انتقال گرما در دیگ
انتقال گرما در دیگ ، تحت تاثیر قوانین حاکم بر انتقال گرما قرار دارد به گونه ای که جذب هر چه بیشتر گرمای آزاد شده از سوخت با توجه مواد و ملاحظات اقتصادی امکان پذیر باشد.
تاثیر شکل دیگ بر ضوابط مربوط به مقاومت و مهار نمودن دیگ، از اهمیتی عظیم برخوردار است.
با تابعیت از این قانون مشهور علمی که فشار یک سیال خود را به مقدار مساوی در تمام جهات اعمال می نماید، مخزنی با شکل نا منظم که تحت فشار داخلی قرار داشته باشد همیشه تمایل دارد که به شکل کروی کامل در آید.
نخستین تمایل یک استوانه یا پوسته تخم مرغی شکل مقطع آن به دایره واقعی خواهد بود.
نگاه به یک کله گی تخت از یک مخزن که در فشاری بالاتر از یک فشار داخلی بسیار کم کار میکند واضح سازد که باید از مهار استفاده شود.
لازمه مهار در گله گی
لیکن چنانچه از یک کله گی نیم کروی یا بیضوی شکل استفاده شود، دیگر احتیاجی به مهار نیست. کله گی های مربوط به دیگ های پر فشار در عمل به شکل بیضوی یا عدسی ساخته شود.
دیگ وسیله ای برای انتقال انرژی گرمایی به سیالی واسط از قبیل بخار آب، آب داغ یا روغن داغ و یا سیالات آلی است.
قوانین اساسی انتقال
- قوانین اساسی انتقال گرما تصریح می سازند که بهنگام انتقال انرژی از یک جسم به جسم دیگری باید یک اختلاف دما وجود داشته باشد.
- قانون اساسی دیگری بیان میدارد که گرما میتواند از یک منطقه با گرمای پایین به منطقه ای با دمای بالاتر انتقال یابد ولی گرما به هیچوجه نمی تواند از یک منطقه با دمای پایین به منطقه ای با دما بالتر انتقال یابد.
- جریان گرمای فوق ممکن است به یکی از سه روش هدایت، جابجایی، تابش یا ترکیبی از آنها انجام گیرد.
- در طراحی دیگ از این سه روش انتقال گرما جهت انتقال انرژی سوخت به یک سیال واسط گرمایی مناسب استفاده می شود.
- هدایت عبارتند از انتقال گرما از جسم به قسمت دیگر یا به جسمی که با آن در تماس می باشد.
- گرما به مانند فعالیت مولکولی یا به بیان ساده ارتعاش مولکولی افزایش می یابد.
- این تحریک باعث افزایش فعالیت مولکولهای مجاور می گردد و جریان گرمایی از قسمت داغ جسم به قسمتهای سردتر آن برقرار میشود.
در دیگها علاوه بر هدایت از طریق فلز لوله، پوسته یا کوره، رسانایی سطحی قابل ملاحظه ای میان یک سیال و یک جامد اتفاق می افتد.
ضریب هدایت گرمایی
با وجود اینکه رسانایی سطحی در بازدهی دیگ نقشی حیاتی ایفا مینماید، می توان به هنگام بر افروختگی سطوح گرمایشی بویژه در حالتی که سطوح فوق بوسیله رسوب عایق شده باشند، منجر به ایجاد گسیختگی هایی در فلز می گردد.
مقدار رسانایی سطحی که بر حسب بی تی یو بر ساعت برای هر فوت مربع از سطح گرمایشی بر یک درجه فارنهایت اختلاف دما بین سیال و سطح مجاور آن بیان میشود به نام ضریب سطحی یا ضریب فیلمی شناخته می شود.
ضریب هدایت گرمایی بصورت مقدار گرمایی که در عرض واحد سطح و در واحد زمان جریان می یابد تعریف می گردد به شرط اینکه خیز دما در عرض این سطح برابر واحد باشد.
وجود حبابها در زمان جوشیدن
زمانیکه عمل جوشیدین در لوله ای اتفاق می افتد حبابهای بخار آب تشکیل شده و از سطح تماس یا مایع آزاد می شوند.
عمل تشکیل حباب به علت سرعت عمل آن باعث پیدایش و محو فضاهای خالی از آب و موجب ایجاد آشفتگی در مجاورت سطوح انتقال گرما می گردد و بطور کلی میزان انتقال گرما را افزایش می دهد.
لیکن کاهش خیسی سطح که ناشی از تشکیل حباب ها می باشد ممکن است انتقال گرما را کاهش دهد.
فشار بر عمل جوشیدن و میزان انتقال گرما اثری قابل توجه دارد. در فشار بالاتر حبابهای بخار آب تمایل به تشکیل فیلمی از بخار آب دارد که روی سطح گرما داده شده را می پوشاند، این حالت را جوشش فیلمی می نامند.
اثرات نامطلوب
بروز این پدیده در کار دیگ بسیار بحرانی است و اغلب در دیگهای لوله آبی باعث گسیختگی لوله ها می شود.
این امر ناشی ازخیس نشدن کامل سطوح لوله است هر چند که شیشه آبنما نشان دهنده وجود آب در دیگ باشد.
اثر نامطلوب این فیلم با تشکیل رسوب و دیگر ناخالصی ها بر سطح جوشان لوله تشدید خواهد شد.