع اشباع از شیرهای کنترل منجر به سایش دریچه شیرهای مذکور و خرابی زودرس آنها خواهد شد.

• خرابی اجزاء داخلی توربین

ورود مایع اشباع به همراه بخار بداخل توربینها منجر به خرابی تجهیزات داخلی این ماشین آلات خواهد گردید.

• ضربه قوچ

سیستمهای بخار معمولا برای بخار بی کیفیت طراحی نمیشوند و وجود مایع اشباع در بخار شانس وقوع ضربات قوچ را افزایش خواهد داد. وقوع ضربات قوچ میتواند خرابی زودرس تجهیزات خط بخار را در پی داشته و حتی مشکلات ایمنی را در پی داشته باشد.

چگونه کیفیت بخار را اندازه گیری کنیم ؟

بهترین راه اندازه گیری کیفیت بخار نصب کالریمتر در گلوگاهای مصرف و محاسبه شرایط واقعی و تطبیق آن با شرایط طراحی میباشد که متاسفانه در اکثر پروژه ها چنین فعالیتهایی صورت نمیگیرد . راهکار دیگر جهت ارزیابی کیفیت بخار متکی بر شاخصهای پایه ای بخار تولیدی میباشد .بخار اشباع با کیفیت نامرئی و غیر قابل رویئت میباشد مگر اینکه در داخل خود هوا یا مایع اشباع همراه داشته باشد.بنابراین میتوانید شیر بخار را با احتیاط بازنموده و اجازه دهید تا بخار وارد محیط گردد و سپس با روئیت بخار خروجی وضعیت کیفی بخار تولیدی را تخمین بزنید .

مثالها :

شکل روبرو بخار تولید شده با کیفیتی را نمایش میدهد . بخار در حال تخلیه از محل شیر غیر قابل روئیت میباشد .

 

 

 

 

 

شکل روبرو شیری را نشان میدهد که در آن بخار خروجی قابل روئیت بوده و حامل مقداری مایع اشباع میباشد .

 

 

 

شکل روبرو نیز خروج بخار کاملا مرئی از دهانه شیر را به همراه مقدار زیادی مایع اشباع نشان میدهد . بکارگیری بخار مذکور در پروسه ها به هیچ وجه توصیه نمیگردد.

 

تمهیدات لازم جهت تولید بخار با کیفیت :

رعایت نکات ذیل باعث خواهد شد تا شما از تولید بخار با کیفیت در مجموعه خود مطمئن شوید :

• عایقکاری لوله ها و کلیه اجزاء خط بخار
• استفاده از تله های بخار مناسب براساس طراحی های صورتگرفته
• بهینه سازی پروسه روشن کردن سیستم بخار
• اجرای برنامه ای صحیح جهت جلوگیری از رسوب گذاری در دیگ
• اجرای برنامه ای صحیح جهت مدیریت صحیح تجهیزات خطوط بخار

 

ترجمه : مهندس خلخالی   www.burner.ir

مرجع :   Swagelok Energy Advisors          

 Document No. 23

باتشکر از توجه شما