منذ ذلك الحين، لم تنجُ غلايات البخار فحسب، بل ازدهرت. لقد أصبحت جزءًا أساسيًا من العديد من مؤسساتنا الاجتماعية. يتم استخدام تكنولوجيا البخار في عدة مجالات بما في ذلك الزراعة، والخبز، والمشروبات، وإنتاج الأسمنت، وصناعة السيارات، وتوليد الكهرباء والعديد من المجالات الأخرى.

تسلط هذه الدليل المزيد من الضوء على بنية ووظيفة غلايات البخار، كما تميز بين أنواع غلايات البخار وتطبيقاتها المتنوعة.

كيف تعمل غلايات البخار؟

تختلف طريقة عمل غلاية البخار بشكل كبير حسب استخدامها. ومع ذلك، فإن النموذج مشابه في جميع أنواع غلايات البخار.

السبب وراء استخدام البخار هو معدل حركته العالي وقدرته على حمل كميات كبيرة من الطاقة. على عكس الماء، يتحرك البخار بسرعة ولا يحتاج إلى قوة دفع خارجية للتحرك من A إلى B داخل الأنبوب.

تعتبر الحرارة، والضغط، والماء، والوقود هي المكونات الأساسية في عملية التبخير. عند حدوث الاحتراق في فرن أو محرك احتراق، لا يمكن نقل الحرارة مباشرة إلى الوجهة المطلوبة. البخار وسيلة أكثر أمانًا لنقل الطاقة مقارنة بالنار المكشوفة أو المعدن الساخن. لذلك، من الشائع أن ترى البخار كحامل للطاقة.

إنه مشابه لـ ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات) الموجود في دورة الطاقة البشرية.

بدلاً من نقل الجلوكوز، وهو ركيزة غنية بالطاقة، يقوم بتفكيك الجلوكوز إلى جزيئات متعددة من ATP. يُعرف ATP بعملة الطاقة، التي تنقل الطاقة من خلية إلى أخرى.

مثل ATP، البخار يمكن نقله بسهولة وغير مستقر. أحيانًا، يتكثف البخار مرة أخرى إلى ماء. ويتم امتصاص جزيء الماء في مولد البخار. ثم يتم تحويله مرة أخرى إلى بخار.

غلاية البخار أو مولد البخار تختلف عن محرك البخار. إن مولد البخار هو جزء لا يتجزأ من محرك البخار، الذي يمكن أن يوجد في المركبات، والقطارات، ومحطات الطاقة.

تم تصميم الغلايات مع فرن أو صندوق نار. الصندوق النار هو الجزء من مولد البخار المسؤول عن حرق الوقود أو توليد طاقة الحرارة. تحت ضغط عالٍ، تتحول طاقة الحرارة الماء إلى بخار. الشوائب، والضغط، ودرجة الحرارة هي عوامل يمكن أن تؤثر على الوقت الذي يستغرقه الماء ليصبح بخارًا.

في إنتاج الكهرباء، يُستخدم البخار الساخن لدفع التوربين أو المولد الكهربائي. تُستخدم مولدات البخار الصغيرة في تعقيم المعدات. يمكن أيضًا المحافظة على درجة حرارة حمام السباحة باستخدام طاقة البخار.

أنواع غلايات البخار

تُصنف غلايات البخار بناءً على مستوى تقدمها التكنولوجي. لتحديد الأنسب بالنسبة لنشاطك التجاري، يجب إجراء مسح للغلايات. فيما يلي أنواع غلايات البخار:

غلاية أنبوب النار الأسطوانية

في القرن، أصبحت الأعمال الموسوعية لنموذج محرك الضغط العالي لجورج ليوبولد متاحة للعلماء وهواة العلوم. يُعتَقد أن المروّجين مثل جون بلاكي وأوليفر إيفانز تأثروا بأعمال ليوبولد بشكل مباشر أو غير مباشر.

كان إيفانز يميل إلى استخدام البخار القوي في محركات غير التكثيف. يتم دفع المكبس في هذا النموذج الجديد بشكل رئيسي بواسطة الطاقة البخارية، ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي بعد ذلك. وتكمن مزايا نموذج إيفانز في ثلاثة جوانب؛ يتطلب بخارًا أقل، وحجم المحرك مُخفّض، ويمكن استخدام محركات البخار في التركيبات الصغيرة والنقل.

