شناخت توربين‌هاي گازي و سهم آنها در توليد برق

 

 

دانلود کتاب و عکس

لطفاْ سئوالات خود را در نظرات که در پایین هر قسمت قرار دارد مطرح فرمایید.

 

+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و هشتم اسفند 1390ساعت 13:29  توسط منصور مصدق فر | 

قبلاً در مورد اجزای تشکيل دهنده توربين گاز توضيحات مختصري داده شد. و همچنين بطور کامل در مورد هوا و تجهيزات ورودي هواي توربين گاز، حال نوبت به کمپرسور  (Compressor) مي‌رسد.

 

کمپرسور  (Compressor)

 

با توجه به وظيفه اصلي يك توربين گاز كه عبارت است از تبديل انرژي نهفته در سوختهاي فسيلي به انرژي مكانيكي و كار، به منظور فراهم نمودن شرايط ايده ال براي واكنش هاي احتراق و تركيب كامل اكسيژن با سوخت، اطاق احتراق، نياز به حجم زيادي از هواي فشرده دارد، كه اين هوا توسط يك كمپرسور تامين مي‌گردد.

كمپرسورهاي مورد استفاده در توربين گاز هوا را از اتمسفر مكيده و فشار آن را تا چندين برابر فشار اتمسفر بالا مي‌برند.

 

 Compressor Section

 

دو نوع متداول از كمپرسورها، براي فشرده سازي هوا در توربينها استفاده مي‌شوند كه عبارتند از:

كمپرسور سانتريفوژ (گريز از مرکز)

كمپرسور جريان محوري

تفاوت ظاهري اين دو نوع كمپرسور، مربوط به جهت جريان هواي عبوري از درون آنها مي‌باشد. در كمپرسور سانتريفوژ، جهت حركت هوا عمود بر امتداد ورود هوا و در كمپرسورهاي جريان محوري، اين جريان موازي جريانهاي ورودي مي‌باشد. براي درك تفاوت ماهيتي آنها، ساختمان و اساس كاركرد هر يك به طور خلاصه تشريح مي‌شود:

 

1 - كمپرسور سانتريفوژ

 

در اين نوع كمپرسورها، هوا از مركز پروانه يا چشم آن، به درون كشيده مي‌شود و پروانه، هوا را به اطراف پرتاب مي‌كند. بخشهاي اساسي اين نوع كمپرسورها شامل چشمه ورودي، پروانه، ديفيوزر و مجراي خروج مي‌باشد.

 

   کمپرسور گريز از مرکز

 کمپرسور گريز از مرکز

 

پروانه کمپرسور سانتريفوژ

 

پروانه کمپرسور سانتريفوژ

 

 

توربين گاز با کمپرسور گريز از مرکز 

 

 به طور كلي در اينگونه كمپرسورها، هوا از ميان پروانه عبور كرده و بوسيله چرخش سريع پره‌هاي پروانه، سرعت، فشار و به عبارت ديگر انرژي آن افزايش مي‌يابد. فشار هوا پس از خارج شدن از پروانه و در طي عبور از ديفيوزر به مقدار قابل توجهي افزايش مي‌يابد. در واقع نقش ديفيوزر كاستن سرعت هوا و افزايش فشار آن مي‌باشد.

پروانه كمپرسور ممكن است هوا را از يك جهت و يا از دو جهت بمكد. پروانه تك ورودي، به راحتي جريان را به درون مسيرهاي ورودي هدايت مي‌كند، در حاليكه پروانه با دو ورودي، از مكانيزم هدايت پيچيده‌تري، براي هدايت هوا به قسمتهاي داخلي كمپرسور استفاده مي‌كند. به هر حال، با اينكه پروانه‌هاي تك ورودي راندمان بهتري در دريافت هوا دارند ولي براي توليد يك توان مساوي با پروانه‌هاي دو ورودي، بايد داراي قطر بزرگتري باشند تا هواي كافي را مهيا سازند و اين موضوع سبب بزرگتر شدن قطر كمپرسور مي‌شود؛ لذا در توربينهاي مدرن، به منظور كاهش قطر توربين گاز، از پروانه‌هايي با دو ورودي استفاده مي‌شود. اين كمپرسورها به لحاظ قطر، كوچكتر هستند و براي تامين هواي لازم بايد با سرعت بيشتري چرخانيده شوند.

 

 کمپرسور گريز از مرکز دو تکه

 

با توجه به اينكه هواي مورد نياز جهت احتراق بايد از سرعت كمي برخوردار باشد، هواي خروجي از پروانه‌هاي اين گونه كمپرسورها وارد يك مجراي واگرا شده تا ضمن كاهش سرعت سيال ، فشار آن افزايش يابد.

عموماً كمپرسورهاي سانتريفوژ، براي فشارهاي نسبي بالا، ضريب تراكم پايين و دبي كم مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در توربين‌هاي گازي بزرگ، به حجم وسيعي از هوا با فشار تقريباً بالا نياز است. از آنجاييكه هواي مورد نياز از اتمسفر گرفته مي‌شود، پايين بودن ضريب تراكم اين نوع كمپرسورها سبب شده، استفاده از آنها محدود به توربين‌هاي كوچك شود.

 

2 - كمپرسور جريان محوري

 

در كمپرسورهاي جريان محوري، هوا موازي با محور چرخنده كمپرسور، وارد آن شده و هم جهت با آن، ادامه مسير داده و از آن خارج مي‌شود. كمپرسورهاي محوري ضمن داشتن ضريب تراكم بالا مي‌توانند حجم بسيار زياد هوا را فشرده كرده و از اين نظر، جهت تهيه هوا در توربين هاي گاز بزرگ، بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

 

Compressor 

 

دو عنصر اصلي كمپرسورهاي محوري، روتور و استاتور آن مي‌باشد. بر روي روتور و استاتور پره‌هايي وجود دارند كه به پره‌هاي روتور يا متحرك و استاتور يا ثابت موسوم هستند.

 

 Compressor Assembly

 

در كنار هر رديف پره‌هاي متحرك يك رديف پره‌هاي ثابت وجود دارد. به مجموع يك رديف پره هاي متحرك و يك رديف پره‌هاي ثابت، يك مرحله كمپرسور مي‌گويند. عموماً اين كمپرسورها داراي چندين مرحله مي‌باشند. در هر مرحله هواي ورودي در ابتدا با پره‌هاي متحرك برخورد مي‌كند. پره‌هاي متحرك ضمن به جلو راندن هوا، باعث افزايش سرعت و فشار آن نيز مي‌گردند. هواي خروجي از پره‌هاي متحرك وارد پره‌هاي ثابت مي‌گردد. پره هاي ثابت داراي شكل واگرا بوده و علاوه بر تصحيح مسير حركت هوا در جهت محور كمپرسور، سبب تبديل سرعت سيال به فشار مي‌گردد. تعداد اين مراحل با توجه به مقدار هوا و فشار نهايي مورد نياز توربين، تعيين مي‌شود، عموماً بيشتر كمپرسورهاي امروزي، داراي 8 تا 16 مرحله مي‌باشند.

در هر مرحله همزمان با ايجاد فشار در گاز، از طرف گاز نيز بر پره‌ها و به عبارتي بر شفت كمپرسور، نيرو وارد خواهد شد. مقدار اين نيرو برابر است با حاصلضرب فشار در سطح. در صورتيكه نيروهاي وارد شده از طرف گاز به پره ها و شفت، در همه مراحل يكسان نباشد، نيروهاي تنشي در شفت بوجود خواهد آمد، از اينرو بايد مقدار نيروي وارده از گاز به پره‌ها، در كليه مراحل يكسان باشد. همانطور كه ميدانيم با رسيدن به مراحل انتهايي، مقدار فشار افزايش خواهد يافت، لذا اگر مقدار سطح به تناسب افزايش فشار، كمتر شود، مي‌توان مقدار نيروي وارد شده به شفت را در مراحل مختلف ثابت نگه داشت. به عبارت ديگر، بايد پره هاي رديف انتهايي كمپرسور اندازه كوچكتري داشته باشند. يعني از يك مرحله به مرحله بعد، همزمان با بالارفتن فشار طول و سطح پره ها كوچكتر مي‌گردد.

 

Blade Length 

 

در بعضي از كمپرسورهاي محوري، يك يا چند رديف پره هاي ثابت با زاويه متغير وجود دارد كه اصطلاحاً ( Nozzle Guide Vane - NGV ) يا ) Inlet Guide Vane - IGV ) ناميده مي‌شوند. اين پره‌ها در هنگام عمليات عادي با تغيير زاويه، ميزان هواي ورودي به توربين را جهت ثابت نگهداشتن دما كنترل مي‌نمايد. تغييرات دما در محفظه احتراق به دلايل زيادي از جمله تغيير ارزش حرارتي سوخت، تغيير دماي محيط، تغييرات ميزان بار و ... مي‌تواند اتفاق بيافتد.

