شیلنگ استیم بخار و نحوه کارکرد آنها
شیلنگ استیم بخار یکی از شیلنگ‌های لاستیکی ویژه‌ای میباشد که برای انتقال بخار به نقاط مختلف در یک فرآیند طراحی شده‌اند. این شیلنگ ها به دلیل مقاومت عالی در برابر گرما، آب، بخار، اسید و مواد قلیایی، ازن و نور خورشید به طور کلی از لاستیک مصنوعی اتیلن پروپیلن دی ان ترپلیمر (EPDM) ساخته می شوند. به طور کلی، تمام شیلنگ‌های بخار دارای یک لایه فولادی با استحکام کششی بالا هستند به جز شیلنگ‌های بخار کم فشار. شیلنگ های بخار به دو نوع کم فشار و پرفشار طبقه بندی می شوند و هر کدام به دو دسته تقسیم می شوند که در زیر به آنها پرداخته می شود.
بخار چیست؟
بخار حالت گازی آب است. اکثر مواد معدنی موجود روی زمین می توانند در سه حالت فیزیکی وجود داشته باشند: جامد، مایع و گاز. از آن به عنوان فازهای مختلف ماده نیز یاد می شود. در مورد آب (H 2 O) برای نشان دادن سه فاز به ترتیب از اصطلاحات یخ، آب و بخار استفاده می شود. مولکول های آب در حالت جامد نزدیک به هم قرار می گیرند و از تغییر شکل آنها جلوگیری می کنند. در حالت مایع، مولکول های H 2 O آزادانه حرکت می کنند، شکسته می شوند و دوباره یک پیوند تشکیل می دهند. با گرم شدن آب، مولکول‌ها انرژی کافی برای جدا شدن از پیوندهای هیدروژنی که آنها را در آب نگه می‌دارد به دست می‌آورند و این مولکول‌های «آزاد» به صورت بخار وارد فاز گازی می‌شوند. بخار به عنوان منبع حرارتی برای نیروی محرکه در فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده می شود.
خواص بخار
- بخار بی رنگ، بی مزه و بی بو است.
- می تواند مقادیر زیادی گرما را به طور موثر از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کند.
- بخار از آب تولید می شود که ارزان و در طبیعت به راحتی در دسترس است.
- بخار می تواند به عنوان یک وسیله گرمایشی در صنایع استفاده شود.
انواع بخار
سه نوع بخار بسته به دما و فشار وجود دارد: بخار خشک، مرطوب و بخار فوق گرم. اشکال مختلف بخار برای کاربردهای مختلف استفاده می شود و برای اطمینان از انتقال بخار کارآمد نیاز به انتخاب شیلنگ استیم بخار مناسب دارد.
بخار خشک
بخار خشک که به عنوان بخار اشباع نیز شناخته می شود، به بخاری اطلاق می شود که مولکول های آب آن متراکم نمی شوند (بخار آب که دوباره به آب مایع تبدیل می شود). بخار خشک زمانی تشکیل می شود که آب تا نقطه جوش گرم شود و سپس با کمک حرارت اضافی بخار شود. بخار خشک خواص مختلفی از خود نشان می دهد که آن را به یک منبع حرارت عالی تبدیل می کند. به عنوان مثال، انتقال سریع و یکنواخت حرارت، کیفیت و بهره وری فرآیند مورد نظر را بهبود می بخشد. همچنین ایمن، تمیز و کم هزینه است زیرا از آب سرچشمه می گیرد.
بخار مرطوب
بخار مرطوب یا غیر اشباع به بخاری اطلاق می شود که دارای رطوبت در آن باشد. هنگامی که آب تا نقطه جوش خود گرم می شود و بخار می شود، برخی از مولکول های آب انرژی گرمای نهان خود را از دست می دهند و متراکم می شوند و قطرات کوچک آب را تشکیل می دهند. مخلوط قطرات آب با بخار را بخار مرطوب می نامند. شکل 2 شکل گیری بخار مرطوب را نشان می دهد.
عکس دو- نحوه تشکیل بخار مربوط
بخار فوق گرم
بخار فوق گرم با حرارت دادن بخار خشک (اشباع) فراتر از نقطه اشباع آن به دست می آید. در همان فشار، بخار فوق گرم می تواند دماهای بالاتر و چگالی کمتری را در مقایسه با بخار اشباع ایجاد کند. بخار سوپرهیت بیشتر در صنعت تولید برق برای پیشرانش توربین ها استفاده می شود. در حالت فوق گرم، بخار در داخل تجهیزات بخار رانده نمی شود. این باعث حفظ خشکی تجهیزات و کاهش خطر خوردگی می شود.
