با توجه به کاربرد گسترده بخار در زندگی روزمره و همچنین صنایع گوناگون بررسی. تاریخچه شکل گیری دیگ بخار و استفاده از بخار خالی از لطف نیست. از این رو در این پست به بررسی تاریخچه دیگ بخار و سیر تکامل آن پرداخته شده است.

تاریخچه دیگ بخار - دیگ بخار قدیمی - دیگ بخار دو کوره باستانی

تاریخچه دیگ بخار

ابتدایی ترین توصیفی که از دیگ بخار موجود است توسط هرو او آلکساندریا در قرن اول میلادی بوده. که ابزارهای مشابهی دیگ بخار را توصیف کرده است. پس از آن می توان ریشه پیدایش دیگ بخار را در اواخر قرن 17 میلادی با گسترش. دیگ های بخار kettle-type دانست. این دیگ های بخار از نوع آهنی بوده وبرای به جوش آوردن آب و تبدیل به بخار استفاده میشدند. در این روش آب بر روی محفظه آتش قرار گرفته و تبدیل به بخار می شد.

ماشین بخار

در سال ۱۶۹۸ توماس ساوری ماشین مشابه دیگ بخاررابه ثبت رساند که جهت پمپاژ آب از آن استفاده می‌شد. سپس در سال ۱۷۱۲ توماس نیوکومن نوع پیشرفته‌تری از آن ماشین را به ثبت رساند. البته ماشین ساخته شده توسط نیوکومن کارایی بشیار کمی داشته. و فقط جهت استخراج آب از معادن مورد استفاده قرار گرفته است.

پس از آن در سال 1764 جیمز وات اسکاتلندی در هنگام تعمیر این ماشین نیوکومن تصلاحاتی مهم و کارآمد بر روی این مشاین انجام داد. این اصلاحات آنچنان مهم بودند که علی رقم وجود نمونه های ماشین بخار در پیش از این، وات را به مخترع ماشین بخار در سال 1769 تبدیل نمود.

وات در سال 1781 با اختراع یک سری چرخ‌دنده حرکت تناوبی موتور را به حرکت دورانی تبدیل کرد. با استفاده از این ابزار بر موارد استفاده از موتور بخار به شکل چشمگیری افزوده شد. وات در سال ۱۷۸۲ ماشین دوطرفه را اختراع نمود.

قبل از اختراع ماشین بخار اگر چه از نیروی آب و باد برای به گردش درآوردن چرخ آسیاب‌ها استفاده می‌شود ولی منبع اصلی نیرو همواره عضلات انسان بود. استفاده از این عامل ظرفیت تولید صنعتی را به کلی محدود می‌کرد.

با اختراع ماشین بخار این محدودیت بر طرف شد. پس از آن انرژی بسیار زیادی برای تولید در دسترس بود و مرتباً نیز به میزان آن افزوده می‌شد. لذا می توان یکی از عوامل مهم در انقلاب صنعتی را اختراع ماشین بخار دانست.

دیگ بخار

تاریخچه بویلر - استفاده از دیگ بخار در لوکوموتیو ها

دیگ های قدیمی در مراحل آغاز بهره برداری تا فشار حدود 1bar تامین می نمودند که پاسخگوی نیازهای آن دوره بود ولی به علت تشکیل رسوب و لجن در کف دیگ که تنها قسمت تبادل حرارت آب با شعله بود، و با بروز این مشکل، دمای فلز به آرامی بلا رفته و موجب تغییر شکل و دفرمه شدن فلز کف و در نتیجه ایجاد خطر انفجار می شد.

از این رو طراحی دیگ های بخار بر اساس شکل آن ها اهمیت پیدا نمود. طرحي از ديگ استوانه اي در اوايل سالهاي 1800 به ثبت رسيد كه هدف آن تحمل فشار 200 bar بود. زیرا ظروف تحت فشار داخلي، تمايل دارند كه به حالت كروي درايند و بنابراين مكانهاي غير كروي ظروف، تحت تنش شديد قرار دارند. نزديكترين شكل عملي و ممكن ديگ هاي بخار، به خصوص اگر انتهاي ديگ ها گنبدي شكل باشد، استوانه است.

گامي هرچند كوتاه به دنبال دیگ بخار كورنيش تك كوره اي برداشته شد و  آن دیگ بخاربزرگتر دو كوره اي لانكاشير بود كه تحت امتياز FAIRBAIRN و HETHERINGTON در سال 1844 به ثبت رسيد كه تا اوايل دهه 1950 ميدان دار ديگ هاي صنعتي بود . احتمالا بيش از هزار عدد از اين بويلر بخار هنوز در انگلستان كار مي كنند، گرچه امروزه آنها را با نوع پرصرفه تر و چند لوله اي به نام ” ECONOMICS” جايگزين مي نمايند.

کوره های درونسوز

سرانجام همه ديگ هاي كشتيها را استوانه اي ساختند ولي به علت محدوديت وزن و اندازه، از آجر كاري و ساخت كانالهاي جانبي خودداري گرديد و از ديگهاي چند لوله اي و كوره هاي درون سوز- تا چهار كوره – استفاده شد.

گازهاي داغ كوره ها وارد محفظه هاي جداگانه اي با ديواره هاي لوله – ابي در عقب كوره مي گرديد و از آنجا با يك چرخش 180 درجه وارد يك سري لوله هاي با قطر حدود 75 mm مي شد. بعد از عبور از داخل اين لوله ها، گازها وارد دودكش قيفي شكل مي شدند . اين دیگهاي بخار  را ديگ هاي بخار دوكاناله مي ناميدند.

ابعاد، ديگ هاي سه كاناله ساخته شد كه در آن، گازها از طريق يك سري لوله هاي ديگر به قسمت عقب كوره برمي گشت. اين ديگ ها را ديگ هاي اسكاچ دريايي مي ناميدند كه از سالهاي 1850 تا پيدايش موتورهاي ديزل و جايگزيني آنها كاربرد داشتند..

قرن 19 میلادی

به تدريج ديگ هاي اسكاچ را در خشكي به كار بردند و چون محدوديت جا نبود از آجر كاري نيز استفاده شد و آنها را بلند تر ساختند. اين ديگ ها را در انگلستان به نام اقتصادي و در آمريكا هنوز به نام اسكاچ مي شناسند.

اين ديگ ها به علت ارزانتر، با صرفه تر و كوچكتر بودن از ديگهاي لانكاشير تا اوايل سالهاي 1930 با آن به رقابت پرداختند . ديگ هاي اسكاچ فوق ابتدا داري قسمتهاي عقبي عايق كاري شده بودند، ولي بعدها اين ديواره ها را با ديواره هاي لوله – آبي پوشاندند .

پس از آن شرکت ینکلن در سال 1935 طرح جدید ساخت دیگ های بخار 3 پاسه را به ثبت رساند، که مشکل اختلاف دمای زیاد صفحه و لوله ها را که تحت اختلاف شدید دمای زیاد قرار داشتند را از طریق ایجاد دو صفحه شبکیه جداگانه برای هر دو دسته از لوله ها بر طرف ساختند. این طرح سطوح عایق کاری شده در دیگ های عقب خشک را نیز تبدیل به سطوح مفید و جاذب حرارت نمود.

بهبود طراحی دیگ بخار

همزمان با نیاز به فشار های بالاتر بخار توسط صنایع، روند ساخت دیگ های بخار نیز تحولات بیشتری را تجربه نمود.

بدین جهت برای دستیابی به بازده حرارتی بشتر، نیاز به تبادل حرارتی بیشتری احساس می شد، در نتیجه سطوح در معرض حرارت با در نظر گرفتن تعداد زیادی لوله باریک که در آن ها گازهای گرم، جریان داشتند و اطراف آنها آب وجود دارد، افزایش یافتند. این دیگ ها با داشتن حجم کمتر راندمان مناسبی داشتند.

دیگ های بخار اولیه از ظروف سر بسته و از ورق های آهن که بر روی هم بر گرداننده و پرچ شده بودند و شامل اشکال مختلف کروی و یا مکعب بودند ساخته شدند. این ظروف بر روی دیوارهای آجر بر روی آتش قرار داده شده و در حقیقت برون سوز محسوب می شدند.

تاریخچه دیگ بخار

در مجموع می توان تاریخچه را بصورت زیر خلاصه نمود:

  • اواخر قرن 17: گسترش بویلرهای ظرفی که این روش یک طراحی ساده داشته و با قرار گیری آب بر روی آتش باعث تبدیل شدن به بخار می شد.
  • 1867: اختراع بویلرهای انتقال حرارتی که باعث هموار نمودن مسیر تولید بخار شدند. در این سال Steven Wilcox و George Babcock مخترعین این طرح بودند. این روش شامل لوله هایی درون لوله های آجری جهت تولید بخار بودند.
  • 1891: شرکت George Babcock و Steven Wilcox در نیویورک آمریکا تاسیس شد. این شرکت با تولید دیگ های بخار کوچک زغال سنگی که توسط دست به درون آن ریخته می شد شروع به کار نمودند. همچنین شرکت Stirling  در اوهایو یک شرکت بزرگ تاسیس شد.
  • 1917: شرکت های Wilcox و Babcock با شرکت Stirling ادغام شده و با نام H-Type بالغ بر 50000 پوند خار در ساعت تولید می نمودند.
  • 1912: دیگر شرکت ها جهت تولید بویلر در اواخر قرن 18 در مقیاس وچک شروع به تولید نمودند.
  • اوایل 1920: بویلر های tube and tile طراحی شدند. برخلاف طراحی بویلرها اصلی که نیاز به عایق بندی دیوارهای آتش نداشت در این روش با عایق بندی آن ها بازدهی افزایش پیدا کرد.
  • اواخر دهه 20 و اوایل دهه 30: اختراع لوله های flat studded با ساختار loose wall باعث افزایش ظرفیت تولید بخار شد.
  • اواخر دهه 50: گسترش membrane tube wall نیاز به استفاده از آتش درون جعبه آتش را حذف نمود. این روش باعث کاهش هزینه و سرعت بخشیدن به تولید بویلرها شد.
  • اواخر دهه 70: گسترش عظیم در بویلر های alternative-burning پدید آمد.

گردآوری: پدیده نوین بخار

5 پاسخ

تعقیب

  1. […] می شود. جهت آشنایی بیشتر با تاریخچه دیگ بخار به مقاله تاریخچه دیگ بخار مراجعه […]

  2. […] این دیگ ها به دلیل مزایای فراوانی که دارند از محبوبیت بالایی برخوردار بوده و بیشتر از دیگر دیگ های بخار تولید و مورد استفاده قرار می گیرد. این دیگ ها به مدت 80 سال بصورت مستمر مورد استفاده قرار گرفته اند. (تاریخچه دیگ بخار) […]

  3. […] باید از تمام شیر ها و قطعات بکار رفته در دیگ بخار اطلاعات کامل داشته […]

  4. […] توجهی و آسیب رسانی به بخش های مختلف دیگ بخار سبب انفجار بویلر شوند. از این رو استفاده از دستگاه هایی که می توانند […]

  5. […] دیگ بخار در صنایع نفتی، غذایی، دیگ بخار فایر تیوب، تاریخچه دیگ بخار و اجزاء تشکیل دهنده دیگ بخار پرداخته شده […]

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *