دیگ بخار

نوع محصول:  دیگ آبگرم
نام محصول: دیگ های آبگرم کوره برگشتی،دیگ های آبگرم سه پاس

نام تجاری: Hot water boiler

موارد کاربرد: گرمایش ساختمان ، تامین آب گرم مصرفی

توضیحات فنی:

دیگ های آبگرم در حرارت مرکزی درون یک سیکل کار می کنند و در این سیکل آب ، وارد شده و توسط مشعل و گرما ی آن گرم شده و از دیگ خارج می شود و به ساختمان رفته و آنجا از گرمای این آب برای گرم کردن بنا یا مصارف دیگر استفاده می شود. مثلا در منازل از این آب به وسیله ی کویل برای گرم کردن آب مصرفی خانه استفاده می شود.

محل استفاده: از بویلر های آبگرم فولادی در منازل، برج ها، مکان ها ی ورزشی، استخر ها، مساجد، هتل ها و ... استفاده می کنند. در واقع در هر کجا که نیاز به گرمایش و آب گرم وجود داشته باشد، دیگ های آبگرم مورد استفاده قرار می گیرد .

نحوه ها ی استفاده از گرمای این دیگ در ساختمان ها، متفاوت است و شیوه هایی همچون گرمایش مرکزی به طریق گرمایش از کف، گرمایش با شوفاژ یا فن کویل ، و ... از این جمله می باشند.
تجهیزات جانبی بویلرهای آب گرم در سیستم حرارت مرکزی:

• منبع انبساط
• اکونومایزر
• پمپ
• مبدل های حرارتی، منبع کویل دار، منبع دو جداره
• لوله ها و اتصالات
• دودکش

اصول ساخت دیگ آبگرم فایر تیوب

در بویلر فایر تیوب فولادی (لوله آتشین) همان گونه که از اسم آن مشخص است ،پس از سوزاندن سوخت در مشعل ، گاز داغ یا همان دود ایجاد شده از مشعل در پاس های مختلف داخل سری لوله های دیگ عبور داده می شود ، بلکه در نمونه ی واتر تیوب ، این آب است که در دیگ های آبگرم یا بخار در لوله ها در حرکت است.در دیگ های آبگرم فایر تیوب دور و اطراف لوله ها منبعی قرار دارد (پوسته ی دیگ ) که آب در درون آن وجود دارد . با عبور این گاز های داغ ، آب درون بویلر گرم شده و اگر نیاز به بخار باشد (دیگ بخار) به بخار تبدیل شده و اگر نیاز به آب گرم باشد ( دیگ آب گرم ) این آب ، گرم شده و تا درجه ی مورد نظر رسیده و به استفاده های مختلف در می آیند.

این نوع از دیگ ها از نظر ساختار لوله و تعداد مسیر عبوری ، به 3 قسم کلی تقسیم بندی می شوند:

دیگهای آبگرم 2 پاس یا کوره برگشتی که معمولا برای تولید آب گرم استفاده می شوند ، از یک مسیر در کوره تشکیل شده اند که آتش از مشعل به انتهای کوره رفته و باز می گردد و سپس از طریق درب جلو به پاس دوم که همان مسیر لوله ها می باشند هدایت می شود و در انتها از دود کش دیگ خارج می شود

.
دیگ های  3پاس : در این نوع از دیگ های آبگرم (که هم برای تولید بخار از آن استفاده می شود هم برای تولید آب گرم)آتش ساطع شده از مشعل پس از عبور از کوره ، به انتهای آن (محفظه ی برگشت) رسیده و به بالا (پاس دوم لوله ها) هدایت می شود و از مسیر لوله ی پاس دوم به سمت درب دیگ باز می گردد سپس با هدایت توسط درب جلو از طریق پاس سوم لوله ها ، به سمت دود کش در انتهای دیگ راهی می شوند. تصویر سه بعدی زیر نشان دهنده ی مسیر دود در لوله های بویلر آبگرم سه پاس می باشد.

4 پاس : در این نوع از دیگ ها یک پاس اضافی برای بالاتر رفتن سطح حرارتی در دیگ تعبیه می شود.

از لحاظ تماسی انتهای دیگ اگر دیگ در انتهای خود با آب بر خورد کندWET BACK و اگر آجر قرار گرفته باشد DRY BACK می باشد.

امروزه بهینه سازی مصرف سوخت، تاثیر بسزایی را در ساخت بویلر ها داشته است. برای این منظور راه حل ساده ای برای بالا بردن راندمان دیگ های آبگرم وجود دارد که آن استفاده از اکونو مایزر ها می باشد.

در زیر به صورت خلاصه مطالبی را در این باره ذکر خواهیم کرد :

اکونو مایزر دیگ آبگرم :

در اصول مهندسي، اكونومايزرها ادواتي هستند كه براي كاهش ميزان اتلاف حرارتي به كار برده مي شوند و با استفاده از آنها  اين انرژي در حال اتلاف، به صورت مفيدي به سيستم باز گردانده مي شود. براي مثال: در پيش گرم كردن يك سيال.

اكونومايزرها معمولا در مسير بويلرها (دیگ های آبگرم و بخار) و در سيستم هاي گرمايشي و سرمايشي، تهويه مطبوع  و در نيروگاه هاي حرارتي مورد استفاده قرار می گیرند. در كل بايد گفت در اين موارد اكونومايزر به عنوان یک نوع مبدل حرارتی در سیستم عمل می کند.

اکونو مایزر در بويلرها :  معمولا دماي دود خروجي  از دودكش دیگ های آبگرم، بالاتر از 150 درجه مي باشد كه اين دود به فضاي محيط وارد مي شود و در حقيقت اتلاف حرارتي به حساب مي آيد. با استفاده از يك نوع مبدل حرارتي در اين مسير، كه در درون لوله هاي آن،  دود و در خارج آن (در پوسته) آب ورودي بويلر وجود دارد مي توان از اين انرژي در حال اتلاف استفاده كرد. به اين دستگاه اكونومايزر بویلر گويند.

اکونومایزر در نيروگاه هاي حرارتي: اكونومايزرها يكي از بخش هاي بازيابي حرارت در مولد بخار به حساب مي آيد كه در نيروگاه هاي سيكل تركيبي مورد استفاده قرار مي گيرد يعني مسير آب ورودي به اين شكل طراحي مي شود:

آب ابتدا وارد اکونومایزر شده و بعد در بویلر به بخار تبدیل می شود و سپس وارد سوپر هیتر شده و مورد استفاده قرار می گیرد.

درباره ی منبع انبساط متصل به دیگ های آب گرم:

منبع انبساط (Expansion Tank)

آب موجود در چرخه بعد از دریافت گرما در دیگ منبسط شده و حجمش افزایش می‌یابد. جهت جلوگیری ازخروج این حجم اضافی از چرخه، منبعی تعبیه می‌شود که به آن منبع انبساط می‌گویند. با افزایش حجم آب موجود در چرخه (که شامل مجموع آب موجود در دیگ، لوله‌ها و رادیاتور‌ها می‌شود)، فشار موجود در منبع انبساط نیز افزایش می‌یابد و به عددی بین3-10 bar (بسته به ارتفاع بنا و نوع دیگ) می‌رسد که بنا به اصل ظروف مرتبطه، این فشار به تمام آب موجود در چرخه تاسیسات اعمال می‌شود و باعث بالارفتن آب از لوله‌های تاسیسات می‌گردد. به عبارتی دیگر، منبع انبساط با جمع آوری و ذخیره حجم اضافی ناشی از انبساط حجمی آب، که بر اثر گرما بوجود آمده است، از طریق مکانیزم‌های مختلفی هد فشاری لازم برای بالا رفتن آب در لوله‌های تاسیسات را فراهم کند.

نکته مهم دیگر درباره منبع انبساط این است که چون این منبع در ارتباط مستقیم با دیگ می‌باشد، دمای آب موجود در آن در حین عملکرد پایای چرخه، در حد دمای معادل با آب خروجی از دیگ است و چون منبع انبساط در هوای آزاد نصب می‌گردد، می‌تواند انتقال حرارت بالایی با هوای سرد محیط داشته باشد که این مبادله گرما بیش از مبادله گرمای چند رادیاتور داخل ساختمان می‌باشد و بار حرارتی اضافی قابل توجهی را به دیگ تحمیل می‌کند. لذا عایق‌کاری مناسب منبع انبساط می‌تواند تا حد قابل توجهی،در هزینه جاری تامین انرژی مشعل و دیگ صرفه جویی کند که برای این عایق‌کاری با توجه به جنس منبع که از گالوانیزه، آلومینیوم یا استیل باشد، ضخامتی بین 2 الی 5 سانتی‌متر پیشنهاد می‌شود.

منبع انبساط را با توجه به مکانیزم‌های افزایش فشار موجود در آن می‌توان به انواع زیر تقسیم کرد:

منبع انبساط باز(Open Expansion Tank)

این دسته از منابع انبساط در ارتفاعی بالاتر از دیگ قرارمی‌گیرند و حجم اضافی ناشی از انبساط، برای ورود به منابع از لوله رابط بین دیگ و منبع بالا رفته و فشاری معادل ارتفاع ستون آب بالارفته را به کل سیستم اعمال می‌کند

محدوده عملکرد این منابع تا حدود 3 bar  می‌باشد که این فشار با توجه به اختلاف ارتفاع بین دیگ و منبع انبساط قابل محاسبه و تنظیم است. اما به دلیل این که ارتفاع ستون آب بالا آمده از منبع انبساط، هد فشاری لازم برای بالارفتن آب گرم در لوله‌های تاسیسات را تامین می‌کند، منبع انبساط باز را باید همواره در ارتفاعی بالا‌تر از بالاترین مبادله‌گر گرما نصب کرد که مطابق استاندارد‌های موجود، اختلاف ارتفاع بین منبع و آخرین مبادله‌گر باید بیش ار 2 متر باشد.

منبع انبساط باز از طریق لوله ارتباطی که با دیگ دارد و توسط شناور موجود در آن، مقدار آب موجود در چرخه را نیز کنترل می‌کند، بدین ترتیب که در صورت بروز هرگونه نشتی(Leakage) در چرخه تاسیسات، حجم یا همان ارتفاع سطح آزاد آب موجود در منبع انبساط افت می‌کند. بر اثر این افت، شناور پلاستیکی منبع انبساط که از هوا پر شده‌است پایین آمده تا به اندازه آب خروجی از چرخه، آب شهری به سیستم اضافه گردد. با افزایش مجدد سطح آب، شناور بالا رفته و به وضعیت اولیه خود بازمی‌گردد و ورود آب شهری به منبع قطع می‌گردد. بدین ترتیب مقدار آب چرخه ثابت می‌ماند.

حجم مورد نیاز برای منبع انبساط باز به صورت تئوری از طریق زیر قابل محاسبه است:

که در آن:

: حجم منبع انبساط

: حجم آب موجود در چرخه (شامل کل آب موجود در دیگ، لوله‌ها و رادیاتور‌ها)

: حجم مخصوص آب در بیشترین دمای چرخه

: حجم مخصوص آب در کمترین دمای چرخه

و K، ضریب تصحیحی می‌باشد که معمولا برابر 2 در نظر گرفته می‌شود.

برای محاسبه حجم آب موجود در چرخه، فرآیند محاسباتی نسبتا پیچیده‌ای را باید انجام داد. به همین دلیل روش تقریبی ساده‌تری با توجه به ظرفیت حرارتی دیگ در زیر ارائه می‌گردد.

که در آن، Q مقدار بار حرارتی با واحد 17.jpg و V مقدار حجم منبع انبساط با واحد Liter می‌باشد.

منبع انبساط بسته (Closed Expansion Tank)

منبع انبساط باز با وجود سادگی روش طراحی و ساخت، دارای معایبی است که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

انتقال حرارت زیاد با هوای سرد محیط

حجم لوله‌کشی نسبتا بالا (بیش از ارتفاع ساختمان) جهت کارگذاری منبع

عدم جوابگویی برای فشار های بیش از 3 bar در ساختمان های کوتاه(همانطور که می دانیم هر 10 متر بالا رفتن آب تقریبا برابر با 1 bar فشار اضافی می باشد، یک ساختمان 3 طبقه حدود 10 متر ارتفاع دارد و بیش از 3 bar فشار بر روی تاسیسات نمی توان از طریق ارتفاع اعمال کرد.)

بروز خوردگی در حضور اکسیژن هوا و آب

برای رفع معایب فوق، از منبع انبساط بسته استفاده می‌کنند. در داخل منبع انبساط بسته، مخزنی پر از گازی تحت فشار و نیز قسمتی برای ورود آب وجود دارد که از طریق برقراری تعادل فشاری بین گاز تحت فشار و آب، مقدار فشار آب تعیین می‌شود. بدین ترتیب منبع انبساط بسته نیازی به نصب در ارتفاعی بالاتر از دیگ را ندارد و می توان آن را در موتورخانه و در نزدیکی دیگ (بر روی خروجی انبساط روی دیگ) تعبیه کرد.

منابع انبساط بسته را با توجه به مکانیزم عملکردی، نوع گاز و نوع مخزن حجم متغیر، به انواع زیر تقسیم می‌شوند:


منبع انبساط بسته قابل تنظیم (Adjustable Expansion Tank)

در این مدل از منابع انبساط، با کاهش و یا افزایش دمای سیستم، آب منبسط یا منقبض شده، هوا به منبع تزریق یا از آن خارج می‌شود. بدین ترتیب که در ابتدا شیر الکترونیکی (Solenoid valve) خروجی هوا بسته و کمپرسور خاموش می‌باشد. در این حالت مقدار کمی آب در دمای پایین در منبع موجود است. بعد از گرم شدن آب، حجم آن افزایش می‌یابد و هوای درون منبع از طریق شیر خارج می‌شود. زمانی‌که مقدار آب درون منبع به بیشترین حجم مجاز خود رسید، شیر خروج هوا بسته می‌شود و فشار ثابت می‌گردد و در این حالت، در صورت کاهش دما که باعث کاهش حجم آب می‌گردد، هوا از طریق کمپرسور به منبع تزریق می‌گردد تا فشار هوای درون منبع ثابت بماند.

منبع انبساط بسته دیافراگمی(Diaphragm Expansion Tank)

در این مدل از منبع انبساط، برای جبران کاهش و یا افزایش آب منبسط شده، به منبع آب تزریق شده و یا از آن خارج می‌گردد. در حقیقت این منبع از یک بخش حاوی هوا یا نیتروژن و یک بخش خالی تشکیل شده‌ که بوسیله یک دیافراگم پلاستیکی انعطاف‌پذیر از هم جدا شده‌اند. بخش گازی حاوی مقدار معینی از هوا و یا نیتروژن است که در متراکم‌ترین حالت بیشترین فشار اعمال شده به چرخه را تحمل می‌نماید. بخش خالی منبع نیز توسط آب منبسط شده پر می‌شود. این آب منبسط شده، دیافراگم حائل بین دوبخش را آنقدر به سمت بخش گازی جابجا می‌کند که بخش گازی به فشرده ترین حالت خود برسد که در این صورت فشار عملیاتی مورد نیاز چرخه تامین می‌گردد. 

در این مدل از منابع انبساط بسته، تزریق و تنظیم هوا یا نیتروژن از تریق یک شیر Schrader استفاده می کنند که نحوه عملکرد آن به شکل زیر می‌باشد.

در منبع انبساط بسته یک کنترل کننده ارتفاع (Level Controller) آب موجود در منبع را کنترل می‌شود و در صورت کاهش سطح آب موجود در منبع انبساط، آب شهری توسط یک پمپ و با فشاری بیش از فشار داخل منبع، به منبع تزریق می‌شود.

موتور خانه دیگ آب گرم