همچنين باز شدن اين پره ها در حين راه‌اندازي توربين گاز و همزمان با بالا رفتن دور، سبب افزايش مقدار هواي ورودي به درون كمپرسور مي‌گر دد. همچنين وجود اين پره‌ها از بروز پديده مخرب استال در كمپرسورها جلوگيري مي‌نمايد. از آنجاييكه در ابتداي راه اندازي توربين‌ گاز و بدليل اينكه هنوز هيچ كاري توسط توربين توليد نشده تا كمپرسور را به حركت درآورد، از وسايلي براي به گردش درآوردن كمپرسور استفاده مي‌گردد و بار روي توربين وجود ندارد. به همين دليل زماني كه دور شفت به دور تقريباً نهايي خود رسيده، به دليل عدم وجود مقاومت در توربين، سرعت هوا در ورودي كمپرسور بالا مي‌رود و ممكن است تا جايي ادامه يابد كه سرعت سيال به سرعت صوت برسد. اين امر سبب آن مي‌شود كه سيال در حال عبور از مراحل كمپرسور، از روي گرده پره‌ها جدا شده و جريانهاي گردابي را در لبه فرار پره‌ها بوجود آورد. جدا شدن سيال از روي پره‌هاي يك مرحله باعث مي‌شود همين اتفاق در پره‌هاي مراحل بعدي نيز بيفتد. با ادامه اين روند، كار به جايي مي‌رسد كه بجاي اينكه پره، سيال را در فواصل زماني متناوب دريافت كرده و با انجام كار بر روي آن سبب به جلو راندن آن گردد، در هر مرحله ضربه هايي به سيال وارد مي‌نمايد. لذا كمپرسور دچار لرزش هاي شديد و تكانهاي غير قابل كنترل مي‌گردد. مقدار اين لرزش ها به حدي است كه مي‌تواند منجر به شكستگي پره‌ها گردد. در اين حالت گفته مي‌شود كه كمپرسور دچار پديده استال يا واماندگي شده است. در واقع نقش پره هاي متغير افزايش مقدار هواي ورودي به كمپرسور و در نتيجه كاهش سرعت و همچنين تصحيح مسير حركت هوا به روي پره هاي كمپرسور به جهت جلوگيري از پديده استال مي‌باشد.

اينكار توسط پره‌هاي استاتور با زاويه حمله متغير يا IGV ها صورت مي‌گيرد. اين پره‌ها در زمان راه‌اندازي و قبل از رسيدن دور كمپرسور به 60 % دور نامي، بدون تغيير در زاويه هستند. تغييرات زاويه آنها حدوداً از 60 درصد شروع شده و هنگاميكه كمپرسور به حدود 90 درصد دور نامي ‌و شرايط طراحي خود كه عاري از اين پديده هاي مخرب است نزديك مي‌شود، زاويه آنها در به بيشترين مقدار باز شدن خود مي‌رسد.

از اين نوع پره ها بيشتر در كمپرسورهايي استفاده مي‌شود كه تغييرات شرايط هوا بيشتر باشد. به همين دليل كمپروسورهايي كه در صنايع هوايي براي توربين‌هاي گاز مورد استفاده قرار مي‌گيرند، داراي تعداد رديفهاي بيشتري از اين پره‌هاي متغير هستند.

در زمان توقف واحد به دليل اينكه بار كاسته مي‌شود، ممكن است سرعت عبور هوا افزايش يابد، از اينرو بايد ايجاد پديده هاي مخرب كمپرسور در اين مرحله نيز، تحت كنترل قرار گيرد. به همين خاطر پره‌هاي متغير اوليه، در هنگام از سرويس خارج شدن بسته شده و مانع ورود هواي اضافي به كمپرسور مي‌شوند. در كمپرسورها علاوه بر پره‌هاي با زاويه حمله متغير از بليدوالوها يا بلوآف والوها نيز براي جلوگيري از بروز پديده‌هاي سرج و استال بهره برده مي‌شود.

در مرحله راه‌اندازي توربين گاز، هنوز پره هاي توربين به دماي ثابت نرسيده‌اند و با گرماي گازهاي حاصل از احتراق، در حال گرم شدن مي‌باشند. از اينرو دماي گازهاي حاصل از احتراق در حال عبور از مراحل مختلف توربين، به شدت پايين مي‌آيد. بر اثر پايين آمدن دما، دانسيته گاز نيز زياد مي‌شود. از اينرو در بين مراحل توربين تجمع گاز، بوجود مي‌آيد. در اين حالت جريانهاي بعدي گاز با مسيري كه در آن مقداري گاز تجمع كرده روبرو مي‌گردند. اين امر باعث بالارفتن فشار شده و بدين ترتيب تمامي هواي خروجي از كمپرسور نمي‌توانند از توربين عبور كنند و ممكن است بخشي از گازها به سمت كمپرسور برگردند و پديده سرج اتفاق بيفتد.

در اين روش و با استفاده از شيرهاي مخصوص، مقداري از هواي وارد شده به كمپرسور در زمان راه‌اندازي و توقف، از مراحل مختلف كمپرسور به بيرون هدايت مي‌گردد، به اين ترتيب سرعت سيال، كنترل مي‌شود. محل قرارگيري اين شيرها در مراحل كمپرسور بستگي به كمپرسور دارد و عموماً در مراحل فشار بالا يا HP ، فشار متوسط يا IP و فشار پايين يا LP وجود دارند. به عنوان مثال ممكن است از اين شيرها در كمپرسورهاي محوري بزرگ كه شانزده مرحله دارند، در مراحل چهارم و دهم استفاده مي‌گردد. اين شيرها، در زمان راه اندازي و تا رسيدن به حدود 95 % دور و در زمان توقف از 95 % دور به پايين، باز بوده و هواي كمپرسور را به بيرون از كمپرسور و عموماً به بعد از توربين و در مسير هواي عبوري از توربين گاز هدايت مي‌كنند. اين شيرها، توسط سامانه كنترل باز و يا بسته مي‌شوند.

علي‌رغم تمام اين ملاحظات، سعي بر اين است تا اين كمپرسورها به شكلي طراحي شوند كه در كاركرد عادي، شرايط ايجاد پديده هاي مخرب فراهم نشده و تغييرات اندك در بار و يا شرايط ورودي هوا نتواند وضعيت آنهارا تغيير دهد.

اين نوع کمپرسور از آن جهت که هوا را در جهت محوري فشرده مي‌کند کمپرسور محوري ناميده ميشود.کمپرسور محوري در موتورهايي با ؛يک شفت ؛ دو شفت و سه شفت بکار مي‌رود. اين بدان معناست که توربين‌هاي اين نوع کمپرسور ممکن است حرکت جداگانه از يکديگر داشته باشند و توربينهايي که اين کمپرسورها را به حرکت درمي‌آورند هم از يکديگر جدا هستند ولي در جهت مخالف يکديگر گردش نمي‌کنند

همانطور که توضيح داده شد اين کمپرسور داراي يک و يا دو و يا چند طبقه پره مي‌باشد که زاويه هاي پره ها در طبقه اول زياد است و به تدريج هر قدر که به سمت محفظه احتراق پيش مي‌رويم زاويه پره ها کم مي‌شود و از سرعت سيال کم شده و به فشار و دمايش افزوده مي‌شود در جداره اين کمپرسورها پره هاي ثابتي وجود دارد که جهت هواي ورودي را از هز طيقه به طبقه بعدي تنظيم ميکند . در اين نوع از کمپرسورها خطر سکته کمپرسور بسيار کم است . رديف هاي ثابت کمپرسور انرژي جنبشي را که توسط پره هاي متحرک به سيال عامل داده مي‌شود به ازدياد فشار تبديل کرده و همچنين جهت سيال را به زاويه‌اي مناسب براي ورود به رديف بعدي پره‌هاي متحرک تصحيح مي‌نمايد  هر طبقه کمپرسور شامل يک رديف پره چرخنده و به دنبال آن يک رديف پره ثابت  مي‌باشد . ولي قبل از ورود سيال به طبقه اول کمپرسور يک رديف پره ثابت به نام ( پره راهنماي ورودي ) قرار ميدهند که جهت سيال را براي ورود به طبقه اول کمپرسور تصحيح مي‌نمايد.

 

+ نوشته شده در  دوشنبه هفتم بهمن 1392ساعت 12:26  توسط منصور مصدق فر | 

سامانه فيلتراسيون هواي ورودي توربين گاز

همانطور که کفته شد در محيط، معمولاً ذرات معلق زيادي وجود دارد كه به نسبت ارتفاع از سطح زمين قطر آنها كمتر مي‌شود.