هذا النموذج الجديد أطلق غلاية من الحديد المطاوع الأفقي الطويل مع أنبوب نار واحد في أحد النهايات. يقع الأنبوب النار عند شبكات النار، ويتبع تدفق الغاز قناة معاكسة وينقسم.
تقوم القناة المنقسمة بالمرور عبر فلنجة جانبية وتلتقي مجددًا عند غلاية محرك كولومبي.

استطاع إيفانز تركيب أعماله في محركات متحركة وثابتة. لتوفير المساحة والوزن، كان يُخصص للغلايات الخاصة بالمحركات المتحركة قناة عادم واحدة تربط الأنبوب النار بالمدخنة.

الغلاية الثانية من الأخير في هذه الفئة هي الغلاية الكورنية.

إنها أقوى وأكثر كفاءة من تلك التي تم مناقشتها سابقًا. تم تصميم الغلاية الكورنية في القرن بفضل ريتشارد تريفيثيك. يعمل نموذجها تحت ضغط 40-50 psi. كانت النماذج الأولى من الغلاية الكورنية نصف كروية بينما كانت النماذج الأحدث أسطوانية. كان لدى غلايات بخاره خزانات ماء أسطوانية بأبعاد 8.2 متر (26.9 قدم) طول و 2.1 متر (6.9 قدم) قطر.

كانت الغلايات ذات العودة الرائحة مرتبطة بشبكة نار واحدة في طرف واحد من أنبوب موحد بعرض 3 أقدام والذي تم وضعه طوليًا في الخزان. تُستخدم الغلاية الكورنية في محركات شبه محمولة ومحركات قاطرات.

غلاية لانكشاير هي تحسين للغلاية الكورنية. بدلاً من إيقاف الغلاية بالكامل عند تنظيف الفرن، كانت غلاية لانكشاير تحتوي على فرنَين في أنابيب منفصلة موضوعة معًا. وبالتالي يمكن لفرن واحد الاستمرار في خدمة الغلاية بينما يتم صيانة الآخر. من المهم أن نلاحظ أن غلاية لانكشاير هي أيضًا غلاية ثلاثية المرور.

الغلايات من نوع هايكوك وقمة العربة

تم تصميم النموذج الأول في القرن من قبل نيوكومين بينما صُمم النموذج الثاني من قبل جون سميتون. في نفس الوقت، تم تحديث نموذج سميتون في غلاية ثلاثية المرور بواسطة بولتون ووات.

كان محرك نيوكومين يبدو قريباً من وعاء كبير للخباز مثبت في أسفل أسطوانة الطاقة. وكان يعمل عن طريق إنتاج الطاقة من الفراغ الناتج عن التكثف البخاري. لتحقيق ذلك، يجب conditioning بمعدلات كبيرة وضغوط منخفضة حوالي 1 psi / 6.9 KPa.

كانت العيب في النموذج الأول هو أنه فقد الكثير من الطاقة بسبب تثبيته في الطوب الذي يسحب بعض الطاقة الحرارية. لقد قدم إعداد الفرن الذي يتضمن حرق كميات كبيرة من الفحم تحت وعاء مغطى، منطقة تسخين صغيرة فقط.

بفضل جون سميتون، تم تحويل طراز محرك نيوكومين إلى نموذج موفر للطاقة.

بدلاً من وعاء مكشوف قليلاً، استخدم نموذج جون سميتون نظام غاز يمر عبر فلنجة لتسخين الماء إلى بخار. زادت هذه النموذج الجديدة من سطح التسخين وتقليل كمية الحرارة المفقودة إلى الأعمال الطوبية وتنظيم الأوعية البعيدة. كانت فكرة بارزة استخدمها نيوتن هي تمديد مسار السائل الساخن من خلال استخدام متاهة حلزونية تحت الغلاية. استخدم الصناعيون في القرن الثامن عشر الغلايات المنخفضة الحمل عالميًا. الاسم، هايكوك، تم استقطابه من الشكل الدائري لبعض من الأقسام،

تم اختراع غلاية قمة العربة في القرن من قبل بولتون ووات. تعد هذه الغلاية ذات القمة العربة نموذجًا موسعًا بخطة مستطيلة. تُعرف غلاية قمة العربة حاليًا باسم الغلاية ثلاثية المرور. تحتوي هذه النموذج على فرن سفلي ومسار غاز يمر عبر فلنجة مركزية مربعة وينتهي في منطقة الغلاية.

من غير المعروف له، بدأ مارك سيغوين، مهندس ومخترع فرنسي، ثورة صناعية عندما صاغ غلاية ذات مرور ثانٍ. لقد شاهد العالم غلايات ذات مرور ثانٍ من قبل. ومع ذلك، تم بناء مرور الثاني في غلايات مارك بحزمة من أنابيب متعددة. تم تبني هذا النموذج مع تعديل طبيعي للتسليم لاستخدامه في الملاحة، مثل الغلاية البحرية الاسكتلندية.

تُعتبر الغلاية البحرية الاسكتلندية نموذجًا نادرًا يستخدم في powering ships.

قبل تجارب Rainhill، وهي مسابقة كانت تهدف إلى إثبات أفكار جورج ستيفنسون حول locomotives في أكتوبر، أخبر جورج هنري بوث سراً locomotive سيغير الطريقة التي يتم بها تصميم غلايات البخار حتى الآن. كان هنري بوث هو أمين صندوق السكك الحديدية في مانشستر وليفربول آنذاك.

يتكون نموذج جورج من مرور أنبوب واحد يتضمن خليتين، الفرن مع المناطق المائية المجاورة وبرميل الغلاية الذي به حلقتين (تلسكوبية). تحتوي هذه الحلقات التلسكوبية على 25 أنبوب نحاس وتم إدخال الحزمة الأنبوبية في معظم المناطق المائية، مما يحسن من نقل الحرارة.

لم يضيع الأمين الوقت وأخبر ابنه؛ روبرت الذي تأكد من أن جميع منتجات ستيفنسون روكت الجديدة تستخدم غلاية جورج. فاز جورج بالتجربة، وتبنى الآخرون النموذج وأصبح نموذجه هيكلًا أساسيًا لجميع غلايات أنبوب النار.

تطبيقات غلايات البخار في القرن الحادي والعشرين

تعمل العديد من المدن الكبيرة، بما في ذلك مدينة الإمبراطورية نيويورك، على البخار. وفقًا لفرانك كويمو، المدير العام لتوزيع البخار في كون إيديسون، يؤثر النظام البخاري على 2.5 إلى 3 مليون نيويوركي.

سواء أدركت ذلك أم لا، فأنت تستفيد من غلاية البخار. فيما يلي التطبيقات الصناعية المختلفة لغلايات البخار في حياتنا اليومية:

في إنتاج الأسمنت

مثل الصناعات الراسخة الأخرى، تعتبر صناعة الأسمنت واحدة من الصناعات التنافسية للغاية. يسعى المستثمرون وأصحاب الأعمال دائمًا إلى طرق قانونية لزيادة الأرباح دون تقليل جودة المنتج النهائي أو تعريض حياة المستهلكين للخطر.

واحدة من الطرق لتقليل تكلفة الإنتاج هي استغلال كل وقود مستخدم وتقليل فقد الطاقة. يعتبر نموذج استرداد حرارة النفايات هو الحل، وغلاية حرارة النفايات هي الأداة اللازمة للاستفادة من الحرارة المهدرة المتبددة خلال إنتاج الأسمنت.

يمكن إعادة تدوير الطاقة المهدورة، واستخدامها لتجفيف المواد الخام والمساهمة في تزويد الطاقة. يمكن أن تساعد الغلايات الحرارية في توليد ما يصل إلى 20% إلى 30% من الطاقة الكهربائية المطلوبة في مواقع تصنيع الأسمنت.

في الزراعة

واحدة من الاستخدامات العديدة للبخار في الزراعة هي تعقيم الأدوات. ومع ذلك، هذه مجرد قمة الجبل الجليدي. يُستخدم البخار في تعقيم التربة. يُعتبر تعقيم التربة بالبخار أسلوب زراعي يتضمن تعقيم التربة بالبخار. يمكن تنفيذ تعقيم التربة في البيوت الزجاجية أو في الحقول المفتوحة.

تعتبر هذه العملية فعالة في قتل جزئي للأعشاب والبكتيريا والفيروسات والفطريات. يُنتج قتل الميكروبات التربة تحرير بروتينات خلوية، مما يزيد العناصر الغذائية في التربة بشكل كبير. تعتبر هذه العملية بمثابة تعقيم جزئي لأن البكتيريا المُنتجة للأبواغ تكون مقاومة للحرارة ويمكن أن تبقى أو تستعيد نشاطها بمجرد أن تسترد التربة حالتها الباردة.

يعتبر تعقيم التربة بالبخار حلاً مثاليًا لإرهاق التربة. التنشيط، تحسين النمو والتعقيم هي فوائد تعقيم التربة بالبخار. يعتبر أسلوب القرن الحادي والعشرين لتعقيم السماد والتربة المريضة هو تعقيم التربة بالبخار. يُفضل استخدامه بدلاً من بروميد الميثيل. وفقًا لبروتوكول مونتريال، يعتبر البخار فعالًا في القضاء على مسببات الأمراض التربة التي تسبب تجلط البروتين أو تفعيل الإنزيمات.

في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)

يشمل استخدام غلايات البخار في أنظمة HVAC تسخين المياه، والصرف الصحي، والطهي، واستخدام الطاقة المهدرة، والتدفئة المركزية. يتم استخدام غلايات أنبوب النار لتدفئة الهواء الذي يتم نقله إلى غرف المنزل أو المخزن. يتم تركيبها مع قنوات هوائية.

في محطات الكهرباء

تُعرف عملية استخدام البخار عالي الضغط لتوليد الطاقة الكهربائية بدورة رانكين. تم تصميم هذه العملية بواسطة ويليام ج.م. رانكين، مهندس اسكتلندي، في القرن. كما ذكرنا سابقًا، تعتمد محطات الطاقة على البخار لتعظيم الطاقة القادمة من الوقود القائم على الكربون أو المفاعلات النووية.

أفكار نهائية حول غلايات البخار

على الرغم من أن غلاية بخار تعتبر حيوية للحضارة كما نعرفها، إلا أن مخاطرها قد تكون قاتلة إذا أُسيئ إدارتها.

تحتوي معظم المدن الكبيرة على أنابيب بخارية مثبتة تحت المدينة. تعمل هذه الأنابيب تحت ضغط عالٍ، لكنها مصممة لتحمل درجات حرارة وضغوط مرتفعة. انفجار أنابيب البخار ليس حدثًا يحدث كثيرًا، ومع ذلك، يمكن أن يكون مدمرًا للغاية. يمكن أن يؤدي انقطاع واحد إلى فقدان الأرواح وإخلاء منطقة.

بينما لا تكون معظم حوادث البخار ناتجة عن أنابيب سيئة أو معطلة، يُطلب من شركات البخار فحص حالة أنابيبها بانتظام ومكونات توليد البخار من خلال أدوات متقدمة مثل الأشعة السينية والأمواج فوق الصوتية.

تواجه أي شركة بخار تفشل في إجراء الفحوصات المنتظمة واتخاذ الاحتياطات اللازمة، خطر فقدان ترخيصها للعمل داخل البلاد. إذا أدت الإهمال من جانب المُصنِّع إلى الأضرار الاجتماعية، فإن الشركة من المحتمل أن تواجه دعوى ويتم تغريمها بشكل كبير.

لتجنب تلف الأنابيب المبكر، من الأفضل شراء غلايات بخار ومكونات وأنابيب ذات جودة لشركتك أو منزلك، بما في ذلك حمامات السباحة والمخازن. فهم التصميم ووظيفة غلاية البخار الخاصة بك أمر crucial لتشغيلها بكفاءة وبشكل آمن. عندما تواجه مشكلة مع غلاية بخار، من الأفضل استشارة محترف واتباع البروتوكولات المناسبة في كل من عملياتها وجداول صيانتها.

تواصل مع B.I.M.S.، Inc. اليوم إذا كانت لديك أي أسئلة أو ترغب في جدولة مكالمة خدمة في منطقة تكساس الكبرى.

معظم الناس لا يدركون مدى أهمية غلايات البخار في صناعة الأغذية والمشروبات. ومع ذلك، فإن تقريبًا كل جانب من جوانب إنتاج الطعام والمشروبات التي نجدها في المتاجر والمطاعم يتضمن البخار أو الماء الساخن الذي تنتجه غلاية بطريقة أو بأخرى. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض الطرق التي تساعد بها غلايات البخار صناعة الأغذية والمشروبات على العمل.

تعقيم الأدوات والأواني

يتطلب إعداد الأطعمة والمشروبات للاستهلاك الجماعي عادةً الكثير من الأدوات والأواني، ومن الضروري أن تكون هذه الأدوات نظيفة تمامًا. الأمر ليس مختلفًا كثيرًا عن غرفة العمليات في المستشفى حيث يتم التأكد من نظافة جميع الأدوات الجراحية قبل إجراء العملية على المريض. يجب أن تكون جميع أدوات الطهي خالية من أي جراثيم أو بكتيريا قبل استخدامها لتحضير الطعام. والبخار الناتج عن الغلاية هو الخيار الأمثل لضمان نظافة أدوات الطهي بشكل مثالي وجعلها جاهزة للاستخدام.

الطهي، والعلاج، والتجفيف

اعتمادًا على نوع الشركة، تقوم شركات الأغذية والمشروبات بمجموعة متنوعة من الإجراءات لتحضير منتجاتها للاستهلاك. أحيانًا يتطلب الأمر طهي أو مسبقًا للطهي، بينما في أحيان أخرى ينطوي على إجراءات أكثر تعقيدًا مثل الحفظ أو التجفيف. بغض النظر عما تنتجه كل شركة، تتطلب معظم معالجات الأغذية والمشروبات البخار والماء الساخن من غلاياتها لإنجاز ذلك. في معظم الحالات، يتطلب الأمر حجمًا كبيرًا من البخار والماء لمواكبة متطلبات الإنتاج.

التقطير

تعتمد الشركات التي تنتج أنواعًا معينة من المشروبات بشكل كبير على عملية التقطير لإنشاء منتجاتها. لا يمكن القيام بذلك بدون غلاية بخار. يمكن أن تختلف العملية الدقيقة بناءً على نوع السائل المحدد الذي يتم إنتاجه. ومع ذلك، فإن غلاية البخار هي جزء أساسي من عملية التقطير.

تقليل التهديدات الميكروبيولوجية

يحتل منع الأمراض المنقولة عن طريق الغذاء والتلوث دائمًا مرتبة عالية في قائمة أولويات شركات معالجة الطعام. لحسن الحظ، يمكن أن يساعد بخار الغلايات في منع مثل هذه المشكلات. تلعب عملية البسترة بالبخار وأساليب مماثلة دوراً في ضمان بقاء الطعام المُعد في منشآت المعالجة آمنًا من التهديدات الميكروبيولوجية. يمكن أن تكون أي مشكلة مثل هذه كارثية بالنسبة للشركة، ناهيك عن الناس الذين يتناولون هذا الطعام. ولحسن الحظ، يساعد بخار نظام الغلايات في تقليل هذا الخطر قدر الإمكان.

الاستخدام الداخلي

بالإضافة إلى استخدام البخار للطهي والتنظيف، تستخدم العديد من منشآت معالجة الأغذية أيضًا البخار الناتج عن غلاياتها لتشغيل الآلات التي تساعدهم في تحضير أنواع مختلفة من الطعام والمشروبات. أيضًا، بما أن هذه المنشآت تتطلب الكثير من العمالة من العاملين، فمن المهم أن يتم تسخينها أو تبريدها إلى درجة الحرارة المناسبة، سواء لراحة العمال أو للطعام المُنتج. هذه منطقة أخرى تلعب فيها غلايات البخار دورًا حاسمًا في عمليات معالجي الأطعمة والمشروبات.

أفضل غلاية للأغذية والمشروبات

وجدت العديد من شركات الأغذية والمشروبات أن غلايات ميوارا هي الخيار المثالي لمساعدتها في تلبية احتياجاتها اليومية من البخار. مع قدرتها على بدء إنتاج البخار من بدء التشغيل البارد في غضون خمس دقائق، تعتبر غلايات ميوارا ذات الأنبوب المائي أكثر كفاءة في استخدام الوقود مقارنةً بالغلايات التقليدية ذات الأنبوب الناري. وبفضل حجم غلايات ميوارا الأصغر، من الأسهل أيضًا تركيب عدة غلايات بدلاً من الاعتماد على واحدة فقط. مما يجعلها تستجيب بسهولة للارتفاعات المفاجئة في الطلب على البخار. من خلال القدرة على التكيف مع تقلبات احتياجات البخار، يمكن لغلايات ميوارا أن تساعد شركات الأغذية والمشروبات في الحفاظ على مستويات عالية من الإنتاجية.