انواع شیلنگ استیم بخار
ISO 6134 شیلنگ های بخار را برای انتقال بخار اشباع و میعانات آب گرم به دو نوع طبقه بندی کرده است:
- نوع 1: شیلنگ بخار کم فشار
- دمای مربوطه: 164 درجه سانتی گراد
- حداکثر فشار کاری: 6 بار
- نوع 2: شیلنگ بخار فشار قوی
- دمای مربوطه: 210 درجه سانتی گراد
- حداکثر فشار کاری: 18 بار
این دو نوع شیلنگ بیشتر به شیلنگ هایی با پوشش مقاوم در برابر روغن یا روکش غیر روغنی طبقه بندی می شوند.
پوشش مقاوم در برابر روغن
شیلنگ استیم بخار مقاوم در برابر روغن در مواجهه با روغن دچار تخریب اندکی می شوند یا اصلاً تخریب نمی شوند. این شیلنگ ها معمولاً برای تحمل دمای بالا تا 207 درجه سانتیگراد (406 درجه فارنهایت) برای بخار اشباع و 232 درجه سانتیگراد (450 درجه فارنهایت) برای بخار فوق گرم طراحی شده اند. شکل 3 نمونه ای از شیلنگ بخار مقاوم در برابر روغن را نشان می دهد. شیلنگ‌های بخار با پوشش‌های مقاوم در برابر روغن در کارخانه‌های شیمیایی، پالایشگاه‌ها و کارخانه‌های فرآوری استفاده می‌شوند که در آنها احتمال تماس شیلنگ بخار با روغن وجود دارد.
عکس سه- شیلنگ استیم بخار مقاوم در برابر روغن
پوشش ضد روغند.
شیلنگ‌های بخار مقاوم در برابر روغن برای کاربردهای عمومی مانند مرطوب‌سازی و گرمایش طراحی شده‌اند (که در ادامه مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت). به طور معمول، عمر مفید بیشتری نسبت به شیلنگ‌های مقاوم در برابر روغن دارند، اما در صورت قرار گرفتن در معرض روغن یا دمای بالا، به ویژه در صنایعی که در معرض هیدروکربن‌ها هستند مانند گل‌های معکوس مبتنی بر دیزل، روان‌کننده‌ها و پاک کننده‌ها، مستعد آسیب هستند. تحت چنین قرار گرفتن در معرض، این پوشش های مقاوم در برابر روغن نرم و متورم می شوند و باعث پاره شدن آنها می شوند. در نتیجه، شیلنگ در معرض رطوبت قرار می گیرد و باعث خوردگی می شود و توانایی خود را برای مهار فشار از دست می دهد.
نقاط توجه
کار با بخار می تواند خطرناک و پرهزینه باشد. با این حال، همانطور که بعداً مورد بحث قرار گرفت، همچنین یک نیروی محرکه حیاتی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی است. بنابراین هنگام انتخاب، نصب شیلنگ های بخار باید توجه ویژه ای شود. نکات زیر برای جلوگیری از آسیب و افزایش طول عمر شیلنگ بخار نیاز به توجه دارد.
ولکانیزاسیون با بخار فوق گرم
به دلیل دمای بالا و طبیعت خشک، بخار فوق گرم ممکن است سطح داخلی لاستیک را سخت کند که به عنوان ولکانیزاسیون شناخته می شود. ولکانیزاسیون عمر مفید لاستیک را کاهش می دهد. نمودار در شکل 4 بخار اشباع شده را نشان می دهد که به بخار فوق گرم تبدیل می شود. یک خط بخار با فشار 18 بار و 210 درجه سانتیگراد حاوی بخار اشباع است. اگر فشار با انبساط بخار کاهش یابد، مانند زمانی که بخار به طور ناگهانی از شیلنگ بزرگتر عبور می کند یا باز شدن ناگهانی دریچه بخار ، وضعیت بخار از خط قرمز در ناحیه فوق گرم پیروی می کند. این وضعیت برای مدت طولانی دوام نمی‌آورد، اما بخار فوق‌گرم شده تمایل دارد تا استوک لوله را در یک شلنگ بخار معمولی که برای استفاده با بخار اشباع در نظر گرفته شده است، خراب کند. این باعث خرابی شیلنگ بخار در طولانی مدت می شو
عکس چهار- محدوده دما در مقابل فشار بر اساس نوع بخار
پاپ کورنینگ
لایه داخلی بخار ممکن است آب یا بخار آب را در حین استفاده جذب کند. هنگامی که شیلنگ خنک شد، بخار را به آب محبوس شده در داخل شیلنگ لاستیکی متراکم می کند. هنگامی که شیلنگ متعاقباً استفاده می شود، آب به دام افتاده به طور قابل توجهی منبسط می شود و به دلیل افزایش حجم، حباب های هوا در دیواره داخلی ایجاد می شود. در نتیجه تاول هایی روی دیواره داخلی ایجاد می شود که بخار را با قطعات لاستیکی مسدود کرده و آلوده می کند. آسیبی که در نتیجه ایجاد می شود پاپ کورنینگ نامیده می شود.
منبت زنگ زده
اینله های فولادی به عنوان یک روش استاندارد در شیلنگ های بخار نصب می شوند. به دلیل متخلخل بودن دیواره داخلی در این شیلنگ‌های لاستیکی، بخار با اینله‌های فولادی تماس پیدا می‌کند و منجر به خوردگی می‌شود. از آنجایی که خوردگی در زیر سطح رخ می دهد، آسیب ممکن است پنهان بماند و منجر به عواقب خطرناک شود. ضعیف شدن و ترک خوردن بدون هیچ هشداری راه های فراری برای بخار ایجاد می کند. در چنین شرایطی، اگر فشار برای حفظ جریان ثابت بخار افزایش یابد، خطر ترکیدن شیلنگ افزایش می یابد که می تواند وضعیت خطرناکی باشد.
برای جلوگیری از چنین وضعیتی از منبت های فولادی گالوانیزه استفاده می شود. آنها در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند، بنابراین ایمنی و عمر مفید شیلنگ بخار افزایش می یابد. از دیگر مزایای اینله های فولادی گالوانیزه می توان به کاهش هزینه ای که ممکن است از اتلاف بخار متحمل شود که می تواند بسیار زیاد باشد، اشاره کرد.
عکس پنج- زنگ زدگی منبت های فولادی
نحوه انتخاب شیلنگ استیم بخار
انتخاب شیلنگ بخار برای کاربرد شما نیاز به بررسی دقیق دارد. معیارهای اصلی انتخاب عبارتند از:
- ابعاد: طول مورد نظر و قطر داخلی/خارجی مورد نیاز برای کاربرد خود را تعیین کنید.
- محدوده عملیاتی: نوع بخاری که با آن کار می کند (خشک، مرطوب، فوق گرم) انتخاب شیلنگ بخار را تعیین می کند.
- دما: مطمئن شوید که شیلنگ بخار می تواند حداکثر دمایی را که در معرض آن قرار دارد تحمل کند.
- فشار: مطمئن شوید که شیلنگ بخار می تواند حداکثر فشار و در صورت لزوم فشار اضافی را تحمل کند. به طور معمول، شیلنگ بخار دارای یک ضریب ایمنی داخلی است (معمولاً 10:1)، اما این مورد نباید در اندازه‌گیری اندازه شلنگ در نظر گرفته شود و باید از ایمنی کارخانه شما استفاده شود. حداکثر فشار شلنگ نباید بیشتر از حد مجاز باشد.
- مواد: اطمینان حاصل کنید که این ماده در برابر گرما، آب و بخار مقاوم است و با مایع یا مواد شیمیایی که در معرض آن است واکنش نشان نمی دهد.
سایر شرایط کار شیلنگ: همیشه شیلنگی را انتخاب کنید که با شرایط کاری آن مطابقت داشته باشد مانند:
- دفعات استفاده (چه شیلنگ گهگاهی یا مداوم استفاده شود)
- آیا شیلنگ نیاز به جابجایی دستی دارد یا خیر
- پیکربندی شیلنگ (چه خم یا مستقیم) در حین کار تحت فشار
- شرایط کار خارجی محل کار شیلنگ (برای بررسی احتمال ضربه های مکانیکی یا ریختن مواد شیمیایی در مجاورت)
برنامه های کاربردی رایج
بخار برای کاربردهای مختلف در طیف وسیعی از صنایع استفاده می شود. با توجه به نیاز، شیلنگ های بخار برای هدایت بخار خشک، مرطوب یا فوق گرم برای این کاربردها استفاده می شود. برخی از کاربردهای صنعتی رایج در زیر مورد بحث قرار گرفته است.