وجود اين ذرات در مسير عبور خود از توربين گاز مشكلات زيادي را براي كاركرد دستگاه بوجود مي‌آورند. در مواقع طوفاني و در حالي كه گرد و خاك زيادي در هواي اطراف ما بوجود مي‌آيد مقدار و تعداد اين ذرات بسيار بيشتر خواهد شد. با توجه به اينكه ورود اين ذرات به توربين گاز مي‌تواند مشكلاتي را در كاركرد آن به همراه داشته باشد، تمامي توربين هاي گاز مجهز به سامانه هاي فيلتر متعددي جهت تميز كردن اين هواي ورودي هستند كه به مجموعه آنها Air Intake يا Ducting گفته مي‌شود.

 

بستگي به قدرت توربين گاز حجم عظيمي از هوا مورد نيازآن مي‌باشد. و استفاده از فيلتر کاغذي و يا پارچه‌اي، در همان ابتداي ورودي هوا، با توجه به ميزان آلودگي هوا ممکن است لازم شود روزانه و حتي چند ساعت يک با اقدام به تميز نمودن و يا تعويض فيلترها نمود. بنابراين براي جلوگيري از گرفتگي سريع فيلترهاي اصلي، يک سري پيش فيلتر طراحي و ساخته مي‌شود. بصورتيکه اين پيش فيلترها تا حدود 90 درصد آلودگي هوا را فيلتر مي‌کند.

شماي فيلتراسيون هواي ورودي 

 طراحي سامانه فيلتراسيون هواي ورودي بستگي به شرايط محيط، ارتفاع اتاق فيلترها از سطح زمين متفاوت است. براي مثال به شرح نمونه هايي از اين سامانه‌ها مي‌پردازيم.

در تمامي نمونه‌ها دو يا چند رديف فيلترهاي مختلف جهت جلوگيري از ورود قطعات بزرگ تا كوچك وجود دارد.

در نمونه‌اي از آن در ابتداي سامانه ورودي هوا از تور يهايي با مش بزرگ جهت جلوگيري از ورود قطعات بزرگ مانند پرنده‌ها و خس و خاشاك استفاده مي‌شود. عموماً طراحي اين فيلترها به شكلي است كه در صورت وجود باران از مكيدن آب به داخل Air Intake جلوگيري مي‌شود.

فيلتر مرحله اول 

 

در مرحله دوم فيلترهاي فلزي قرار مي‌گيرد كه درآن ذرات زيادي، مخصوصاً ذرات درشت در اثر دوران داخل فيلترها به اطراف كانال عبور هوا منتقل شده و از مسير جريان هواي اصلي خارج ‌شده و هوايي نسبتاً تصفيه شده وارد مرحله بعدي فيلتراسيون مي‌شود.

فيلتر مرحله دوم 

 

مرحله سوم، مرحله فيلتر اصلي است كه در آن عموماً از فيلتر هاي كاغذي و يا پارچه اي (کيسه‌اي) استفاده مي‌شود، تا از عبور ذرات داراي قطر بزرگتر از μ  50 جلوگيري كند. اين فيلترها عموماً بعد از مدتي جرم گرفته و كثيف مي‌شوند و به علت ايجاد اختلاف فشار زياد در مسير جريان هوا، تعويض و يا تميز كردن آنها الزامي مي‌شود. 

در صورت كثيفي بيش از حد فيلترهاي هوا و عدم تميز كردن آنها براي مدت طولاني ممكن است كمپرسور دچار كمبود هوا يا خفگي شود. بنابراين بعد از فيلترهاي اصلي دريچه هاي اضطراري تعبيه مي‌شود كه با افزايش اختلاف فشار دو طرف فيلترها به شكل وزني باز شده و هواي محيط بطور مستقيم وارد كانال ورودي كمپرسور مي‌شود. در اين حالت ، همزمان دستور توقف واحد نيز صادر مي‌گردد.

تميز كردن به موقع فيلترهاي هوا از اهميت ويژه اي برخوردار است، به همين منظور براي تميز كردن فيلتر هاي Air Intake از روش هاي دستي و يا خود كار استفاده مي‌شود.

در روش هاي دستي پس از ظهور آلارم مربوطه، واحد متوقف شده و فيلترهاي كثيف خارج و فيلترهاي تميز جايگزين مي‌شود.

در بعضي از توربين‌ها با استفاده از يك كمپرسور هوا با فشار بالا به پشت فيلترهاي فلزي وارد شده و با اعمال ضربه‌هاي منظم سبب جدا شدن ذرات گرد و خاك از فيلترها مي‌گردد. نهايتاً اين گرد و خاك توسط مجاري ويژه و با استفاده از يك فن به نام pulse filter fan ، از منطقه فيلترها خارج مي‌شود.

 

نمونه‌اي ديگر از فيلتراسيون هواي ورودي

 

در نمونه ديگري از اين سامانه ها همانند سامانه قبلي ابتداي ورودي هوا از تور يهايي با مش بزرگ جهت جلوگيري از ورود قطعات بزرگ مانند پرنده‌ها و خس و خاشاك قرار دارد.

 سامانه ورودي هوا

 

سپس يک محفظه غبار گير V شکل، که داراي دو جداره چاک دار کرکره‌اي مانند خروجي هوا است و در دو طرف اين محفظه V شکل قرار دارد. انتهاي اين محفظه به يک کانال (داکت) چهارگوش متصل است. تعدادي از اين داکت‌ها بصورت متوالي در ابتداي ورودي هوا نصب مي‌شود. انتهاي اين داکت‌ها توسط يک کانال بهم ديگر متصل شده، و درانتهاي اين کانال فن مکنده‌اي نصب شده است که ذرات جامد و گرد و غبار را مکيده و به بيرون پرتاب ميکند. معمولاً 10 درصد هوا توسط اين مکنده همراه با اجرام و غبار سنگين مکيده و به بيرون رانده مي‌شود. بقيه هوا از طريق منفذهاي کرکره‌اي به طرف مرحله بعدي غبارگيري مي‌رود.

 داکت ورودي هوا

 

در مرحله بعدي(سوم) چندين سري کرکره آغشته به روغن به نام ويسکوزين قرار دارد. اين فيلتر از يک سري صفحه‌هاي مشبک کرکره‌اي تشکيل شده است. اين صفحات مشبک کرکره‌اي با چرخش در مخزن روغن، آغشته به روغن شده و ذرات غبار هوا در هنگام عبور جذب سطوح کرکره‌اي شکل اين صفحات شده و پس از گردش مجدد در مخزن روغن، جذب روغن شده و ته نشين مي‌شوند. معمولاً بستگي به آلودگي هوا هرچند وقت يکبار ذرات ته نشين شده لاروبي مي‌شود.

اين نوع پيش فيلتر معمولاً در محيطهاي پر از کرد و غبار و محيطهاي صنعتي آلوده به غبار و ذرات جامد مورد استفاده قرار مي‌گيرند. راندمان اين فيلترها بين 78% تا 92% گزارش شده است.

شکلهای زير نمونه‌اي از اين فيلترها را نشان مي‌دهد.

فيلتر کرکره‌اي 1 

فيلتر کرکره‌اي 2 

فيلتر کرکره‌اي 3

 فيلتر کرکره‌اي 4

 

در مرحله چهارم پدهاي سلولوزي قراردارند. در صورتيكه هواي ورودي به توربين‌ گاز، گرم بوده و دماي بالايي داشته باشد، بازده توربين گاز پايين خواهد آمد. از اينرو در شرايط گرمي ‌هوا، با پاشش آب بر روي پدهاي كاغذي، سبب خنك شدن هواي ورودي به كمپرسور مي‌گردد. ضمن اينکه ذرات غباري که از فيلترهاي قبلي عبور کرده‌اند جذب اين فيلترها يا پدهاي سلولوزي شده و با پاشش آب بر روي آن شسته شده و کف مخزن آب ته نشين مي‌شود. آب مخازن پاشش آب بستگي به ميزان آلودگي هر چند وقت يک بار درين داده مي‌شود.

پد سلولوزي 

 

 چينش پد سلولوزي

 

در نهايت در مرحله پنجم فيلترهاي هپا (لانه زنبوري) قرار گرفته اند.

در صورت كثيفي بيش از حد فيلترهاي هوا و عدم تعويض آنها ممكن است كمپرسور دچار كمبود هوا يا خفگي شود. بنابراين بعد از فيلترهاي اصلي دريچه هاي اضطراري تعبيه مي‌شود كه با افزايش اختلاف فشار دو طرف فيلترها به شكل وزني باز شده و هواي محيط بطور مستقيم وارد كانال ورودي كمپرسور مي‌شود. در اين حالت ، همزمان دستور توقف واحد نيز صادر مي‌گردد.

