انتخاب و محاسبه ظرفیت مشعل موتورخانه

محاسبه و انتخاب ظرفیت مشعل – نکات مهم کاربردی

مشعل های حرارت مرکزی به عنوان قلب تپنده یک سیستم موتورخانه مرکزی می باشد ، که  نبض یک سیستم حرارتی را در دست  دارد و در صورتیکه به درستی انتخاب نشود ، کل مجموعه موتورخانه را از نظر گرمایش و تولید آبگرم بهداشتی دچار مشکل میکند ، در طراحی و محاسبات تجهیزات موتورخانه ، بعد از انتخاب و محاسبه دیگ های آبگرم ، بلافاصله باید روند انتخاب و محاسبه ظرفیت مشعل را دنبال کرد

شاید به جرات به توان گفت محاسبه ظرفیت مشعل گازی یا گازئیلی برای سیستم های موتورخانه حرارت مرکزی جز راحترین و بی دردسرترین قسمت های طراحی یک موتورخانه  میباشد ، با یک فرمول خطی بسیار ساده می توان ظرفیت مشعل را محاسبه کرد ، و لی شاید مشعل ها ، جز معدود تجهیزاتی باشند که انتخاب آن ببیشتر بر پایه تجریه و مفاهیم می باشد تا محاسبات خطی آن لذا در این بخش بعد از مقدمه ای در مورد انواع مشعل های مختلف نکات اجرایی و کاربردی مشعل ها به طور طول شرح خواهیم داد

به طور کلی مشعل ها امروزه بر اساس پارمتر های مختلفی دسته بندی و به کاربرده میشوند که مهترین آن ها بر اساس نوع سوخت و نوع اختلاط سوخت و ها می باشد

تقسیم بندی انواع مشعل بر اساس سوخت مورد نیاز :

1. مشعل های گازی
2. مشعل های گازوئیلی
3. مشعل های دوگانه سوز
4. مشعل های مازوت سوز

تقسیم بندی انواع مشعل بر اساس نحوه اختلاط سوخت و هوا

اصولا نحوه مخلوط سوخت و هوا و راه اندازی و کارکرد مشعل برای عملکرد و اندمان بهتر سیستم احتراق مهم میباشد ، به طوریکه در بسیاری از شرایط دیده میشود برای تامین هوای مورد نیاز مشعل از روش های اجبرای مانند فن برای رساندن هوای مورد نیزا مشعل ها استفاده می شود ، در واقع تامین هوای احتراق مشعل یا به صورت طبیعی میباشد یا به صورت اجباری که با فن انجام میشود

به طور کلی سه تقسیم بندی مشعل براساس اختلاط سوخت و هوا تعریف می شود

1. مشعل های انتشاری یا تشعشعی
2. مشعل های اتمسفریک
3. مشعل های دمنده یا فن دار

مشعل های انتشاری یا تشعشعی

نحوه اختلاط سوخت و هوا در مشعل های تشعشعی بدین است صورت است ک سوخت به طور مستقیم وارد یک محفظه احتراق شده و در آنجا با هوا ترکیب می شود ، این نوع مشعل های بیشتر در تاسیسات حرارت مرکزی کاربرد چندانی ندارند ، از ویژگی های این نوع مشعل های حرارت مرکزی می توان به شعله درخشان آن اشاره کرد

مشعل های اتمسفریک

1. نسل جدیدی از مشعل مخصوصا در نوع گاز سوز آن میباشد که برای احترقا نیازی به هوا ندارند در مشعل های  اتمسفریک سوخت با سرعت زیادی از نازلی خارج میشود و خلایی در اطراف منطقه پاشش ایجاد میکند ، که منجر به تامین هوای مورد نیزا برای احتراق میباشد
2. این نوع مشعل ها به مشعل های گازی بدون فن نیز مشهور هستند ،به علت نداشتن فن قاعدتا سر و صدای آن حین کارکرد بسیار کم میباشد و همین موضوع باعث شده است که محبوبیت خاصی در بین مشتریان پیدا کند ولی بزرکترین ایراد مشعل های گازی اتسمفریک محدود در ظرفیت حرارتی مشعل می باشد که تا ظرفیت معمولا 220000 کیلوکالری تولید و عرضه می شوند ،
3. مشعل های منصوب روی پکیج های دیواری از نوع اتمسفریک می باشد که احتراق و کارکرد آن مستقل از فن میباشد و کاملا بدون صدا استارت می خورد ، این نوع مشعل بیشتر برای در ظرفیت های پایین کاربرد دارد

مشعل های فن دار یا دمنده :

1. این دسته از مشعل ها هوای مورد نیاز خود را توسط فن که روی مشعل نصب می شوند تامین می شوند ، نحوه احتراق در این ونوع مشعل ها به اینصورت است که هوا مخلوط سوخت و هوا مورد نیاز احتراق همزمان در دهانه مشعل صورت مگیرد
2. این نوع مشعل ها در مدل های گازی ، گازوئیلی و دوگانه قابل تحویل می باشند ،محدودیت در ظرفیت برای مشعل های گازی یا گازویئلی فن دار نمی توان در نظر گرفت ؛مهمترین نکته ای که باید در مورد مشعل های فن دار رعایت نمود ، تامین هوای احتراق مورد نیاز آن است که باید طبق مبحث 17 مقررات ملی ، هوای احتراق لازم یا به صورت طبیعی یا اجباری در موتورخانه تامین شود

