برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

مشعل
مکانیزم عملکردی مشعل هایی که با سوخت مایع کار می کنند را می توان به صورت زیر بیان کرد:

1. سوخت مایع می بایست به صورت پودر تبدیل شود تا احتراق روی آن به خوبی انجام گیرد.
2. سوخت مایع پودر شده می بایست با هوا ترکیب شود.
3. دمای ترکیب باید تا بالای دمای احتراق افزایش یابد.
4. یک ورودی پیوسته از سوخت و هوا باید تأمین شود.
5. محصولات احتراق باید از محفظه ی احتراق خارج شوند.


مشعل ها انواع مختلفی دارند، اما در ساختمان تمامی آنها دو فصل مشترک وجود دارد:
1. آنها نیاز به اتمیزه کردن سوخت مایع دارند
2. نیاز به ترکیب سوخت با هوای احتراق دارند.


علت اتمیزه کردن سوخت مایع این است که بیشتر سوخت ها در حالت مایع به راحتی محترق نمی شوند. به عنوان مثال اگر یک کبریت روشن را درون یک محفظه ی حاوی نفت فرو کنیم، شعله ی آن به سرعت خاموش می شود. لذا برای محترق کردن این قبیل سوخت ها، نیاز است تا آنها را از حالت مایع به حالت پودر (اتمیزه) تبدیل کنیم. اتمیزه کردن سوخت، سطح تماس آن را با اکسیژن هوا بیشتر کرده و احتراق آن را آسان تر می کند. به عنوان یک مثال، می توان توسط یک نازل، دبی 1 گالن بر ساعت سوخت نفتی در فشار عملکردی 7 بار را به بیش از 50 میلیارد قطره ی روغن در ساعت تبدیل کرد. سایز این قطره ها از 0.0002 تا 0.01 اینچ متغیر است. به وسیله ی این فرایند سطح تماس سیال در حدود 3800 برابر افزایش می یابد. اگر اتمیزه شدن ناقص صورت گیرد، سایز قطرات خیلی بزرگ خواهد بود و این ذرات به صورت ناقص محترق شده و به صورت نیم سوز از شعله خارج می شوند. این مسئله به صورت پرتاب شدن ذرات آتش در شعله دیده می شود و تنها باعث احتراق ناقص و پایین بودن راندمان نشده و باعث تشکیل رسوب در محفظه ی احتراق نیز می شود.


به صورت کلی چهار گروه اصلی از مشعل های نفت سوز وجود دارند که هر کدام از آنها سوخت را به روش خاصی اتمیزه می کند:
1. جت فشاری Pressure jet
2. روتاری کاپ Rotary cup
3. Air/stem-atomized
4. Low pressure air atomizing


مشعل جت فشاری

در این مشعل، سوخت فشرده شده و از درون یک نازل عبور داده می شود. این نازل سوخت را پودر می کند، آن را با هوای احتراق مخلوط کرده و باعث احتراق می شود. در سوخت های نفتی سنگین، فشار اتمیزه کردن باید تا 30 بار بالا رود و در سوخت های نفتی سبک، این فشار تا 6 بار می رسد.


پاشش سوخت به صورت پورد به خارج از نازل


در نمودار زیر رابطه ی فشار پشت نازل با سایز قطرات خارج شده از آن را ملاحظه می نمایید.

رابطه ی فشار پشت نازل با سایز قطرات خارج شده از آن


مزایای مشعل جت فشاری عبارتند از:
- اتمیزه کردن خوب سوخت
- نازل های به کار رفته در آنها نسبتاً ارزانتر است.
- تعمیر و نگهداری آنها به راحتی انجام می شود.
- قابل اطمینان هستند.
و اما معایب مشعل های جت فشاری:
- یک افت کوچک در فشار اتمیزه کردن یا افزایش جزئی در لزجت سوخت، باعث افزایش سایز قطرات شده و در نتیجه موجب کاهش راندمان احتراق می شود.
- به طور کلی برای مصارف بزرگ مناسب نیستند.




در این نوع از مشعل، سوخت در فشار کمتری نسبت به مشعل های جت فشاری معمولی، به درون نازل تغذیه می شود (کمتر از 6 بار). بخار یا هوای فشرده نیز به درون نازل تغذیه می شود. سوخت و هوا به خوبی درون نازل با یکدیگر مخلوط می شوند. پس از آن ترکیب مذکور از نازل خارج شده، انبساط یافته و یک اسپری از سوخت اتمیزه شده را ایجاد می کند. نمای نازل به کار رفته در این مشعل ها در شکل زیر نشان داده شده است.
نازل به کار رفته در مشعل های Air/Steam-Atomized




مزایای این مشعل ها:
- تا حدی تغییر در کیفیت سوخت را تحمل می کنند.
- نیازی به پمپ سوخت فشار بالا ندارند.
- ساده و پایا کار می کنند.
معایب این مشعل ها:
- به هزینه ی اولیه ی بالایی نیاز دارند.
- ممکن است احتراق آنها دشوار باشد.
- برای مصارف بالا مناسب هستند.
- نباز به منبع تأمین بخار یا حجم وسیعی از هوای فشرده دارند.
- نازل های آنها گران است.
در مشعل های روتاری کاپ سوخت در فشار کمی (2.5 بار) وارد انتهای یک محفظه ی در حال دوران شده و به سمت دیواره ی این محفظه پرتاب شده و به صورت یک فیلم بسیار نازک از سیال، از لبه های محفظه خارج می شود. محفظه ی دورانی این مشعل ها توسط یک موتور الکتریکی با سرعتی در حدود 5000RPM دوران می کند. یک فن اصلی هوا، به صورت هم مرکز با محفظه ی دورانی، دوران کرده و هوا را اطراف بخش خارجی محفظه می دمد. این هوا با فیلم سیال برخورد کرده و آن را به قطرات کوچک تبدیل می کند.
نازل مشعل روتاری کاپ



مزایای مشعل های Rotary cup:
- عملکردی پایدار دارند
- تغییر در ویسکوزیته ی سیال تأثیر آن چنانی بر روی آنها ندارد.
معایب این مشعل ها:
- قیمت بالا
- نیاز به تنظیمات هر روزه دارند
- عملکرد پیچیده ای دارند.
مشعل روتاری کاپ


در این مشعل ها سوخت مایع در فشار بسیار کم (0.5-0.2 بار) وارد یک جریان هوای سرعت بالا می شود. هوای پر سرعت، سوخت را به قطرات ریز تبدیل کرده و آشفتگی های موجود در هوا، سوخت و هوا را با هم ترکیب کرده و آن را بیشتر اتمیزه می کند. منبع تأمین هوا، معمولاً یک دمنده ی فشار بالا است.
مزایای این مشعل:
- بسیار پایدار بوده و می تواند حجم زیادی از سوخت را مشتعل کند.
- هزینه ی اولیه ی نسبتاً کمی نیاز دارند.
- از آنجا که به هوا یا بخار فشرده نیاز ندارند، هزینه ی عملکردی کمی دارند.
معایب این مشعل ها:
- اتمیزه کردن را به بهترین نحو انجام نمی دهند.
- معمولاً برای کوره های خیلی داغ یا خیلی بزرگ مناسبند.


قطعات مشعل گازسوز
1. فیلتر جهت جلوگیری از ورود ذرات معلق در گاز به سیستم
2. شیربرقی جهت باز و بسته کردن مسیر گاز و تنظیم مقدار گاز مصرفی
3. پرشر سوئیچ گاز برای کنترل فشار گاز
4. پرشر سوئیچ هوا جهت کنترل و اطمینان از جریان هوای لازم برای احتراق
5. فن و الکتروموتور جهت دمیدن هوای لازم برای احتراق در داخل دیگ
6. ترانس جرقه برای ایجاد جرقه و شروع عمل احتراق
7. یون جهت کنترل شعله مشعل
8. رله کنترلی است که کلیه فرامین به مشعل را صادر می کند
9. دمپر تنظیم هوا برای تنظیم مقدار هوای لازم جهت احتراق کامل.