فيلتر لانه زنبوري 

 Intake

 

در سامانه‌هاي ورودي هوا به علت عبور هوا صداي زيادي توليد مي‌شود كه بايد توسط صداگيرها مقداري از صداي اضافي جذب و صدا در حد شنوايي باقي بماند. البته در بعضي از توربين گازها براي جلوگيري از ورود اجسام خارجي حفاظي توري شکل قبل يا بعد از Silencer نصب شده است.

Silencer 

 

همچنين به منظور هدايت  هوا، کاهش مقاومت هوا و جلوگيري از اغتشاش هوا در بدو  ورود به توربين گاز کلاهکي دوکي شکل بنام Bellmouth  براي دهانه ورودي کمپرسور طراحي و نصب شده است.

Bellmouth 

در مواقعي كه دماي هوا پايين مي‌آيد، ممكن است در بخش ورودي هوا يا Air Intake يخ‌زدگي ايجاد گردد. در اين شرايط ورودي هوا به كمپرسور محدود شده و در نهايت بر بازده كمپرسور اثر مي‌گذارد. براي جلوگيري از بروز اين مشكل در توربين‌هاي گاز از سيستمي به نام Anti Icing استفاده مي‌گردد. در اين سيستم بخشي از هواي خروجي از كمپرسور كه گرم شده را به ورودي آن تزريق مي‌نمايند تا از يخ زدن جلوگيري نمايد.

 

+ نوشته شده در  یکشنبه ششم بهمن 1392ساعت 13:43  توسط منصور مصدق فر | 

انواع مختلف  فیلتر

تعداد و تنوع مواد مواد بکار رفته در فیلتر واقعا بسیار زیاد است، اعم از صفحات فلزی با سوراخهايی درحد چند سانتی متر، تا غشای متخلخل ميکروني، و از ورق، از پارچه های بافته شده و يا لايه‌هايي از شن و ماسه.

مواد فیلتر ممکن است از هر ماده‌اي که بتواند نفوذپذیر باشد، ساخته شده باشد از جمله:

مواد معدنی غیر آلی

کربن و ذغال چوب

شیشه

فلزات

اکسیدهای فلزی و دیگر مواد سرامیکی

الیاف طبیعی

الیاف مصنوعی

صفحات از مواد مصنوعی

مواد بکار رفته در فيلتر ميتواند به شکلهاي مختلف مانند میله یا شمش، ورق، الیاف یا گرانول دانه‌هاي ريز، سیم و غیره ساخته شده باشد.

دسته بندي انواع فيلترها برای اولین بار توسط یکی از نويسندگان در سال 1965 ، به عنوان یک چارچوب برای نظم بخشي به درخواستهاي گیج کننده متعدد ابداع و ارائه شده است . نسخه اصلاح شدة اين دسته بندي در سال 1981 نوشته شد و شامل 9 بخش اساسي است که در زير آمده است،

جدول  طبقه بندی مواد فیلتر

Smallest particle

retained (pm)

Subdivisions

Main media type

100

Flat, wedge-wire screen

Solid fabrication

10

Wire-wound tubes

10

Edge-type

5

Stacked discs

20

Perforated

Metal sheet

1

Sintered woven wire

5

Unbonded mesh

1

Ceramics and stoneware

Rigid porous media

1

Sintered metal powder or fibre

1

Carbon

<1

Sintered plastic powder or fibre

5

Yarn wound

Cartridge

1

Bonded granule or fibre

<1

Pleated sheet

10

Perforated

Plastic sheet

5

Sintered woven filament

10

Woven mono- or multifilament (Membrane)

<0.1

Ceramic

Membrane

<0.1

Metallic

<0.1

Polymeric

5

Staple fibre yarn

(polymeric filament)

Woven media

10

Dry-laid (felts)

Non-woven media

2

Wet-laid (papers)

0.5

Wet-laid (sheets)

0.1

Special polymeric

(spun bonds, etc.)

1

Fibres

Loose media

<0.1

Ceramics and stoneware

واضح است که لزوماً تمامي مواد نفوذ پذير قابل استفاده براي مدياي فيلتر نيستند. اما برخي از خواص ذاتي آنها باعث مي‌شود آنها را با ترکيب مواد مناسب ديگر بعنوان مدياي فيلتر مورد استفاده قرار دهند. نه اينکه شکل خاصي از يک ماده در شکل اوليه خود بعنوان مدياي فيلتر مورد استفاده قرار گيرد، بلکه طي عملياتي آنرا براي استفاده براي مدياي فيلتر مناسب مي‌سازند. بعنوان مثال پنبه يا نخ را نمي‌توان بعنوان فيلتر مورد استفاده قرار داد بلکه با بافت آن و يا پيچيدن آن بر روي هم مي‌توان  بعنوان يک فيلتر خوب مورد استفاده قرار داد.

به هر صورت با استفاده از مواد مختلف و ترکيب آنها با يکديگر ، با توجه به نوع استفاده از آنها و اينکه براي چه منظوري مورد استفاد قرار گيرد، انواع مختلف فيلتر ساخته شده است. و غشاء يا مديا مورد استفاده در فيلتر بايد شرايط زير را داشته باشد:

توانايي نگهداري جامداتي كه از جريان سيال جدا مي شوند را داشته باشد.

از نظر فيزيكي و شيميايي مقاوم باشد. و در اثر عبور سيال پاره و يا حل نشود.

به سادگي مسدود نشود.

با توجه به محل استفاده خيلي گران نباشد.

 براي آگاهي بيشتر مي‌توانيد به کتاب Handbook of Filter Media مراجعه نماييد.

حال که تا حدودي با مواد بکار رفته در ساخت فيلترها آشنا شديد، به معرفي تعدادي از انواع فيلتر مي‌پردازيم

فیلتر های فلزی(قابل شستشو)

فیلتر های فلزی

فیلترهای فلزی که در ایران فیلترهای قابل شستشو نیز نامیده می‌شوند عموماً در اولین مرحله فیلتراسیون هوا قرار می‌گیرند و با توجه به ابعاد چشمه‌های آخرین صفحه مشبک آن قادر به گرفتن اجسام و ذرات معلق درفضا از قطر یک الی دو میلیمتر به بالا هستند . ساختار این فیلترها به گونه‌ایست که ورقه‌های توری فلزی به صورت چین خورده و تخت بر روی هم قرار داده شده است.

قرارگرفتن این صفحات به صورتی است که در قسمت ورودی هوا شبکه‌ها بزرگتر و بتدریج در آخرین مرحله دارای ریزترین شبکه می‌گردد.

افت فشار اولیه این پیش فیلترها در جریان حجمی هوا معادل 3400 متر مکعب در ساعت ( CFM 2000) برابر 10 الی 20 پاسکال می‌باشد . ابعاد متداول آن 50×300×600  و 50×600×600 میلیمتر است . سایر ابعاد غیر متداول نیز قابل ساخت می‌باشند . توریهای چین خورده بکار رفته در آن از دو نوع گالوانیزه و یا آلومینیومی، و با مش 10 ميکرون به بالا توليد شده است، با توجه به سفارش مصرف کننده انتخاب و در شکل و اندازه دلخواه توليد می‌شود .

فیلترهای الیاف شیشه‌ای

panel-air-filters-gas-turbines 

 

فیلترهای الیاف شیشه‌ای

 

مدیا یا بستر این نوع فیلترها از جنس الیاف شیشه‌ای بهم پیوسته (امرگلاس یا امرکول) عموماً به ضخامت ۱۲/۵ ، 25 ، 50 و 100 میلیمتر می‌باشد که پس از برش در داخل قاب مقوایی مقاوم و یا فلزی قرارداده می‌شود که قسمتهای باز قاب مقوایی در بر گیرنده 75 درصد از سطح قاب جهت عبور هوا از سطح فیلتر می باشد ، فیلترهای الیاف شیشه ای بصورت پد در ابعاد مختلف با قاب و بدون قاب و یا بصورت فیلترهای رول (رولوماتیک) 20متری و 40 متری در عرضهای مختلف عرضه میگردد .

در طبقه بندی یورونت تحت درجه EU1  ، EU2   ، EU3   و EU4   قرارداشته و افت فشار اولیه آن در سرعت هوای عبوری ۲/۵ متر بر ثانیه 25 تا 30 پاسکال بوده و قدرت جذب خاک مصنوعی آن از نقطه نظر راندمان وزنی بین 70 تا 98 درصد اندازه‌گیری شده است . افت فشار نهائی پیشنهادی این نوع فیلترها 20 پاسکال می باشد . ابعاد متداول این فیلترها برابر 595×595  و 295×595 و 490×490 میلیمتر و با ضخامتهای ۱۲/۵ ، 25 ، 50 و 100 میلیمتر می باشد . ابعاد غیر متداول نیز ساخته می‌شود .

