process - utility2

מערכות שירותים

מגדלי קרור1.

מערכות אויר דחוס2.

דוודי קיטור3.

(Chillerמצננים )4.

מגדלי קירור

תפקיד מגדלי הקירור להעביר חום לאטמוספרה ממי הקירור החמים.

מטרה זו מתבצעת בעזרת תהליך טבעי של איוד שמתרחש כאשר מים חמים ואויר באים במגע ישיר במגדל הקירור

מגדלי קירור – המשך......


( מגדלי קירור בהסעה טבעיתNatural draft)מגדלי קרור בהסעה טבעית בנויים

מארובות בטון גדולות.

המים החמים מגיעים לגובה של כמחצית מגובה הארובה משם הם מוזרמים כלפי מטה מכח

הגרביטציה על גבי קונסטרוקצייה

להגדלת שטח המגע עם האויר


מגדלי קרור מסוג זה נמצאים בעיקר בתחנות כח.

יתרונות:צריכת חשמל נמוכה -אחזקה שוטפת-

חסרונות:שטח גדול -אחזקה מסובכת-מיושנים-בשל גודלם מתאימים לשימוש רק במערכות מים גדולות -

מאד.


(Mechanical draft מגדלי קירור בהסעה מכנית )שימוש במאווררים גדולים על מנת להזרים אויר במגע עם מי

הקירור החמים.

המים מוזרמים כלפי מטה דרך מילוי

להגדלת שטח מעבר החום.


מגדלי קירור מיכניים מתוכננים בשתי שיטות עיקריות מגדלי קירורForced draft

המאוורר ממוקם בבסיס המגדל.יתרונות – תנודות ורעשים ברמה נמוכה

מגדלי קירורInduced draftהמאוורר ממוקם בראש המגדל.

Counterמגדלי קירור בשתי השיטות ניתן לקבל בתכנון של flow או בתכנון של Cross flow.


( זרימה נגדיתCounter flow)

תנועת האויר כלפי מעלה )אנכית( דרך המילוי נגד זרימת המים כלפי מטה.

פיזור המים דרך מפזרי מים בלחץ


יתרונותיעילות-

חסרונותהוצאה ראשונית גדולה )משאבות ומאווררים(-אחזקה )מפזרים(-צנרת-


( זרימה במקבילCross flow)

המים החמים מוזרמים על ידי כח הכבידה מלמעלה למטה דרך המילוי, זרימת האויר אופקית דרך המילוי.


יתרונות

מפל לחץ נמוךניתן להשתמש במאווררים בקוטר גבוה – הקטנת מספר -

התאים הדרושיםהוצאות תפעול נמוכות-מסוגל לטפל במערכות בהן כמות המים משתנה-

חסרונותבקרה מסובכת יותר-שטח מערך גדול-יעילות נמוכה יותר-


אז מתי נשתמש .........1Counter flow:

- ששטח המערך מוגבל- מערכת השאיבה מאפשרת

.2Cross flow:- משאבות קטנות

- הקטנת הוצאות ראשוניות והוצאות תפעול- מערכות בהן כמות המים משתנה

- שיקולי אחזקה


מי הקרור פועלים במערכת סגורה.

השלמת מים –

(V מכמות המים המסתחררת )1%איוד כ- 1.

ניקוז )הוצאת מלחים( – מספר המחזורים האפשרי תלוי 2.(BD)באיכות המים

Make Up = V + BD

Make up = 1.5 V) מחזורי ריכוז – )3-4מי רשת –

Make up = 10/9 V) מחזורי ריכוז )RO – 8-10מי


מערכות עזר:

מערכת כימיקלים 1.

סינון זרם צידי2.

מערכות אויר דחוס

מטרתה של מערכת אויר דחוס היא לספק אויר יבש ונקי ללא שמן בלחץ קבוע.

שימושי האויר -הפעלת מכונות1.אויר מכשירים2.ניקוי בלחץ3.

תהליך יצירת אויר דחוס משלב מדחס שלוקח אויר מהסביבה ודוחס אותו ללחץ הנדרש במערכת.

דרישות מאויר דחוס –(Dew pointיובש )-ניקיון )חלקיקים(-ללא שמן -

מערכות אויר דחוס – המשך....

מערכת אויר דחוסמדחסAfter cooler מיכל אוירהפרדת חלקיקיםייבושהפרדת שמןמערכת חלוקת אויר

מערכות אויר דחוס- המשך.....

הוא מכונה שמעלה לחץ גז ע"י הקטנת הנפח שלו. מדחס האויר הנדחס נלקח מהסביבה.

נפח האויר נמצא ביחס הפוך ללחץ )לפי משוואת הגזים האידיאלים(PV=nRT

ולכן נהוג להגדיר מדחס לפי הספיקה שלו בתנאים סטנדרטיים או נורמליים ולפי לחץ העבודה שלו. של מדחס מאפשרים יצירה של 1HPניתן להתייחס לכלל האצבע כי כל

4scfm 8 אויר דחוס בלחץ barg.

חוק צ'רלס – כאשר גז נדחס הטמפרטורה עולה

תהליך איזוטרמי – הגז נשאר בטמפרטורה קבועה במהלך תהליךהדחיסה.

האנרגיה מסולקת מהתהליך באותו הקצב בו היא נוצרת. ניתן להגיע לתהליך איזוטרמי על ידי שטח קירור אינסופי.

מערכות אויר דחוס- המשך..... תהליך אדיאבטי – אין מעבר חום אל או מהתהליך, האנרגיה

המסופקת על ידי המדחס הופכת לאנרגיה של הגז ומעלה את הלחץ והטמפרטורה שלו.

ניתן להגיע לתהליך אדיאבטי על ידי בידוד מושלם.

תהליך פוליטרופי – מניח כי חום יכול לעבור מהמערכת לסביבה אולהיפך וכי העבודה המבוצעת תגרום לעליית לחץ ועליית טמפרטורה.

מאחר ותהליך הדחיסה מייצר חום , המדחסים כוללים בתוכם מערכות קירור על מנת להפוך את התהליך פחות אדיאבטי ויותר איזוטרמי.


מדחס צנטריפוגלימדחס צנטריפוגלי משתמש באימפלר להגדלת מהירות הגז ,

אנרגיית המהירות מתורגמת ללחץ.

יתרונות : יעילות , נטולי שמן , עלויות אחזקה )מעט חלקים נעים(.

חסרונות:

אינם מתאימים למערכות בספיקות משתנות (Turn down.מתאימים למערכות גדולות ,)נמוך


(Reciprocatingמדחס דחייה חיובית בוכנתי )מדחס דחייה חיובית בוכנתי משתמש בבוכנה שהתנועה שלה גורמת

לדחיסת האויר.מדחסים בוכנתיים יהיו בדרך כלל בעלי כמה דרגות )דחיסה , קירור

וכך הלאה(

יתרונות : גבוהTurn down יעילות ,

חסרונות:

רועשים, עלות גבוהה, עלויות אחזקה גבוהות


מדחס בורגימדחס בורגי משתמש בשני ברגים המסתובבים בכיוונים שונים, בזמן הסיבוב נוצר מצב בו הנפח הפנוי בין הברגים קטן ולכן האוויר נדחס.

יתרונות :עלות ראשונית נמוכה , עלויות אחזקה נמוכות,

Turn downגבוה

חסרונות:

יעילות נמוכה


הגדרות וכללי אצבע –.ספיקת מדחס מגדירים בתנאים סטנדרטיים או נורמליים 8עבור מדחס המספק אויר דחוס בלחץ barg ניתן לקבוע

.HP 1 צורכים scfm 4כי כל


After coolerתהליך הדחיסה מלווה בהתחממות האויר הדחוס. מעל לטמפרטורת oC 10האויר היוצא מהמדחס יהיה בטמפרטורה של כ-

הסביבה.

המקרר הינו מחליף חום שימוקם בדרך כלל מייד לאחר המדחס.

מטרתו לקרר את האויר הדחוס ולעבות חלק מהלחות שנמצאת באויר.


מיכל אוירזהו מיכל שמשמש לאגירת אויר דחוס.

ניתן למקם אותו מייד אחרי המדחס )יתרון – הפרדת נוזלים נוספת( או לאחר ניקוי וייבוש האויר )אגירת אויר באיכות הנדרשת(.

המיכל יכול להיות אופקי או אנכי.נפח המיכל ייקבע לפי זמן הגיבוי שנדרש .

באם אין הנחייה אחרת ניתן להשתמש בחוקי אצבע מקובלים1 gal / scfm Air 0.1 * Q )litter/min(15 * Q )litter / sec(


חישוב זמן גיבוי-

הערה: כאשר מחשבים זמן גיבוי יש לזכור כי מלבד אגירה במיכל יש כמויות גדולות של אויר האגורות בצנרת החלוקה.

, כאשר המדחס לא יעבוד ניתן להגיע P1נניח כי המיכל עובד בלחץ של P2לירידת לחץ המערכת ללחץ

Q1 משקל האויר הכלוא במיכל לפי נפח המיכל וצפיפות האויר בלחץ – P1

Q2 משקל האויר הכלוא במיכל לפי נפח המיכל וצפיפות האויר בלחץ – P2

Q ספיקה משקלית של אויר הדרוש במערכת )לפי ספיקת המדחס – וצפיפות של אויר בתנאים סטנדרטיים

Q * 60(/Q2-Q1 )זמן הגיבוי )דקות( =


מייבש אויר מייבשRefrigeratedמוריד את טמפרטורת האויר מתחת

לנקודת הטל על ידי שימוש בסליל קירור. oC 2-3 של Dew pointמסוגל להוריד עד

בלבד מכיוון שמתחת לטמפרטורה זו המים המתעבים קופאים על גבי

סליל הקירור.


מייבש כימימשתמש בחומר כימי לספיגת המים שבאוויר, מסוגל להוריד את האוויר ל-

Dew point -עד ל( 70- נמוכים oC)

חסרונות- מחיר גבוה , דורש רענון של החומר הסופג, גודל.

מייבש מחומם – סליל חימום חשמלי שמחמם את החומר הכימי ומוציא ממנו את אדי המים

מייבש ללא חימום – חלק מהאוויר היבש משמש לרענון החומר הכימי


מסננים מסנני חלקיקים – ימוקמו בכניסת האויר למדחס

וביציאה מהמייבש הכימי.מסנני שמן – הוצאת השמן שבאויר מסנני פחם

נקודות חשובות לתכנון –

ניקוז אוטומטי

מדידת מפלי לחץ


מערכת חלוקת אוירתכנון נכון להפחתת מפל הלחץ)קביעת חומרי המבנה )ניקיון לעומת מחיר– מדידות

טמפרטורהלחץ

Dew point

דוודי קיטור

דוד קיטור הוא כלי סגור שבו מים מתחממים תחת לחץ ליצירת אדי מים – קיטור.

מקור החום הוא דלק )סולר , גז וכו.( , חשמל או תהליכי

חלקי מערכת דוד קיטור-מי הזנה לדודדוד קיטורארובה

אנו מבחינים בין שני סוגים של דוודים-דוד צינורות אשדוד צינורות מים

דוודי קיטור- המשך....

דוד צינורות אש

מקור החום )גזי שריפה( בתוךהצינורות בעוד שהמים נמצאים במעטפת.

יש אפשרות לדוד קיטור צינורות אש אופקי או אנכי.


דוד צינורות מים

מים זורמים בצינורות שמחוממים מבחוץ על ידי אש.

דודי צינורות מים משמשים בעיקר לייצור קיטור בלחץ גבוה מכיוון שהקיטור זורם בצינורות ולכן עובי הדופן של הצינורות

עולה במקום עובי הדופן של המיכל )משפיע פחות על מחיר הדוד(

דלק נשרף בתא השריפה ,יוצר גזי שריפה , המים המחוממים

עוברים למיכל הקיטור ,הקיטור הרווי יוצא מראש המיכל .


משחן קיטוררוב דודי הקיטור מייצרים קיטור רווי על ידי הרתחת המים.

משחן קיטור מרתיח את המים ליצירת קיטור רווי ובשלב נוסף מחמם את אדי הקיטור השחון מעבר לנקודת הרוויה.

קיטור שחון משמש למערכות בהן לא רוצים עיבוי מים בעת התקררות הקיטור.


בקרת הדודבקרת הדוד מיועדת לשפר את היעילות ולהוריד הוצאות

תפעול..ויסות עודף אויר על מנת להבטיח שריפה מלאה

בקרה על כמות הדלק הנכנס על ידי מדידת לחץ הקיטור.

מערכת הבקרה תדאג קודם להגדיל את האויר לדוד ורק אחר כך להגדיל

את הדלק.– בקרת מפלס

מפלס נמוך – צינורות הדוד עשויים להיחשף ולגרום להתחממות יתר.

מפלס גבוה – פגיעה בהפרדה של המים והקיטור. בגלל בעיה של הקצפה )בועות יוצרות קצף במים שבדוד( , בקרה זו

משולבת עם בקרת ספיקה –מדידת ספיקת הקיטור לעומת ספיקת מי ההזנה

לדוד


(BFWמי הזנה לדוד )לדוד מגיעים משני מקורות :לדוד מגיעים משני מקורות : מי הזנה

מי עיבוי הקיטור שנאספו במערכת מי העיבוימי השלמה

איכות מי ההזנה לדוד חשובה בגלל שתי סיבות עיקריות: .קורוזיה שנגרמת מנוכחות גזים מסיסים במי הדוד Scalingכתוצאה משקיעת מזהמים בצנרת הדוד


ישנן מספר מערכות המיועדות לטפל במי ההזנה לדוד

(Deaeratorדיארציה )עיקרון העבודה של הדיארטור מבוסס על שני חוקים –

חוק הנרי – מסיסות גז בתמיסה יורדת כשהלחץ החלקי שלו מעלהתמיסה יורד.

מסיסות גז בתמיסה יורדת עם עליית הטמפרטורה עד לטמפרטורתהרוויה


בדיארטור המים מרוססים למיכל כנגד קיטור , בצורה זו מתאפשר חימום מהיר של המים לטמפרטורת הרוויה.

כתוצאה, מסיסות הגזים יורדת.

והמים ללא הגזים מוזרמים מתחתית מיכל Vent הגזים מסולקים דרך ה- הדיארטור לדוד.


מערכת תוספים או קורוזיה הוא על ידי מערכת מינון תוספים Scalingטיפול נוסף למניעת

)כימיקלים(

טיפול מקדים במים )מי ההשלמה(מרכך להוצאת האבניתROמערכת ממברנות להוצאת זיהומים – מערכת החלפת יונים להוצאת מלחים

מיכל ישנה חשיבות לעבודה רציפה של דוד הקיטור ולכן נשתמש במיכל איחסון

משאבותמי ההזנה לדוד נמצאים קרוב לטמפרטורת הרתיחה ולכן יש להשתמש

במשאבות המותאמות לנוזל ברתיחה.


ארובהגזי השריפה ששימשו לחימום המים ויצירת הקיטור יוצאים מהדוד דרך

ארובה.

ארובה היא צינור המאפשר לגזי השריפה להתפזר באטמוספירה.

, אדי מים , חנקן ועודף חמצן מהשריפה CO2גזי השריפה יכילו בדרך כלל וכן זיהומים.

גובה הארובה מיועד לגרום לזיהומים להתפזר על פני שטח גדול יותר.

( או ארובה עם מושך Natural draftניתן לתכנן ארובה עם מושך טבעי )(.Mechanical draftמכני )

מושך – מושך הוא הבדל הלחץ המאפשר את זרימת הגז מהארובה לאטמוספירה.


מושך טבעי –

הגז בארובה חם יותר מהגז באטמוספרה, לפיכך צפיפותו קטנה יותר .עומד הגז בבסיס הארובה נמוך יותר מעומד הגז מחוץ לארובה.

הבדלי לחצים אלו הם המאפשרים זרימה של גז קר מהאטמוספרה אל בסיס הארובה לאזור השריפה , וזרימה של גז חם מאזור השריפה

לאטמוספרה.


מושך מכני –

מושך טבעי בעייתי לבקרה בגלל שינויים בנתוני הסביבה ובטמפרטורת השריפה ולכן כיום משתמשים בדרך כלל במושך מכני .

Induced draft שימוש בזרם קיטור בכיוון הזרימה של גזי השריפה -שמגדיל את מהירותם בארובה וע"י כך מגדיל את המושך הטבעי של

הארובה או שימוש במפוח שיונק את אדי השריפהForced draft הכנסת אויר מאולצת לתוך התנור )מפוח( דרך מחמם –

אויר מוקדם. השימוש במחמם אויר מוקדם משפר את יעילות הדוד.Balanced draft.שילוב בין שתי השיטות. מקובל בדוודים גדולים –

(Chillerמצננים )

מצנן הוא מכונה בה מסולק חום על ידי דחיסת אדים ומעבר פאזה או ספיגה עם מעגל קירור.

נוזלי הקירור העיקריים הם אמוניה ופראון.מצננים בתעשייה משמשים לקירור מים לטמפרטורות נמוכות.

COP )Coefficient of performance( COP = Q / W

Q החום שסופק על ידי המעבה )בערך מוחלט(- יכולת – (kWהקירור )

W( )המדחס( העבודה שבוצעה ע"י המערכת – kW) יותר גבוה המצנן יעיל יותר(COP)ככל שה-

3.5-4.8 של COPבמצננים תעשייתיים נהוגים ערכי

(- המשך....Chillerמצננים )

צינון בעזרת מדחסמדחסים מסוגים שונים )בוכנתי , צנטריפוגלי , בורגי וכו.(

נוזל הצינון נכנס למדחס כאדים רווים , המדחס מעלה לחץ וכתוצאה ישנה עליית טמפרטורה, מתקבלים אדים שחונים.

אדים אלו מעובים כנגד מי קרור או אויר קר , בשלב זה חום מסולק לסביבה.

נוזל הצינון כנוזל רווי מובזק, ההבזקה הינה אדיאבטית , מתקבל זרם דו פאזי בטמפ.

קרה. בשלב המאייד נוזל הצינון עובר מול הזרם החם , חום עובר מהזרם החם לנוזל

הצינון וגורם להתאיידותו.

גבוה.COPמאופיין ב-

מאפיין מערכות מיזוג אויר


צינון בעזרת ספיגהמקור האנרגיה הדרושה לתהליך הקירור הוא במקור חום שמחליף את

החשמל של המדחס )למשל מים חמים או חום מטורבינת גז לייצור חשמל(.

נוזל הקירור )בד"כ אמוניה( מתאייד ולוקח איתו חום.המערכת נמצאת בלחץ כך שהאמוניה נוזלית בטמפרטורת החדר.

מאייד – אמוניה נוזלית עם גז שיוריד את הלחץ החלקי של האמוניה , הורדת

טמפרטורת הרתיחה , האמוניה הופכת לגז.בזמן ההתאיידות האמוניה "לוקחת" את החום

ויוצרת את הקרור הדרוש.קבלת אמוניה נוזלית –

המסת התערובת במים )רק האמוניה מסיסה(הפרדת המים מהאמוניה ע"י חימום.

שימוש במעבה לקרור ועיבוי האמוניה החמה.תהליך זה נחשב ליעיל


פראון פראון הוא שם מסחרי של חברת Dupont לקבוצת חומרים

המשמשים כנוזלי קירור.

- הרכב כימי Chlorofluorocarbon

תופעת החור באוזון

– בעתידR-32 גז אינרטי שהרכבו הכימי הוא , CH2F2


סוגי פראונים נפוצים 11פראון -CClF 24 , נקודת איוד oC.

מתאים לעבודה בלחצים נמוכים 1995הייצור שלו הופסק בשנת

13פראון – CClF3 85.5-, נקודת איוד oC2010על פי אמנת מונטריאול ייצורו יופסק בשנת

23, 14פראון – CF4 , CHF3 מתאים לעבודה בטמפרטורות נמוכות , מולקולות מאד יציבות שגורמות

CO2ממולקולת 11700לאפקט החממה פי

22פראון – CHClF2 40.7- , נקודת איודoC יותר ידידותי , לסביבה אך עדיין פוגע באוזון.

process - utility2

Documents