شیلنگ برای گرمایش
کارخانه های فرآوری مواد غذایی، پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی از بخار به عنوان منبع گرما استفاده می کنند. شیلنگ بخار برای انعطاف پذیری و پخش آسان بخار استفاده می شود. پالایشگاه ها از شیلنگ های بخار برای تامین گرما برای روانکاری و افزایش جریان برای تمیز کردن مخزن و کشتی استفاده می کنند. کارخانه های فرآوری مواد غذایی بخار با دمای بالا را از طریق شیلنگ های بخار برای اهداف استریل کردن هدایت می کنند. مبدل‌های حرارتی سیالات فرآیندی، بویلرها، راکتورها، پیش گرمکن‌های هوای احتراق و سایر تجهیزات انتقال حرارت از بخار اشباع (خشک) به عنوان منبع گرمایش استفاده می‌کنند.
شیلنگ های پیشرانه توربین بخار
توربین های بخار از بخار به عنوان نیروی محرکه برای کاربردهای پیشرانه استفاده می کنند. از توربین های بخار در نیروگاه های حرارتی برای تولید برق استفاده می شود. شیلنگ بخار برای انتقال بخار از یک مکان به مکان دیگر استفاده می شود. این به تشکیل انرژی از طریق حرکت ذرات حرارتی بخار کمک می کند.
عکس شش- توربین های بخار در یک نیروگاه
شیلنگ برای تمیز کردن
تمیز کردن بخار نیز یک برنامه رایج است که نیاز به انتقال بخار دارد. یک مثال شامل تمیز کردن بخار با دمنده های دوده است. دوده / رسوبات، هنگامی که به سطح گرمایش چسبیده اند، به عنوان عایق عمل می کنند و از انتقال صاف گرما جلوگیری می کنند. دمنده های دوده این رسوبات را از دیواره های کوره حذف می کنند. بویلرها به طور کلی مجهز به دمنده های دوده هستند که بخار را از طریق نازل آزاد می کنند و در نتیجه خاکستر متخلخل و سرباره را از بین می برند.
شیلنگ برای مرطوب کردن
در برخی صنایع زمانی که فرآیند نیاز به رطوبت و تامین گرما دارد از بخار استفاده می شود. برخی از نمونه ها عبارتند از صنعت تولید کاغذ و کارخانه های گلوله. در صنعت کاغذ، رطوبت به کاغذهایی که روی رول‌ها حرکت می‌کنند، می‌دهند تا دچار سایش و پارگی میکروسکوپی نشوند و در عین حال استحکام ورق را افزایش می‌دهد. در تولید آسیاب های گلوله ای، از بخار برای خشک کردن و تامین آب به مواد خوراک استفاده می شود.
شیلنگ برای رطوبت
بسیاری از تاسیسات از بخار اشباع کم فشار به عنوان منبع اصلی خود برای گرمایش داخلی استفاده می کنند. این امر به ویژه در مناطق سردسیر رایج است. در چنین تنظیماتی از شیلنگ های بخار برای اهداف انتقال بخار استفاده می شود. هنگامی که هوای سرد توسط کویل های HVAC گرم می شود، رطوبت هوا کاهش می یابد. بنابراین، اغلب با مرطوب‌کننده‌های بخار ترکیب می‌شود که بخار اشباع خشک را تزریق می‌کند، جریان هوا را تهویه می‌کند، بنابراین راحتی داخل خانه، حفظ کتاب‌ها و سوابق، و کنترل عفونت را فراهم می‌کند.
اتمیزه شدن با بخار
اتمیزه کردن بخار فرآیند جداسازی مکانیکی سیال با استفاده از بخار است. این فرآیند عمدتاً در مشعل های روغنی برای به حداکثر رساندن راندمان احتراق و به حداقل رساندن تولید دوده استفاده می شود. هنگامی که بخار از طریق شیلنگ بخار تزریق می شود، روغن تجزیه می شود و قطرات کوچکی را تشکیل می دهد که با هوا مخلوط می شود و احتراق موثر را امکان پذیر می کند.
بخار به عنوان مایع محرک
بخار به عنوان یک سیال محرک برای وادار کردن حرکت سایر سیالات در لوله کشی استفاده می شود. بخار محرکه با فشار بالا از طریق نازل به اجکتور جت می گذرد و سپس پخش می شود. این باعث افزایش سرعت و کاهش فشار می شود. سیال محرکه با سرعت بالا با هوای کندانسور سطحی ترکیب می شود، بنابراین با فشار متوسط جریان می یابد. این فرآیند در برج های تقطیر برای جداسازی و خالص سازی جریان های بخار فرآیند استفاده می شود.