تنظیم سوخت مشعل
مقدار سوخت در حال احتراق باید به نحوی تنظیم شود که بار حرارتی تولیدی توسط مشعل، همانند نسبت سوخت به هوا، به درستی تنظیم شود.
در مشعل هایی که نازل دارند، دبی سوخت را می توان با روابطی که توسط سازندگان ارائه می شود، تخمین زد. به عنوان مثال یکی از این روابط که دبی سوخت را بر حسب گالن بر ساعت ارائه می دهد، به صورت زیر می باشد:



اما در نوع دورانی هیچ نازلی وجود ندارد که بتوان توسط آن دبی سوخت را تخمین زد. در مشعل های rotary cup قدیمی، دبی سوخت را توسط شیرهایی به نام volu-valves یا تنظیم کننده های V-type تنظیم می کردند. Volu-Valve ها، دارای یک سری از سوراخ ها هستند که به منظور جابجا کردن سوخت، آنها را باز یا بسته می کنند. تنظیم کننده های V-type، سطح مقطع عبور سوخت را افزایش یا کاهش داده و میزان سوخت عبوری را تغییر می دهند. در انواع جدیدتر آنها، از پمپ های جابجایی مثبت برای تنظیم دبی سوخت استفاده می کنند

محفظه ی حرارت دهنده مشعل

از آنجا که مشعل ها سوخت را به روش های مختلفی اتمیزه می کنند، لذا میزان ویسکوزیته سیال حائز اهمیت می باشد. بسیاری از سوخت های نفتی در دمای محیط چسبناک هستند، و نیازمند حرارت هستند تا بتوان آنها را به ویسکوزیته ی مورد نیاز و مناسب برای اتمیزه کردن رساند. اما متاسفانه از آنجا که در بسیاری از مشعل ها از روش های سنتی برای اتمیزه کردن سوخت استفاده شده و به ویسکوزیته توجهی نمی شود، این مسئله یک نکته ی منفی در آنهاست.
مشعل های نوع rotary cup می توانند ویسکوزیته ای از 3.5 تا 70 سانتی استوک را تحمل کنند. مشعل های جت فشاری ویسکوزیته ای تا 17 سانتی استوک را تحمل می کنند.
در شکل زیر نمودار وابستگی ویسکوزیته ی یک نمونه سوخت نفتی به دما نشان داده شده است.


انواع احتراق مشعل

به طور کلی دو روش احتراق در مشعل ها وجود دارد:
1. جرقه ی الکتریکی
2. گازی

1-احتراق جرقه ای
احتراق جرقه ای نیازمند یک ترانسفورماتور ولتاژ بالاست که معمولاً بین 6000 تا 11000 ولت AC عمل کند. این جرقه از بین یک سری الکترود که سوخت اتمیزه شده را مشتعل می کنند، ساطع می شود. نصب الکترودها باید به دقت انجام گیرد. اگر الکترودها در نزدیکی نوک نازل نصب شوند جرقه ممکن است به درون نازل پریده و احتراق ضعیفی را موجب شود. همین مسئله زمانی اتفاق می افتد که الکترودها در مسیر سوخت نصب شوند. این مسئله موجب ضعیف شدن جرقه و در نتیجه احتراق ضعیف می شود.


2-احتراق گازی
یک شعله ی گازی که به نام پیلوت یا همان شمعک شناخته می شود، مستقیماً یه درون سوخت اتمیزه شده هدایت شده و باعث احتراق آن می شود. این نوع احتراق نسبت به احتراق جرقه ای بیشتر مورد اعتماد است و در مشعل های بزرگ تر استفاده می شود.

بخش های اساسی مشعل
در شکل زیر بخش های کلی دو نمونه مشعل نشان داده شده اند:

بخش های اساسی یک مشعل نفت سوز


بخش های اساسی یک نمونه مشعل نفت سوز


همان طور که ملاحظه می شود، مشعل های نفت سوز شامل بخش های پاشش سوخت به درون محفظه ی احتراق یا همان نازل ، پمپ سوخت، دمنده ی هوا که هوا را به درون محفظه ی احتراق می دمد، موتور الکتریکی که پمپ سوخت و دمنده ی هوا را راه اندازی می کند، ترانسفورماتور که ولتاژ بالایی را برای جرقه زنی فراهم می کند، کنترل کننده ی عملکرد مشعل و جرقه زن ها که باعث شروع احتراق می شوند، می باشد.
به منظور بالا بردن دید خواننده ی عزیز در مورد ساختار جزئی درون مشعل، دیاگرام انفجاری یک نمونه مشعل گازوییل سوز در اینجا ارائه شده است:

دیاگرام انفجاری یک نمونه مشعل گازوئیل سوز



http://kimia-arike.com/article-1.aspx

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :