ترمودینامیک محاسبه مصرف مشعل

در فایل زیر روش محاسبه مشعلهای گازوئیلی و گازی به شکل مختصر ومفید بیان شده است

http://bayanbox.ir/download/4781794258503321900/%D9%85%D8%B4%D8%B9%D9%84-%DA%AF%D8%A7%D8%B2%D9%88%D8%A6%DB%8C%D9%84%DB%8C.pdf

 

اشنایی بانازل سوخت و انتخاب درست

به طور کلی برای انجام احتراق در مشعل های با سوخت مایع و به منظور افزایش سطح تماس سوخت با اکسیژن، لازم است ابتدا سوخت به صورت پودر مخلوط با هوا تبدیل گردد که این مهم در مشعل های با سوخت مایع به عهده نازل ها می باشد. 
یکی از مواردی که معمولاً کارشناسان تاسیسات با آن مواجه می شوند انتخاب نازل برای مشعل های گازوئیل سوز است. (بخصوص با توجه به اهمیت مبحث بهینه سازی مصرف سوخت )
برای انتخاب صحیح نازل سوخت مشعل گازوئیل سوز باید سه عامل زیر مورد توجه قرار گیرند:

1. مقدار دبی گازوئیل ( عدد گالن تعیین شده روی هر نازل )
2. زاویه پاشش گازوئیل ( زاویه تعیین شده روی هر نازل )
3. شکل پاشش گازوئیل ( حروف B ، H ، S و ... تعیین شده روی هر نازل )

  تعیین مقدار دبی گازوئیل (عدد گالن تعیین شده روی هر نازل)

بطور معمول اگر ارزش حرارتی هر لیتر گازوئیل معادل 8500 کیلو کالری در نظر گرفته شود و حجم هر گالن معادل 3.785 لیتر باشد ،بنابر این ارزش حرارتی یک گالن گازوئیل معادل است با:Kcal 8500*3.785=32000 Kcal مطابق مطلب فوق عدد نازل مورد نیاز برای مشعلهای گازوئیل سوز 220000 kcal ( اصطلاحا مشعل 5 تا 7 ) می باید معادل : Us Gal. 6.8 = 220000 / 32000 باشد در حالی که این عدد معمولا برای مشعل فوق Us Gal. 3.5 اعلام می شود. همچنین مثلا برایمشعل 600000 kcal ( دو نازله )آیا مجموع عدد نازلها باید Kcal 600000 / 32000= 18.75 G.P.H باشد؟ در حالی که هیچ شرکت تولید کننده مشعل چنین عددی را برای نازل مشعل فوق پیشنهاد نمی کند و عدد درست معمولا حدود 10 گالن می باشد ، چرا ؟ 
برای یافتن پاسخ سئوال فوق باید به دو نکته توجه شود :

• الف) کاهش %4 از راندمان احتراق به ازاء هر 300 متر افزایش ارتفاع از سطح دریا
• ب) فشار نرمال 7 بار تئوریک و فشار ایجادی واقعی پمپ گازوئیل هر مشعل

در مورد ردیف الف متناسب با افزایش ارتفاع از سطح دریا بدلیل کاهش چگالی (غلظت) هوا و طبیعتا کاهش اکسیژن موجود در آن نسبت به شرایط هوا در سطح دریا ، راندمان احتراق کاهش یافته و نتیجتا باید سوخت کمتری برای مشعل تدارک دیده شود زیرا در غیر اینصورت بدلیل کمبود اکسیژن مورد نیاز ، احتراق مشعلهمراه با خام سوزی و یا دود زدن انجام خواهد پذیرفت . بر این اساس برای شهر تهران که حدود 1500 متر بالاتر از سطح دریا می باشد ، راندمان احتراق حدود %20 کاهش می یابد و این به معنی لزوم کاهش %20 از میزان سوخت مصرفی و نیز گرمای تولید شده می باشد .

