کاربردهای اصلی بخار

بخار در صنایع مختلف استفاده می‌شود. برای مثال، کاربردهای رایج بخار شامل فرآیندهای انجام شده با بخار در واحدها و کارخانه‌ها و توربین‌های بخار در نیروگاه‌های الکتریکی هستند، اما استفاده از بخار در صنعت بسیار بیشتر از موارد ذکر شده است. در ادامه با برخی از کاربردهای بخار در صنعت آشنا می شویم.

بخار برای گرمایش

بخار فشار مثبت

بخار معمولا در یک فشار مثبت، تولید و توزیع می‌شود. در بیشتر موارد، این به معنی اعمال فشار به تجهیزات با فشاری بیش از صفر مگاپاسگال  و دمای بیش از ۱۰۰ درجه سانتی گراد است.

کاربردهای گرمایش برای بخار فشار مثبت را می‌توان در صنایع فرآوری مواد غذایی، پالایشگاه‌ها و واحدهای شیمیایی و موارد مشابه پیدا کرد. بخار اشباع به عنوان منبع گرمایش برای مبدل‌های حرارتی فرآوری سیال، کمک گرمکن‌ها، واکنشگرها، پیش گرمکن‌های هوای احتراق و سایر انواع تجهیزات انتقال حرارت استفاده می‌شود.

مبدل حرارتی پوسته و لوله

نحوه انتقال حرارت بخار در مبدل حرارتی

در یک مبدل حرارتی، بخار دمای مواد را در اثر انتقال حرارت افزایش می‌دهد، سپس کندانس شده  (به مایع تبدیل می‌شود) و از طریق یک تله بخار (Steam Trap) از سیسنم خارج می‌شود.

بخارپز

پخت غذا با بخار سوپر هیت

کنترل بخار فوق اشباع با دمای ۲۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد در فشار اتمسفر، آسان است و در بخارپزهای خانگی موجود در بازار استفاده می‌شود.

بخار خلاء

استفاده از بخار برای گرمایش در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی گراد، که در این بازه دمایی معمولا از آب داغ استفاده می‌شود، در سال های اخیر افزایش یافته است. در صورت استفاده از بخار اشباع خلاء  (Vacuum saturated steam) به روش یکسان با بخار اشباع فشار مثبت (Positive pressure saturated steam) ، امکان تغییر سریع دمای بخار با تغییر فشار وجود دارد و در نتیجه دستیابی به کنترل دقیق دما برخلاف موارد استفاده از آب داغ، فراهم می‌شود. با این حال، باید به همراه تجهیزات از یک پمپ خلاء استفاده شود، برای اینکه کاهش شدید فشار باعث سقوط فشار به کمتر از فشار اتمسفر نشود.

گرمایش به کمک گرمای نهان بخار

گرمایش با بخار خلا

در مقایسه با یک سیستم گرمایش آب داغ، این سیستم گرمایش بیشتر و یکنواخت تری فراهم می‌کند. دمای تنظیم شده به سرعت و بدون تغییرات شدید دمایی، حاصل می‌شود.

بخار برای نیروی محرکه 

بخار معمولا در تجهیزاتی مانند توربین‌های بخار برای پیشرانش (نیروی محرکه) استفاده می‌شود.  توربین بخار بخشی از تجهیزاتی است که برای تولید برق در نیروگاه‌های الکتریکی-حرارتی ضروری است. به منظور بهبود راندمان سعی شده است که از بخار در دما و فشار بالاتر استفاده شود. برخی نیروگاه های الکتریکی-حرارتی وجود دارند که در توربین‌های خود از بخار فوق گرم با فشار فوق بحرانی ۲۵ مگاپاسکال و دمای ۶۱۰ درجه سانتی گراد استفاده می‌کنند.

بخار فوق گرم (Superheated steam) اغلب در توربین‌های بخار به منظور جلوگیری از خرابی تجهیزات به دلیل جریان میعان ورودی استفاده می‌شود. با این حال، نباید در بعضی از انواع نیروگاه‌های هسته‌ای از بخار با دمای بالا استفاده شود، چراکه موجب بروز مشکلاتی برای قطعات استفاده شده در تجهیزات توربین می‌شود. در عوض، معمولا بخار اشباع با فشار زیاد  استفاده می‌شود. در محلی که باید از بخار اشباع استفاده شود، جدا کننده‌ها (Separators) اغلب به منظور جداسازی میعانات تولید شده از جریان بخار، در سیستم لوله کشی نصب می‌شوند.

علاوه بر تولید برق، سایر کاربردهای رایج استفاده از بخار به عنوان نیروی محرکه معمولا در مورد پمپ‌ها یا کمپرسورهای فعال به کمک توربین‌ها (Turbine-driven compressors)، کمپرسورهای گاز و پمپ های برج خنک کننده و… هستند.

توربین تولیدکننده (Generator Turbine)

توربین ژنراتور بخار

نیروی محرکه ناشی از بخار موجب چرخش پره‌ها و سپس چرخش چرخنده (Rotor) متصل به تولیدکننده‌ی برق شده و این چرخش موجب تولید برق می‌شود.

بخار به عنوان سیال محرک

بخار می‌تواند به منظور جابجایی جریان مایع یا گاز در سیستم لوله کشی به عنوان نوعی نیروی محرکه مستقیم استفاده شود. پخش‌کننده‌های (Ejectors) جت بخار به منظور ایجاد خلاء در تجهیزات فرآیندی مانند برج های تقطیر و جداسازی و تصفیه جریان بخار فرآیند استفاده می‌شوند. این پخش‌کننده‌ها همچنین برای جداسازی متناوب هوا از میعان کننده‌های سطحی و به منظور حفظ فشار خلاء مطلوب در توربین‌های خلاء یا میعانی استفاده می‌شوند.

پخش‌کننده برای میعان کننده سطحی (Ejector for Surface Condenser)

پخش‌کننده برای میعان کننده سطحی

بخار محرک فشار بالا از طریق نازل ورودی، وارد پخش‌کننده‌ی جت شده و سپس پخش می‌شود. توزیع بخار محرک موجب تشکیل یک بخش کم فشار و جداسازی هوا از میعان کننده‌ی سطحی می‌شود.

در یک کاربرد مشابه، بخار همچنین سیال محرک اولیه برای کاهنده‌های فشار ثانویه است که برای پمپ کردن میعانات از تانک‌های دریافت کننده‌ی دارای سوراخ (vented receiver tanks)، مخازن تبخیر سریع (Flash vessels) یا تجهیزات دارای بخار استفاده می‌شوند که در شرایط نامطلوب قرار دارند.

بخار برای اتمی سازی (Atomization)   

ریزافشانی یا اتمی سازی بخار فرآیندی که در آن از بخار برای جداسازی مکانیکی یک سیال استفاده می‌شود. برای مثال در بعضی مشعل‌ها، به منظور افزایش بازده احتراق و کاهش تولید هیدروکربن‌ها، به سوخت مقداری بخار تزریق می‌شود. دیگ‌ها و تولید کننده‌های بخار نفت سوز از این روش برای تجزیه نفت غلیظ به قطرات کوچکتر و افزایش بازده احتراق استفاده می‌کنند. مشعل‌ها همچنین از اتمی سازی بخار به منظور کاهش مواد آلاینده‌ی خروجی استفاده می‌کنند.

مشعل دارای بخار کمکی (Steam assisted flare)مشعل دارای بخار کمکی

بخار برای پاکسازی

بخار برای پاکسازی سطوح مختلف استفاده می‌شود. یک نمونه از کاربردهای آن در صنعت، استفاده از بخار در دمنده‌های دوده (Soot blowers) است. باید دیگ‌های بخار نفت سوز یا دارای سوخت زغال سنگ مجهز به دمنده‌های دوده باشند تا از این طریق پاکسازی متناوب دیواره‌های کوره و حذف رسوبات سوخته از سطوح جابجایی انجام شوند و در نتیجه ظرفیت، بازده و ایمنی دیگ بخار تامین شود.

پاکسازی لوله‌ی دیگ بخار به کمک دمنده‌ی دوده

پاکسازی لوله‌ی دیگ بخار به کمک دمنده‌ی دوده

بخار خارج شده از نازل دمنده‎ی دوده، موجب جداسازی توده‌ی خاکستر، دوده و رسوب شده و به قیف وارد شده یا به همراه گازهای سوخته خارج می‌شود.

بخار برای مرطوب کردن (Moisturization)

گاهی اوقات بخار برای افزودن رطوبت و به طور همزمان تامین گرما برای یک فرآیند استفاده می‌شود. برای مثال، بخار برای رطوبت زایی در تولید کاغذ استفاده می‌شود، برای اینکه کاغذ موجود بر روی صفحات متحرک دچار پارگی یا شکستگی ریز نشود. مثال دیگر آسیاب های گندله  (Pellet mills) هستند. این ابزار که تولیدکننده‌ی خوراک حیوانات به صورت گلوله هستند از تزریق مستقیم بخار برای تامین گرما و مقدار آب اضافی در بخش مولد این ابزار استفاده می‌کنند.

بخش مولد گندله سازی

بخش مولد گندله سازی

رطوبت دهی غذا موجب نرمی و تا حدی کشسانی میزان نشاسته ترکیبات و بهبود کیفیت گندله ها می‌شود.

بخار برای آب رطوبت زنی (Humidification)

بسیاری از تاسیسات بزرگ صنعتی و تجاری به ویژه در آب و هوای سرد، از بخار اشباع کم فشار به عنوان منبع گرمای اصلی برای گرمایش فصلی در محیط بسته استفاده می‌کنند. ترکیب کویل های سیستم تهویه مطبوع با دستگاه‌های تولید بخار (Steam humidifiers)، اغلب تجهیزاتی هستند که برای تهویه هوا بهتر در محیط بسته ، حفظ  کتاب ها و سوابق و کنترل آلودگی و عفونت استفاده می‌شوند. بعد از گرم شدن هوای سرد توسط لوله‌های بخار، رطوبت نسبی هوا کاهش می‌یابد، در نتیجه باید مقدار رطوبت نسبی هوا با تزریق بخار اشباع خشک به جریان هوای پایین دست، در حد طبیعی حفظ شود.

دستگاه تولید بخار در کانال هوا

دستگاه تولید بخار در کانال هوا

از بخار برای مرطوب سازی هوای موجود در کانال هوا، پیش از توزیع هوا به سایر بخش‌های یک ساختمان استفاده می‌شود.

بازدیدها: 2,103

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.