این فیلترها بصورت گسترده ای در هواساز ، کارخانجات داروسازی ، بیمارستانها ، کوره‌های رنگ، هودهای آشپزخانه و همچنین در مکانهائیکه دارای حرارت می باشند قبل از فیلترهای پانل، کیسه‌ای ، هپا و اولپا بکار گرفته می‌شوند تا عمر مفید فیلترهای نامبرده را افزایش دهند.  

فیلتر پد و رول

Pad Filter 

فیلترهای پد و رول که از الیاف سنتتیک (پلیستر و مصنوعي )ساخته شده‌اند در ابعاد مختلف بصورت پد و رول با عرض حداکثر 2000 میلیمتر عرضه می‌گردد. این نوع فیلترهای ایرانی و خارجی با راندمانهای 10 الی 60% بر اساس استاندارد اشری 1992-۵۲/۱  برابر با G2 و G3 و F5 در استاندارد EN/779 و با ضخامتهای 2-5-10-12-15-20-25-50 میلیمتر بدون لایه محافظ و با ضخامتهای 15-20- 25 میلیمتر با لایه محافظ بعنوان پیش فیلتر جهت ازدیاد عمر مفید فیلترهای راندمان بالاتر و یا فیلتر اصلی در سالنهای رنگ خودروسازیها- اطاقهای کمپرسور تابلوهای برق و غیره استفاده میشود

فیلترهای کفی (Pleated panel air filter) فیلترهای با الیاف مصنوعی (منسوج نبافته)

 pleated-panel-air-filter

 

جنس مدیا یا بستر فیلتر این پیش فیلترها از الیاف مصنوعی (نبافته ) انتخاب شده که همراه با توری مخافظ با عمق های 50 یا 100 میلیمتر به صورت زیگزاگ یا آکاردئونی چین خورده در داخل قاب مقوایی، پلاستيکي یا فلزی قرار میگیرد .

قسمتهای باز قاب مقوایی نیز بصورتی طراحی و برش خورده که امکان عبور هوا از حدود 75 درصد سطح مقطع آن را ممکن ساخته است.

این فیلترها که اصطلاحاً به کفی و پلی‌تد پانل Pleated panel  مشهور است در طبقه بندی یورو ونت تحت درجه EU-3 الی EU-9  بوده و افت فشار اولیه آن در جریان هوای 3400 متر مکعب در ساعت، 30 پاسکال با راندمان 35 الی 40% ، 40پاسکال با راندمان 45 الی50% ، 55 پاسکال با راندمان 55 الی 60% می باشد .

راندمان آنها در جذب ذرات و غبار آتمسفری حدود 30 الی 98 درصد و قدرت ربایش خاک مصنوعی توسط این پیش فیلترها طی آزمایشات مختلف با تونل( تست اشری۵۲/۷۶) بین 80 تا ۹۹/۹ درصد از نقطه نظر راندمان وزنی مشاهده شده است. ابعاد متداول این فیلترها برابر 600×600 و 300×600 باضخامت 50 و 100 میلیمتر و 50×490×490 میلیمتر می‌باشد . افت فشار نهائی (پیشنهادی) این فیلترها با توجه به راندمان آنها 200 الی 250 پاسکال میباشد.

جایگزینی بسیار اقتصادی برای فیلترهای با الیاف شیشه ای بوده و بطور کلی به منظور افزایش عمر مفید فیلترهای حساس هپا واولپا به کار برده میشوند.

 


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  پنجشنبه شانزدهم آبان 1392ساعت 16:33  توسط منصور مصدق فر | 

تصفيه هوا

 براي تصفيه ذرات هوا يا گاز دستگاه‌ها و روشهاي مختلفي وجود دارد. طراحي هر يک از آنها براي برآورده کردن مقصود خاصي است. مثلاً روش و دستگاه مربوط به تصفيه ذرات کوچکتر از 1/0 ميکرون بخار روي با تصفيه ذرات هواي 5 ميکرون و بالا تر هوا متفاوت است. بطور کلي براي تميز کردن هوا روش‌هايي مانند روش‌هاي جاذبه‌اي، اينرسي، شستشو، صافي (فيلتر) و استفاده از اثر الکترواستاتيکي وجود دارد.

ذرات 1/0 ميکروني موجود در هوا، 1% وزن کل ذرات، وليکن از نظر تعداد 65%  آن را تشکيل مي‌دهد.

براي جلوگيري از ورود آلودگي‌هاي هوا به محيط مورد نظر، تصفيه هوا با استفاده از فيلتر است. فيلترکردن يا فيلتراسيون، فرايندي است که در آن يک مايع و يا گاز (سيال) به دليل اختلاف فشار يا اختلاف پتانسيل الکتريکي و يا اختلاف غلظت از فيلتر عبور مي‌کند. با انجام عمل فيلتراسيون ذراتي که از اندازه حفره‌هاي فيلتر کوچک‌تر هستند از آن عبور کرده و ذرات با اندازه بزرگ‌تر، از سيال جدا شده و در پشت فيلتر مي‌مانند.

در فرایند تصفیه ایده‌آل، ذرات دائماً در اولين برخورد، جذب الياف فیلتر شده و يا  به ذرات جذب شده  مي‌چسبند. برای ذرات کوچکي که در جریان هوا با سرعت کم قرار دارند، انرژی چسبندگی (نیروهای های وان‌در والس ) تا حد زیادی از انرژی جنبشی ذرات بيشتر است در اين حالت بعید است ذراتي که قبلاً  بين الياف فيلتر گير کرده‌اند، از فیلتر جدا شوند.

توانایی فیلتر برای جمع آوری ذرات و عمل تصفيه هوا به طور عمده ناشي از پدیده‌های فیزیکی و مکانیکی زير است:

1-    اثر گيراندازي : Straining effect ذرات بزرگ حين عبور از منافذ کوچک صافي، متوقف مي‌شوند و ذرات کوچکتر عبور مي‌کنند.

 اثر گيراندازي

 اثر گيراندازي

2-    اثر جدايي : Interception effect  (جلو گیری و جداسازي)  ذرات کوچک هوا در حين عبور از الياف فيلتر با بدنة آنها تماس پيدا مي‌کنند و جذب مي‌شوند. هر چه منافذ عبوري کوچکتر باشند امکان تماس ذرات و در نتيجه جذب آنها بيشتر است.

اثر جدايي 

 3-    اثر اينرسي : Inertia effect ذرات بزرگ در حين حرکت داراي نيروي اينرسي بيشتري هستند. اين ذرات هنگام عبور هوا از منافذ فيلتر، ازمسير چرخش يافته هوا پيروي ننموده و مستقيماً به الياف فيلتر برخورد مي‌نمايند و متوقف مي‌شوند. در اين حالت اگر سرعت هوا بيشتر و ذرات بزرگتر باشند، تصفيه ذرات ناشي از اثر اينرسي بيشتر مي‌شود.

 اثر اينرسي

4-    اثر پراکندگي : Diffusion effect ذرات کوچک (کوچکتر از يک ميکرون) و سبک کاملاً از مسير جريان هوا پيروي نمي‌کنند و حرکتي مغشوش و نا منظم دارند. حين عبور جريان هوا از منافذ، بعضي از اين ذرات مسير جداگانه‌اي را طي کرده و به بدنه الياف فيلتر برخورد مي‌کنند. هرچه سرعت جريان هوا کمتر و منافذ کوچکتر شود امکان توقف ذرات ناشي از اين اثر افزايش مي‌يابد. این اثر با کاهش سرعت عبور جريان هوا بين مواد فيلتر، الياف نازکتر و زماني که تعداد الياف با تراکم بافت بيشتر باشد،  افزایش می‌يابد.

 اثر پراکندگي

 5-    اثر الکترواستاتیک: اثرات الکترواستاتیک بین الیاف فيلتر و ذرات نیز می تواند حائز اهمیت باشد، به ویژه برای الیاف پلیمری مصنوعی که در ابتدا می تواند به صورت الکترواستاتیکی بسیار شارژ شده باشد.

اثرات الکترواستاتیک به شارژ بين الیاف و ذرات بستگی دارد. این اثر با کاهش سرعت بين مواد فیلتر با قطر الياف کوچکتر افزایش می‌يابد. همچنين زمانی که تعداد بيشتري از الیاف با تراکم فیبر زياد وجود داشته باشد، افزایش مي‌يابد. شارژ الکترواستاتیک را مشکل بتوان  کنترل کرد و در نتيجه راندمان  در فيلتر نو متفاوت خواهد بود. در شرایط بهره‌برداري واقعی، اين اثر خنثی شده است. به علاوه در سطح شارژ اولیه، افت در راندمان و نهایتاً  به نوع گرد و غبار بستگی خواهد داشت. در محیط های شهری که انتشار گازهای خروجی از اگزوز وسايل نقليه وجود دارد، اين خاصيت در مواد فیلتر به سرعت خنثی شده و تنها مکانیزم های مکانیکی فیلتر باقی خواهد ماند.

اثر الکترواستاتیک می تواند با ترکیب عوامل مکانیکی در مکانیزم فیلترینگ افزايش يابد.

 اثر الکترواستاتیک

 تصوير ميکروسکوپي از يک فيلتر

در اين فيلتر جذب ذرات در فضای باز بين الياف فیلتر. (فاصله بین الیاف) که به طور معمول بسیار بزرگتر از اندازه ذرات است. به طور عمده در اثر پراکندگي و جدايي صورت گرفته است.

 

راندمان جذب ذرات

 از مجموعه عملکرد مکانیسم های مختلف فیلتراسیون، راندمان کل فیلتر بدست مي‌آيد ، بديهي است که فرض کنیم که راندمان دارای یک مقدار حداقل است. دو اثر جدايي و اينرسي با بزرگتر شدن اندازه ذرات افزایش در حاليکه اثر پراکندگي کاهش می یابد. بنابراین بايد اندازه ذراتي که باید فيلتر شوند مشخص باشد. درحاليکه تشخيص نوع ذراتي که به طرف فيلتر مي‌روند و جذب آن مي‌شوند، غير ممکن و يا خيلي مشکل است. شکل زير  راندمان کل و هر يک از مکانیسم‌های تصفیه در یک فیلتر را  نشان می دهد. این منحني نشان می دهد که منحنی بازده جمع‌آوری ذرات در محدوده‌ي 1/0 میکرون تا 3/0  میکرون حداقل است.

راندمان پايين بستگی به سرعت ذرات و مواد استفاده شده در فيلتر دارد. در سرعت پایین اثر پراکندگي افزایش می‌يابد و راندمان حداقل به سمت ذرات بزرگترحرکت مي‌کند.

 منحني راندمان بر حسب اندازه ذرات در يک فيلتر

منحني راندمان بر حسب اندازه ذرات در يک فيلتر

 

منحني راندمان در چند نمونه فيلتر 

منحني راندمان در چند نمونه فيلتر

+ نوشته شده در  یکشنبه هشتم بهمن 1391ساعت 11:46  توسط منصور مصدق فر | 

آلودگي هوا

آلودگي هوا عبارت است از وجود يک يا چند آلوده کننده مانند گرد و غبار، سموم، گازها، پودر، بو، دود و بخارهاي موجود در هواي آزاد با کميت‌ها، ويژگي‌ها و زمان ايستايي متفاوت که براي زندگي انسان، حيوان و گياه خطرناک و براي محصولات و اموال مضر باشد، و يا به طور غيرقابل قبولي مخل استفاده‌ي راحت از زندگي و اموال شود. اين تعريف جامع از آلودگي هوا ، تصويري گويا از آلودگي را بدست مي‌دهد.

هوا ضروري‌ترين ماده براي ادامه حيات موجود زنده است. در هوا به طور معمول ترکيباتي مانند CO, SO2, O3 , NO2  و NH3 وجود دارد. درصد گازهاي موجود در هوا شامل 78 درصد ازت ، 19 درصد‌اكسيژن و به ترتيب 2- 1 و 3/0 درصد بخار آب، آرگون و دي‌اكسيد كربن و همچنين حدود 18 پي‌پي‌ام، گاز نئون، 5 پي‌پي‌ام هليوم، 1/5 پي‌پي‌ام متان و مجموعا 5/0 پي‌پي‌ام دي‌اكسيد ازت، هيدورژن و گزنون است. به طور كلي از آلوده‌كننده‌هاي مهم هوا مي توان "مونواكسيد كربن" ،" اكسيدهاي گوگرد"، "اكسيدهاي ازت"، "اكسيدكننده‌هاي فتوشيميايي"، "هيدروكربورها"، ذرات معلق در هوا و مواد راديو اكتيو را نام برد. در مناطق صنعتي ميزان آلودگي‌ها افزايش مي‌يابد.

مطابق آمار 70 درصد آلودگي موجود از طريق وسايل نقليه موتوري به شهر تزريق مي‌شود. که شامل هيدروكربورهاي نسوخته، سرب، منواکسيد کربن، ذرات معلق و دود است. صنايع نيز دو نوع آلودگي دارند، آلودگي‌هاي ناشي از فرآيند توليد مثل کارخانه‌هاي گچ، سيمان و فولاد که در محيط خود ذرات بي‌شمار ايجاد مي‌کنند و آلودگي‌هاي ناشي از مصرف نادرست سوخت يعني احتراق ناقص مانند کارخانه‌هاي شيشه پزي و اسفالت پزي، آجرپزي و نيروگاه‌ها و همچنين دستگاه‌هاي گرمايش مناطق مسکوني

مطالعات انجام شده بر روي ذرات جوی نشان می دهد که ذرات از دو بخش جداگانه، يعني بخشي ریز و لطيف و بخشي زمخت و درشت  تشکيل شده‌اند. ذرات درشت شامل ذرات μm ۲/۵  و بزرگتر و از گرد و غبار طبیعی که در اثر باد، فرسایش خاک، گیاهان، آتشفشان ها، و غیره بوجود آمده‌اند. و بخش ديگر، ذرات ريز کوچکتر از μm  ۲/۵،   ناشي از فعالیت های انسانی که از انتشار محصولات احتراق صنايع، خودروها  و فرآیندهای دیگر بوجود مي‌آيند.

نانوذرات، ذرات ريزي‌اند که در حد  نانومتر اندازه گیری مي‌شوند. و براي ذراتي که حداقل یکی از ابعاد آن کمتر از 100 نانومتر است، تعریف شده است. (یک نانومتر معادل یک هزارم يک میکرون و یا یک میلیونیوم یک میلی متر).  1 میکرون = 1000nm.

ذرات فوق العاده ریز (UFP) معمولا به عنوان ذرات با قطر آئرودینامیک کمتر از μm ۰/۱ تعریف شده است.

توزیع گرد و غبار در جو برحسب اندازه 

توزیع گرد و غبار در جو برحسب اندازه

از بيان اين نکات نمي‌شود گذشت

يک انسان به وزن 68 کيلوگرم روزانه 5/1 کيلوگرم غذا و 65/22 کيلوگرم هوا نياز دارد. يعني 15 تا بيست برابر وزن غذا، هوا مصرف ميکنيم ولي آيا به‌رغم اين نياز، آن اهميتي که براي به دست آوردن غذا قائل‌ايم براي هوا که به آساني در دسترس است اهميت قائل هستيم.

طبق آمار سازمان بهداشت جهاني، وجود گازهاي آلاينده در هواي دم، منجر به افزايش مرگ و مير به ميزان بيش از 500 هزار نفر در هر سال، در سراسر جهان مي‌شود كه در اين راستا گزارشي در خصوص بسياري از اختلالات فيزيولوژيك، بيوشيميايي و جهش مولكولي ناشي از تماس با اين مواد وجود ندارد.

براساس آمارهاي وزارت بهداشت ميزان مرگ و مير سالانه شهروندان تهراني براثر آلودگي هوا بيش از 7 هزار نفر است كه از اين تعداد 4 هزار نفر بر اثر بيماريهاي ناشي از ذرات معلق در هوا و 3 هزار و 300 نفر براثر سرطان هاي ناشي از آلودگي هوا جان خود را از دست مي‌دهند.آمارها نشان مي‌دهد كه هر ساله براثر آلودگي هوا از هر 100 هزار نفر 62 نفر به بيماري هاي قلبي و تنفسي و 52 نفر نيز به سرطان مبتلا مي‌شوند كه به هيچ وجه مطلوب نيست.

 به گزارش سازمان جهاني بهداشت (WHO) سيگار نه تنها براي سيگاري‌ها بلكه براي افرادي هم كه سيگاري نيستند، اما در معرض دود سيگار ديگران قرار مي‌گيرند بسيار خطرناك است .براساس آمار اين سازمان، سالانه نزديك به 200 هزار نفر بر اثر عواقب دود سيگار در محل كار جان مي‌بازند. مونواكسيد كربن، گاز خطرناكي است كه مانع انتقال اكسيژن به خون مي‌شود. اين گاز ازسوخت خودروهاي بنزيني يا هنگام مصرف دخانيات توليد مي‌شود. در اروپا قانوني به اجرا گذاشته شده كه ميزان مونواكسيد كربن توليد شده توسط خودروها را محدود مي‌كند. در مقايسه با اين قانون، يك فرد سيگاري كه در روز 5 نخ سيگار مي‌كشد، به نسبت، مونواكسيد كربن بيشتري از يك خودرو توليد مي‌كند.