در مورد ردیف ب ذکر این توضیح ضروری است که عدد گالن نوشته شده روی هر نازل بر مبنای فشار نرمال 7 بار می باشد یعنی "اوریفیس" آن نازل در فشار گازوئیل 7 بار به همان مقدار نوشته شده سوخت عبور می دهد ولی از آنجا که فشار ایجادی پمپ گازوئیل مشعل ها بیشتر از 7 بار می باشد ( طبق نمودار پمپها ) و در این فشار بیشتر ، طبعا اوریفیس نازل حجم گازوئیل بیشتری را از خود عبور می دهد .

مثلا در مورد مشعلهای 220000 kcal مثال اول معمولا فشار ایجادی پمپ گازوئیل حدود 12 تا 14 بار می باشد که لازم است عدد نازل کوچکتری انتخاب گردد.

بر این اساس برای انتخاب عدد گالن نازل گازوئیل هر مشعل ابتدا :

• ظرفیت گرما دهی مشعل گازوئیل سوز را بر عدد 32000 تقسیم می کنیم.
• عدد بدست آمده فوق را با توجه به میزان ارتفاع محل نصب مشعل از سطح دریا تعدیل می کنیم.

مثلا در مورد مشعل 220000 kcal مثال اول اگر فرض شود مشعل مذکور در نقطه ای از کشور نصب می شود که از سطح دریا 1200 متر بالا تر باشد ابتدا مقدار سوخت مصرفی را در شرایط سطح دریا محاسبه می کنیم : 





سپس با در نظر گرفتن اینکه هر 300 متر ارتفاع از سطح دریا 4% از راندمان احتراق مشعل را کاهش می دهد : 

اینک با استفاده از نمودار زیر و در فشار ایجادی پمپ گازوئیل 14 بار عدد صحیح نازل مورد نیاز مشعل 220000 Kcal در ساعت برای نصب در شرایط 1200 متر بالاتر از سطح دریا معادل خواهد بود با عدد نازل 3.5 یا نازل 4.


نمودار انتخاب نازل صحیح در فشار ایجادی پمپ گازوئیل مشعل :

   2.تعیین زاویه پاشش گازوئیل (زاویه تعیین شده روی نازل)

در خصوص زاویه پاشش در نازلهای گازوئیل با توجه به طول دیگ اقدام می گردد یعنی اگر طول دیگ یا محفظه احتراق هیتر زیاد باشد و یا تعداد پره های دیگ های چدنی بیش از 10 عدد باشد از نازلهای 45 درجه و اگر طول دیگ کوتاه باشد از نازلهای 60 یا 80 درجه استفاده می شود. از نازلهای 30 درجه برای دیگهای حرارت مرکزی بجز در موردی که سازنده دیگ توصیه کرده باشد استفاده نشود. 

   3.انتخاب شکل پاشش گازوئیل نازل مشعل

همان طور که در شکل زیر مشاهده می نمائید، شکل پاشش گازوئیل بر اساس نوع نازل انتخابی و نوع کاربری آن متفاوت است. معمولا هنگام انتخاب نازل ، از نازل های با شکل پاشش S و یا B استفاده می کنند.  شکل پاشش گازوئیل باید مخروطی و با سطح قائده پر و یکنواخت ( S ) باشد از انواع نازل های H و یا B و ... فقط در مواردی که سازنده دیگ یا محفظه احتراق هیتر توصیه کرده باشند می توان استفاده نمود.

توجه توجه : به منظور جلوگیری از ورود ذرات معلق و ناخالصی های موجود در سوخت های مایع به نازل مشعل ها و نتیجتا تغییر مقدار و زاویه و نوع پاشش سوخت یا حتی بسته شدن احتمالی اوریفیس پاشش سوخت مایع نازل، لازم است فیلتر سوخت (فیلتر گازوئیل برای مشعل های گازوئیل سوز و فیلتر مازوت برای مشعل های مازوت سوز) قبل از ورود سوخت به نازل تعبیه گردد.