محاسبات مورد نیاز و روش های انتخاب مشعل های گازی و گازوئیلی موتورخانه

به عنوان مهندس تاسیسات در قسمت محاسبات مشعل موتورخانه دو پارمتر مهم زیر در دفترچه محاسبات تاسیسات مکانیکی ساختمان درج شود

1. محاسبه ظرفیت حرارتی مشعل
2. مقدار سوخت مصرفی مشعل

محاسبه ظرفیت حرارتی مشعل های گازی و گازوئیلی  موتورخانه

1. مهمترین پارمتر برای انتخاب مشعل ها ظرفیت حرارتی آن ها می باشند ، این ظرفیت حرارتی که به صورت یک بازه حداقل و حداکثر بیان می شود باید ظرفیت حرارتی بویلر بین بازه ظرفیت حرارتی مشعل باشند
2. قبل از انتخاب مشعل حتما راندمان واقعی دیگ را با درنظر گرفتن ارتفاع از سطح دریا مبنا محاسبه ظرفیت مشعل قرار دهید.

فرمول کلی برای محاسبه ظرفیت مشعل به صورت زیر می باشد

محاسیه مقدار سوخت مصرفی مشعل

1. برای محاسبه مقدار مصرف سوخت یک مشعل ابتدا باید نوع سوخت را مشخص کرده و سپس با داشتن ارزش حرارتی مقدار مصرف سوخت در ساعت محاسبه میشود
2. محاسبه مقدار گازوئیل مشعل گازوئیلی
3. اگر مشعل گازوئیلی باشد و با سوخت مایع کار کند دبی جرمی m  دات و دبی جرمی V دات سوخت مابع مشعل از روابط زیر به دست می اید :
4. پارامتر L ارزش حرارتی گازوئیل می باشد

محاسبه مقدار گاز وئیل مصرفی مشعل های گازوئیلی  

محاسبه مقدار گاز مصرفی مشعل های گازسوز  

1. از تقسیم ظرفیت حرارتی مشعل به ارزش حرارتی گاز که معادل 9800 می باشد مصرف گاز طبیعی مشعل های گازسوز به دست می اید ولی بر اساس ظرفیت بویلر می توانیم از فرمول زیر استفاده کنیم
2. یعنی اگر ظرفیت دیگ را بحسب کیلووات بر عددثابت 0.106 ضرب کنیم ، مصرف گاز مشعل بر اساس مترمکعب برساعت به دست می آید

به عبارت دیگر می توان با توجه به فرمول بالا می توان این جمله را گفت که برای محاسبه ظرفیت مشعل ؛1.25 برابر ظرفیت بویلر در نظر گرفته می شود ولی این همه محاسبات برای ظرفیت مشعل نیست

همنطور که در قسمت های قبلی این مقاله گفته شد ، انتخاب مشعل بیش از آنکه جنبه محاسباتی داشته باشد ، قسمت تجربی آن بیشتر می باشد

پارمتر های مهم برای انتخاب و محاسبه  مشعل مناسب

1. اولا مشعل انتخاب شده بر اساس نوع بویلر چدنی یا فولادی یا کوره های حرارتی بسیار اهمیت دارد ف یعنی ابتدا باید نوع بویلر خودر از قبل مشخص کرده باشیم
2. در نظر داشته باشید ، راندمان بویلر های حرارتی با توجه در نظر گرفتن ارتفاع از سطح دریا محاسبه کرده و سپس به سراغ ظرفیت مشعل می رویم
3. مطلبی که متاسفانه در بین مهندسین تاسیسات ، مشاوران و فروشندگان باب شده سات ، برای محاسبه ظرفیت مشعل 1.25 درصد ظرفیت دیگ را بالاتر در نظر میگریند ،ولی این کاملا اشتباه است ،شاید منطق قضیه درست باشد ولی همه جا نمی توان ظرفیت بویل را 1.25 درصد بیشتر برای ظرفیت مشعل در نظر گرفت

انتخاب مشعل برای دیگ های چدنی آبگرم

1. نکات زیر کاملا براساس مشاهدات و گفته های  نصبان مجاز شرکت های تولیدی دیگ های چدنی آبگرم می باشد که کاملا قابل استناد می باشد
2. برای دیگ های چدنی و بویلر های حرارتی ازین قبیل ؛ محاسبه ظرفیت مشعل با رعایت مواردی مهم همراه می باشد،
3. به واسطه ده سال سابقه کارو همکاری با دو شرکت تولید کننده شوفاژکار و mi3  عرض می نمایم ، که اولا ظرفیت درج شده در کاتالوگ دیگ های چدنی به هیچ وجه اقبل استناد برای طراحی نمی باشد ،و آنچه به عنوان ظرفیت حرارتی در کاتالوگ این شرکت ها میبیند ، باید در حدود 20 تا 30 درصد از راندمان دیگ کسر فرمایید.
4. البته بعضی از شرکت های تولید کننده دیگ های چدنی ، ظرفیت بویلر های خودرا با به صورت حداقل و حداکثر ظرفیت بیان نموده اند که کمک زیادی در محاسبه ظرفیت مشعل به ما خواهد کرد

با ذکر یک مثال صحت مطالب فوق را مبنی  واقعی نبودن ظرفیت های مندرج در کاتالوگ های شرکت تولید کننده بیان می کنم :

دیگ چدنی شوفاژکار مدل سوپر 400/10 باظرفیت 260000 کیلوکالری  طبق فرمول گفته شده در بالا که باید 1.25 برابر ظرفیت بویلر یعنی 320000 کیلو کالری به عنوان ظرفیت مشعل در نظر بگریم (اگر از برند خاصی نام برده شد ، صرفا برای درک بهتر  مطلب بوده  و هیچ قصد و غرضی در کار نمی باشد)

1. اگر قصد انتخاب مشعل های ایران رادیاتور را برای بویلر فوق داشته باشیم ، باید مدل PGNO  با ظرفیت 325000 کیلو کالری را انتخاب و نصب کنیم
2. در صورت انتخاب مشعل PGNO  با ظرفیت 325000 کیلو کالری برای دیگ با ظرفیت 260000 PGNO  با ظرفیت 260000 کیلوکالری  خواهیم داشت :
3. پره آخر دیگ بعد از مدتی دچار سوختگی شده ، و در صورت تماس با شرکت مربوطه بالا بودن ظرفیت مشعل را دلیل سوختگی اعلام می کند و از دادن گارارنتی خود را معذور می داند
4. طول شعله مشعل به واسطه فشار زیراد فن باعث افزایش و حجیم شدن پروفیل حرکت شعله در محفظه احتراق دیگ می شود ،که پرهای میانی به دلیل مماس بودن شعله نیز دچار سوختگی خواهد شد
5. در بعضی از کاتالوگ های شرکت های تولید کننده بویلر های چدنی ظرفیت دیگ به صورت حداقل و حداکثر درج شده است ، حتما ظرفیت مشعل بر اساس ظرفیت حداقل دیگ محاسبه شود
6. محفظه احتراق دیگ های چدنی فاکتوری بسیار بسیار مهم در انتخاب مشعل و افزایش طول عمر دیگ های چدنی می باشد ، محفظه احتراق بسیاری از دیگ های چدنی به واسطه نوع طراحی دارای حجم بیشتری می باشد لذا پروفیل حرکت شعله مشعل در طول محفظه احتراق باعث سوختگی پره های میانی نمی شود ، ولی بعضی از دیگ های چدنی حجم محفظه احتراق کمتری دارد و که مشعل این بویلر ها باید دقت فراوانی شود

انتخاب مشعل برای بویلر های فولادی

1. در دیگ های فولادی روند انتخاب و محاسبه ظرفیت حرارتی مشعل با توجه به نوع دیگ کمی متفاوتر می باشد هرچند پارمتر هایی مانند ارتفاع از سطح و دریا و کاهش راندمان احتراق در دیگ های فولادی به قوت خود باقی است ، ولی در کل راندمان دیگ های فولادی استاندارد به مراتب از دیگ های چدنی بالاست
2. اگر د مقام مقایسه بخواهیم دیگ های فولادی و چدنی را به صورت درصد بیان کنیم ، راندمان دیگ های چدنی به گفته سازندگان انها 75 درصد می باشد ولی راندمان دیگ های فولادی مخصوصا سه پاس با پلاک استاندارد تا 90 درصد نیز خواهد رفت

نکات مهم برای انتخاب مشعل دیگ های فولادی

1. تجربه نشان داده است که معمولا در دیگ های ظرفیت زیر 500 هزار کیلوکالری ظرفیت مشعل با ظرفیت دیگ فولادی تقریبا برابر می باشد
2. در مشعل های ظرفیت بالا ، به دلیل حجم زیاد شعله و قدرت بالای فن مشعل که باعث ایجاد درفت در طول محفظه احتراق می شود بعضا دیده شده ظرفیت مشعل کمی حتی پایینتر از ظرفیت دیگ انتخاب می شود.
3. برای انتخاب  مشعل دیگ های فولادی حتما از نمودار عمکلرد مشعل را برای کنترل دامنه ظرفیت براساس افت فشار محفظه احتراق کنترل کنید
4. نمودار عملکرد مشعل توسط شرکت سازنده ارائه میشود که نموداری است که دو مولفه افت فشار برحسب میلی بار و ظرفیت مشعل برحسب کیلووات را نشان می دهد
5. با داشتن افت فشار محفظه احتراق دیگ های فولادی به راحتی ظرفیت خروجی مشعل را ازروی نمودار می توان مشاهده کرد تا بتوان بهترین راندمان مشعل را داشته باشیم
6. در دیگ های فولادی سه پاس به علت چرخش دود و محصولات احتراق در یک پاس دیگر دیگر ارندمان دیگ های فولادی بسیار بالاتر می باشد پس مشعل نیز افت ظرفیتی کمی خواهد داشت