حال که به ماهيت ذرات معلق در هوا و آلودگي پي برديم، ببينيم چگونه مي‌توانيم هوا و يا محيط مورد نظر خود را عاري از آلودگي نماييم.

+ نوشته شده در  یکشنبه هشتم بهمن 1391ساعت 11:15  توسط منصور مصدق فر | 

اندازه گيري ابعاد ذره

ذره را مي‌توان از لحاظ خصوصيات فيزيکي همچون اندازه، شکل و سختي تقسيم بندي کرد. براي اندازه‌گيري ابعاد ذره يا مشاهدة شکل آن اغلب نياز به روشهاي ذره بيني دقيق مي‌باشد. براي سنجش اندازة ذره، چهار راه وجود دارد. حجم ذره، سطح مقطع ذره، بزرگترين طول ذره و اندازه بُعد از ذرات که در يک جهت مشخص قرار گرفته‌اند.

در مورد اکسيژن مايع، سوخت،‌محلولهاي بدون يون و ديگر سيالات، اندازه‌گيري حجم ذره کاربرد دارد. در اين موارد، اندازه‌گيري سطح مقطع ذره نيز مي‌تواند جايگزين حجم گردد. در مواردي که سرعت در اندازه ذره مؤثر است، اندازه طولي که در جهت سرعت ذرات است ثبت مي‌شود. در اين موارد بايد ميانگين ارقام به دست آمده، ملاک قرار گيرد. در موارد ديگر اندازه طول ذره کاربرد دارد.

براي اندازه گيري تعداد ذرات دو روش وجود دارد: يا تعداد ذرات از يک گروه خاص ( از نظر انداره يا جنس ) را مشخص کرد و يا تعداد ذرات در يک واحد حجم را اندازه گرفت. در فعاليت‌هاي شيميايي روش اول بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مثل تعداد ذرات اکسيژن در حجم معيني از هوا، يا تعداد بلورهاي نمک در يک مخلوط از نمک و سيليسيم. در اتاق تميز روش دوم که اندازه‌گيري تعداد ذرات در حجم معيني از هواست کاربرد دارد. در مرحله بعد مي‌توان تعداد ذرات در اندازه‌هاي خاص و مورد نظر را تفکيک کرد.

دستگاه ذره شمار که براي اين کار مورد استفاده قرار مي‌گيرد حجم معيني از هواي مورد آزمايش را مي‌بلعد و سپس تجزيه کنندة آن ذرات در ابعاد مختلف را تفکيک و شمارش مي‌کند.

واحد اندازه گيري ذرات ميکرون (µ) است. طبق برآورد هاي انجام شده هوا معمولي اطراف ما بین  107 تا 1011 ذره در هر متر مکعب وجود دارد. قطر اين ذرات از 001/0 تا 1000 ميکرون است. ذرات بزرگتر از اين معمولاً ناپايدارند و شکسته مي‌شوند. باران معمولي ذره‌ي 1000 ميکروني است. ذرات کمتر از 001/0 ميکرون و کوچکتر معمولاً اندازه‌گيري نمي‌شوند. در محيط‌هاي تميز ذرات 5/0 ميکرونبه بالا قابل کنترل هستند.

 محدوده اندازه ذرات

اين مقادير از جدول زير استخراج شده است

جدول خواص ذرات مختلف 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و نهم آذر 1391ساعت 13:30  توسط منصور مصدق فر | 

هوا و آلودگي‌هاي آن

 آيا به هنگام روز به نور خورشيدي که از يک روزنه وارد اتاق نسبتاً تاريکي شده است برخورد کرده‌ايد. مخروطي نوراني حاوي ذرات و غبار در ابعاد و اشکال مختلف مشاهده مي‌شود. در حالي که در کنار آن محيط ذرات به چشم نمي‌آيد. اين ذرات از جنسها و شکلها، رنگها و حالتهاي مختلفي هستند. و لذا تعاريف زير براي تشخيص آنها از يکديگر بيان مي‌گردد.

غبار: (Dust) ذرات جامدي که به طور نامشخص و عام، در هوا يا گازهاي ديگر معلق‌اند. ذرات غبار تحت اثر وزن خود تمايل به رسوب و نشت دارند.

مه: (Fog) ذرات قابل رويت مايع که در هوا معلق است. تشکيل مه، ناشي از تجمع ذرات مايع است.

ميست: (Mist) اصطلاحي که به ذرات بزرگ مايع با پراکندگي کم غلظت اطلاق مي‌شود. مثل پاشيده شدن آب در هوا که شبيه پودر مي‌شود.

دود: (Fume) ذرات کوچکي که از احتراق ناقص حاصل مي‌شود و حاوي کربن است.

بخار: (Vapour) حالت گازي موادي که به صورت عادي مايع يا جامد هستند. مثل بخار آب يا بخار آهن مذاب.

ذره: (Particle) جزء کوچک مجزا از تودة يک مادة جامد يا مايع را ذره مي‌گويند. اندازة اين جزء بايد حداقل برابر يک مولکول ( به قطر تقريبي 0002/0 ميکرون) و حداکثر 500 ميکرون باشد.

در فضاي موجود، ذرات بي‌شماري در حال حرکت‌اند. اين ذرات از نظر جنس، رنگ، بو، اندازه و خصوصيات ديگر، تفاوت دارند. آنها دايماً به هم برخوردکرده، گاهي شکسته مي‌شوند و ذرات ريزتري را ايجاد مي‌کند و گاه يکديگر را جذب کرده و به ذرات بزرگتر و سنگين‌تري تبديل مي‌شوند.

بين ذرات معلق در هوا، انرژي‌هاي الکتريکي، جنبشي و حرارتي وجود دارد که هريک از اينها مي‌تواند آثاري در ذرات حاصل به وجود بياورد.

تفاوت در انرژي الکتريکي ذرات، موجب آثار الکترواستاتيکي مي‌شود و قابليت تجمع ذرات در اندازه‌هاي مختلف را افزايش مي‌دهد. ذرات بزرگتر روي سطوح مي‌نشينند و نيروي چسبندگي ايجادمي‌کنند. اين ذرات وقتي آغشته به روغن نيز باشند، نيروي چسبندگي افزايش مي‌يابد و به صورت يک جداره از ذرات، سطح قطعات را مي‌پوشاند و به مرور خود يک سطح جديدي را تشکيل مي‌دهند.

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و نهم آذر 1391ساعت 13:26  توسط منصور مصدق فر | 

درجه و ميزان تميزي بر اساس چه معياري است

معرف درجه تميزي، تعداد ذرات به بُعد معين و حجم مشخصي از فضاست. در اغلب استانداردها ذرة 5/0 ميکروني را معيار اصلي بُعد ذره قرار داده اند. در استاندارد فدرال 209B- تعداد ذرات بزرگتر و يا مساوي ذره 5/0 ميکرون در يک فوت مکعب اتاق، معرف درجه تميزي است. اگر تعداد اين ذرات تا 100 باشد، درجه تميزي اتاق 100 (5/3 در ليتر)،  است. اگر تعداد ذرات بين 100 تا 1000 باشد، درجه تميزي 1000 ، (35 در ليتر)، بين 1000 تا 10000 ، درجه تميزي 10000، (350 در ليتر)،  بين 10000 تا 100000، درجه تميزي 100000 (3500 در ليتر)،  است. و اگر تعداد اين ذرات بيش از 100000 باشد محيط کنترل شده ناميده مي‌شود. در اين محيط حد بالايي از تعداد ذرات تعريف نشده است ولي بايد از محيط معمولي تميزتر باشد.

درجات تميزي هوا بر اساس استاندار فدرال B-209 آمريکا

درجات تميزي هوا بر اساس استاندار فدرال B-209 آمريکا

منحني توزيع اندازه ذرات

منحني توزيع اندازه ذرات

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در فرانسه استاندار افنر، (AFNOR NFX44-101 Association Francaise de normalization)  سه درجه تميزي را معرفي کرده است.

درجه

تعداد ذرات در متر مکعب

بزرگتر از 5/0 ميکرون

بزرگتر از 5 ميکرون

4000

400000

4000000

4000

400000

4000000

25

2500

25000

انجمن مهندسين آلمان در استاندارد VDI 2083 ( Verein deutscher ) چهار درجه تميزي را معرفي کرده است.

درجه

تعداد ذرات در متر مکعب

بزرگتر از 1 ميکرون

بزرگتر از 5/0 ميکرون

3

4

5

6

103

104

105

106

103 × 4

104 × 4

105 × 4

106 × 4

 

 

استاندارد شماره 5295 انگلستان 4 درجه تميزي را معرفي نموده است.

 استاندارد شماره 5295 انگلستان 

براي آشنايي بيشتر با درجه تميزي هوا، استاندارد شماره ۵۲۹۵ انگلستان را مطالعه نماييد.

منبع این قسمت: طراحی اتاق تمیز - از ابوالقاسم زارع شحنه

 

+ نوشته شده در  شنبه بیست و نهم مهر 1391ساعت 14:59  توسط منصور مصدق فر | 

اثرات ذرات معلق هوا  و گرد و غبار بر روی قدرت تولیدی توربین گاز

امروزه آگـاهی در رابـطه با بهبـود سیستـم پـاكسـازی و تصفیه هـوای ورودی بـه توربین گـاز (Turbine air Filteration) رشد فزایندهای یافته است. به طور ساده می‌توان گفت كه فیلتر و تمیز كردن هوای ورودی به كمپرسور، نقش بسیار مـهمی در عمـلكرد توربینهای گازی ایفا می‌كند. هنگامی كه هوای ورودی به كمپرسور كاملاً تصفیه و پاك باشد، كمك زیادی به تولید برق باراندمان بالا، كرده و برای شرایط ارایه شده هر قدر هوا تمیزتر باشد، قدرت تولیدی گاز بیشتر خواهد بود. سه مشكل اساسی و مهم كه هوای كثیف میتواند برای توربینهای گاز به وجود آورد عبارتند از:

ساییدگی (Erosion) پره‌ها،

كثیف شدن (Fouling) كمپرسور و گرفتگی راهگاه‌های خنك كنندگی در پره‌ها.

ايجاد صدمات و خسارات مالی به قسمتهای دوار مخصوصاً پره‌های توربین، نشست ذرات بر روي پره‌هاي كمپرسور باعث اختلال در جريان هوا، و نهايتاً منجر به سرج و استال مي‌گردد.

شرایط فوق باعث می‌شود كه راندمان توربین گاز، كاهش یابد كه نتیجه آن كاهش تولید برق و در انتها كاهش سود نیروگاه را در بر خواهد داشت.

قبل از ورود به مبحث فيلتراسيون هواي ورودي توربين گاز به بررسي صنعت محيط‌هاي تميز و آلودگي‌هاي هوا و استانداردهاي تعريف شده براي محيط‌هاي تميز مي‌پردازيم.

 محیط تمیز

محيطي که از نظر شرايط فيزيکي مانند دما، رطوبت نسبي، صدا، نور و خصوصاً ميزان آلودگي تحت کنترل قرار گيرد، محيط يا اتاق تميز نام دارد.

آلودگي‌هاي داخل محيط يا از نوع ذرات غبار هوا ويا از نوع ميکروبها و يا از هر دو مي‌باشد. در محيط‌هاي صنعتي آلودگي‌هاي ميکروبي نقش مخرب ندارند و تمهيداتي جهت زدودن آنها صورت نمي‌گيرد. ولي در محيط‌هاي پزشکي و دارويي به دليل نقش تخريبي آلودگي‌هاي ميکروبي، محيط و ابزار و وسايل بايد کاملاً پاک باشند.

در پزشکي اثر مخرب آلودگي‌ در اتاق عمل، به مرور زمان آشکار شد تا اينکه در حدود سال 1800 ميلادي، جديدترين اتاق‌هاي عمل ساخته شد.

آلودگي ناشي از ذرات غبار در صنعت نيز با رشد صنعت، اثر مخرب خود را آشکار کرد. در اتصال دو قطعه فلزي با پيچ و مهره بزرگ يا با جوش قوس الکتريکي، توجهي به آلودگي نمي‌شود ولي وقتي يک عقربه به قطر 2/0 ميليمتر از جنس طلا، روي  يک پتاسيومتر با سيم پلاتيني به قطر 15/0 ميليمتر حرکت مي‌کند و بايد اتصال الکتريکي با جريان ضعيف ( چند ميلي آمپر ) را برقرار کند، وجود ذرات غبار هوا در ناحيه اتصال، موجب قطع مدار مي‌گردد و اثر تخريبي آلودگي نمايان مي‌شود.

در صنعت، از وقتي که ساخت هواپيما و وسايل کنترلي آن آغاز شد، نياز به فضاي تميز آشکار شد. صنعت اتاق تميز در حوالي جنگ اول جهاني متولد شد. ساخت بولبيرينگهاي کوچک و چرخدنده‌هاي ظريف که جزو قطعات اولين هواپيماها بودند، در اتاق تميز انجام گرفت. با رشد صنايع نظامي از قبيل هواپيماهاي جنگي، موشک، هليکوپتر و سپس صنايه هسته‌اي، اتاق تميز نيز رشد و بهبود يافت، به طوري که پيش از جنگ دوم جهاني در امريکا، اتاق تميز نظامي ساخته شد.

فيلترها يا صافي‌ها نيز تاريخچه‌اي مشابه از نظر رشد دارند به طوري که نوعي صافي با بازده بالا در سال 1950 عرضه شد و راه را براي رشد صنعت اتاق تميز و تصفيه هوا باز نمود.

در ايران استفاده از اتاقهاي تميز پزشکي و دارويي مربوط به سالهاي قبل از 1350 شمسي است. تا قبل از آغاز جنگ ايران و عراق در سال1359  چند نمونه اتاق تميز صنعتي توسط شرکتهاي خارجي ساخته شده بود. از اين سال به بعد رشد صنايع نظامي و صنايع ظريف ديگر موجب گرديد تا ايران در اين راه قدم بردارد و اولين اتاق تميز صنعتي در سال 1367 با تمام مراحل طراحي و ساخت در ايران مورد بهره برداري قرار گرفت.

منبع بعضی از مطالب این قسمت: طراحی اتاق تمیز - از ابوالقاسم زارع شحنه 

+ نوشته شده در  شنبه بیست و نهم مهر 1391ساعت 14:43  توسط منصور مصدق فر | 
 
صفحه نخست
پروفایل مدیر وبلاگ
پست الکترونیک
آرشیو
عناوین مطالب وبلاگ
درباره وبلاگ
منصور مصدق فر فارغ‌التحصيل دانشگاه خواجه نصيرالدين طوسي در رشته قدرت، در سال 1364
داراي 26 سال سابقه کار در صنعت برق که 22 سال آن در نيروگاه گازي بوده است.
تصميم گرفته‌ام حاصل تجربيات، دانش و داشته‌هاي خود را به دانشجويان و مشتاقان دانش فني توربين گاز و برق تقديم کنم. شما هم اگر تمايل داريد مرا در اين راه ياري رسانيد.

نوشته های پیشین
بهمن 1392
آبان 1392
بهمن 1391
آذر 1391
مهر 1391
تیر 1391
خرداد 1391
اردیبهشت 1391
فروردین 1391
اسفند 1390
بهمن 1390
آرشیو موضوعی
مقدمه
تاریخچه توربین گاز
تاریخچه وقايع کليدی در توسعه توربين گاز
کاربرد و مزايا و معايب توربين گاز
پيشرفت هاي فني توربین گاز
Gas Turbine توربين گاز
توربين گاز چگونه کار مي‌کند
ادامه توربين گاز چگونه کار مي‌کند
اجزای تشکيل دهنده توربين گاز
قوانين حرکت نيوتن
قوانين ترموديناميك
قانون بول
قانون شارل
چرخه توربين گازي Gas Turbine Cycle
چرخه توربين گازي ـ چرخه کارنو (Carnot)
چرخه توربين گازي ـ چرخه ايده‌آل برايتون
ساختمان و اجزای تشکيل دهنده توربين گازي
بدنه‌ي توربين گاز
ورودي هوا
اثرات ذرات معلق هوا وگرد و غبار بر روی قدرت توربين
درجه و ميزان تميزي بر اساس چه معياري است
هوا و آلودگي‌هاي آن
اندازه گيري ابعاد ذره
آلودگي هوا
تصفيه هوا
انواع مختلف فیلتر
سامانه فيلتراسيون هواي ورودي توربين گاز
کمپرسور (Compressor)
برچسب‌ها
طرز کار توربين گاز (1)
اساس كاركرد توربين هاي گازي (1)
مقايسه توربين گاز با موتورهاي پيستوني چهار زمانه (1)
پیوندها
خانه ● آپلود سنتر رایگان اوری
 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM