دانلود تحقیق کوره چیست‌؟

کوره دارای تجهیزاتی است که توسط آنها، درون یک محفظه عایق، حرارت ناشی از احتراق سوخت به سیال فرآیند منتقل می گردد. سیال فرآیند در لوله هایی جریان دارد که عموماً در امتداد جداره ها و سقف محفظه احتراق نصب شده اند. عامل اصلی انتقال حرارت، مکانیزم تشعشع می باشد. در صورت توجیه اقتصادی درون یک بخش مجزا، حرارت گازهای خروجی حاصل از احتراق به صورت جابجایی به لوله ها منتقل می گردد. وظیفه اصلی کوره، تأمین حرارت معینی به سیال فرآیند تحت درجه حرارتهای بالا می باشد. این عمل بایستی بدون افزایش بیش از حد حرارت (Over heating) ، در نقطه معینی از سیال و یا اجزا بدنه کوره انجام شود. به عبارت دیگر حرارت باید حتی الامکان به صورت یکنواخت توزیع گردد. در کوره های هوای گرم، سیال فرآیند هواست. در واقع جهت برخی امور از قبیل خشک کن ها بایستی هوای داخل محفظه ای را گرم کرده و سپس از این گرما جهت انجام کار خود استفاده کرد.

تنوع طراحی و ساخت:

طراحی و جزئیات ساخت کوره ها بسیار متنوع است. به سبب این انعطاف پذیری، هر کوره جهت کاربرد خاص خود طراحی می شود.

ساده ترین نوع کوره شامل یک محفظه احتراق بوده که در آن کویل لوله ها در امتداد دیواره محفظه چیده شده است و حرارت فقط از طریق تابش به این لوله ها منتقل می گردد. بازده حرارتی کم و سرمایه گذاری اولیه اندک جهت بار حرارتی معین از خصوصیات این نوع طراحی می باشد. در محفظه احتراق به واسطه حرکت گازهای داغ بخشی از حرارت توسط جابجایی به لوله ها منتقل می شود. بسیاری از کوره های جدید، علاوه بر بخش تابشی، دارای یک بخش جابجایی مجزا هستند. باقیمانده حرارتی که در گازهای خروجی از بخش تشعشع وجود دارد، در این بخش توسط مکانیزم جابجایی کسب می شود. استفاده از این حرارت جهت پیش گرم کردن سیال فرآیند، بازده حرارتی را افزایش می دهد (همگام با پیشرفت تکنولوژی در طراحی کوره ها یک بخش تابشی منظور گردید که در آن لوله های حاوی سیال فرآیند در معرض مستقیم تشعشع گازهای داغ قرار می گرفتند).

تأمین هوا و انتقال گازهای داغ خروجی:

کوره ها را می توان بر حسب روشهای تأمین هوای احتراق و انتقال گاز های خروجی تقسیم بندی نمود. گازهای حاصل از احتراق دارای دانسیته کمتری نسبت به هوای محیط خارج است بدین سبب امکان القاء هوای احتراق به درون کوره عملی می گردد. نیروی بایونسی گاز های داغ (Buoyant forces) ، ایجاد مکش درون کوره می نماید زیرا فشار داخل کوره از فشار محیط خارج کمتر است. ایجاد مکش خود باعث القاء هوا به درون محفظه احتراق می گردد. چون مکش به واسطه اثر دودکشی به صورت طبیعی ایجاد می شود به آن مکش طبیعی (Natural draft) اطلاق می گردد. اکثر کوره ها از نوع مکش طبیعی بوده که در آنها دودکش باعث ورود هوا به محفظه احتراق و خروج گازهای داغ می شود.

اگر در مقابل جریان گازهای داغ مانعی وجود داشته باشد، فشار درون کوره از فشار اتمسفر بالاتر خواهد رفت (فشار مثبت). وظیفه دودکش در کوره با مکش طبیعی ایجاد مکان کافی جهت غلبه بر موانع در مقابل جریان گازهاست به طوری که در سراسر کوره یک فشار منفی برقرار گردد. در کوره با جریان القایی (Induced draft) می توان از یک هوا کش القایی به جای دودکش استفاده نمود تا فشار منفی ایجاد شده و هوای احتراق وارد کوره و گازهای داغ از هواکش خارج گردند.

در کوره هایی با مکش اجباری (Forced draft) فشار مثبتی توسط هواکش اجباری ایجاد می شود. بایستی متذکر شد حتی هنگامی که هوا با فشار مثبت تأمین می شود،‌ محفظه احتراق و همه قسمتهای دیگر کوره تحت فشار منفی عمل کرده و گازهای داغ توسط دودکش خارج می گردد.

در کوره هایی با مکش اجباری – القایی (Forced-Induced draft) یک هواکش جهت تأمین هوای تحت فشار مثبت و یک هواکش دیگر جهت تأمین فشار منفی در محفظه احتراق و بخشهای دیگر کوره و انتقال گازهای داغ به کار برده می شود. اکثر کوره هایی که مجهز به پیش گرم کن (Air preheater) هستند از نوع مکش اجباری – القایی می باشند.

موارد مهم در انتخاب کوره

در شکل 1 انواعی از کوره های مرسوم را می بینیم. به طور کلی، اسامی کوره ها استاندارد نبوده ولی کوره های نشان داده شده را می توان با اسامی زیر اطلاق نمود:

1-Large box-type

2-Separate-convection

3-Down-convection

4-Straight-up

5-A-frame

6-Circular

7-Large isoflow

8-Small isoflow

9-Equiflux

10-Double-up fired

11-radiant wall

در انتخاب کوره های فوق بایستی به مواردی که در زیر شرح داده می شوند توجه نمود:

برخورد شعله: در کلیه کوره ها شعله بلند با لوله ها برخورد کرده و در محل برخورد حرارت بیش از حد تولید می گردد. به طور کلی لوله های بالای دیوار حائل در کوره 3 و لوله پایینی در کوره های 4 و 10 آسیب پذیرند. البته اگر ظرفیت کوره های 4 و 10 زیاد باشد این مسأله برطرف خواهد شد. لوله های آسیب پذیر در شکل با نقاط توپر مشخص شده اند.

لوله های داغ: میزان جذب حرارت در لوله های ابتدایی بخش جابجایی (Shield or Shock tubes) بسیار زیاد است، زیرا حرارت از طریق هر دو مکانیزم تشعشع و جابجایی به آنها منتقل می گردد (مانند لوله های توپر در کوره های 5، 4، 3، 1). اغلب سیال فرآیند بدلیل سرد بودن ابتدا وارد این لوله ها می شود.

اشتعال سوختهای نفتی: به سبب وجود مشعلهای بزرگ سوختهای نفتی دارای شعله بزرگتری هستند. کوره های 5، 3، 2، 1 بدلیل ظرفیت زیادشان جهت سوختهای نفتی مناسبترند.

توزیع حرارت: یک مورد توزیع نامناسب حرارت در بند 2 تحت عنوان «لوله های داغ»‌ بیان گردید. علاوه بر این مورد، میزان حرارت در گوشه ها و فرورفتگیهای کوره هایی مانند 1 و 3 به شدت تغییر می کند. البته در کوره های عمودی توزیع حرارت نسبتاً یکنواخت تر است.

حرارت از طریق دو کویل: اگر دو شاخه مجزای جریان جهت گرمایش موجود باشد، کوره 3 زیاد مناسب نمی باشد. اگر دو شاخه جریان به طور مساوی حرارت جذب نمایند، کوره های متقارن مناسب ترند. در غیر این صورت کوره هایی که توسط یک دیوار حائل به دو قسمت تقسیم شده اند به کار برده می شوند.

تنظیم میزان حرارت: کوره های 9 و 1 جهت تنظیم دقیق حرارت در دماهای زیاد (1000 تا 1500 فارنهایت) مناسبترند. کوره های استوانه های 6 و 7 و 8 جهت دستیابی به فلاکس حرارتی کم به کار برده می شود.

ظرفیت: کوره های 11، 9، 8، 4، 3 جهت ظرفیتهای کم و کوره های 10، 5، 2، 1 جهت ظرفیتهای زیاد طراحی می گردد.

دودکش: کوره های 9، 3، 2، 1 به دودکش بلند احتیاج داشته در صورتی که کوره های دیگر به سبب ایجاد مکش کافی به دودکش مرتفع نیازی ندارند.

هزینه: ساختمان سقف انواع 3، 2، 1 متحمل مخارج زیاد است. جداره هایی که توسط لوله ها پوشیده نشده اند (مانند جداره های جانبی 5، 3، 2، 1) در معرض حرارت بیش از حد بوده و باید از مصالح مقاومتر ساخته شوند. هزینه ساخت بدنه بزرگ کوره 9 زیاد بوده و در کوره 11 تعداد زیاد مشعل بر مخارج می افزاید. از نقطه نظر مصالح ساخت، در کوره 5 صرفه جویی شده است. کوره های 7 و 8 دارای لوله های پره دار (Finned tubes) در بخش جابجایی هستند. این امر باعث کاهش طول لوله ها و افزایش انتقال حرارت در بخش جابجایی می گردد. در کوره 8 ، قسمت انتهایی لوله ها، پره دار بوده و هیچگونه بخش جابجایی مجزا وجود ندارد.