يعتمد بقاء موقد زيت (غاز) نشط بالكامل، ذو أداء فائق، على نفس أداء الاحتراق المتفوق عند تركيبه على غلاية، بشكل كبير على تطابق الخصائص الديناميكية للغاز. فالتطابق الجيد وحده هو الذي يُحسّن أداء الموقد، ويحقق احتراقًا مستقرًا في الفرن، ويحقق ناتج الطاقة الحرارية المتوقع، ويضمن كفاءة حرارية ممتازة للغلاية.
1. مطابقة الخصائص الديناميكية للغاز
يشبه الموقد الواحد النشط بالكامل قاذف اللهب، إذ يرش شبكة النار داخل الفرن (غرفة الاحتراق)، ويحقق احتراقًا فعالًا داخل الفرن، وينتج حرارة. يقيس مُصنِّع الموقد فعالية احتراق المنتج، التي تُجرى في غرفة احتراق قياسية محددة. لذلك، تُستخدم شروط التجارب القياسية عادةً كشروط اختيار للمواقد والغلايات. ويمكن تلخيص هذه الشروط على النحو التالي:
(1) القوة؛
(2) ضغط تدفق الهواء داخل الفرن؛
(3) حجم المساحة والشكل الهندسي (القطر والطول) للفرن.
يشير ما يسمى بمطابقة الخصائص الديناميكية للغاز إلى الدرجة التي يتم بها تلبية هذه الشروط الثلاثة.
2.القوة
تشير قوة الموقد إلى مقدار الكتلة (كجم) أو الحجم (م3/ساعة، في الظروف القياسية) من الوقود الذي يمكنه حرقه في الساعة عند احتراقه بالكامل. كما تُعطي ناتج الطاقة الحرارية المقابل (كيلوواط/ساعة أو كيلو كالوري/ساعة). تم معايرة الغلاية لإنتاج البخار واستهلاك الوقود. يجب أن يتطابق الاثنان عند الاختيار.
3. ضغط الغاز في الفرن
في غلاية الزيت (الغاز)، يبدأ تدفق الغاز الساخن من الموقد، ويمر عبر الفرن والمبادل الحراري ومجمع غاز المداخن وأنبوب العادم، ثم يُصرف إلى الغلاف الجوي، مشكلاً عملية حرارية سائلة. يتدفق رأس الضغط العلوي لتدفق الهواء الساخن الناتج عن الاحتراق في قناة الفرن، تمامًا مثل الماء في النهر، مع تدفق فرق الرأس (قطرة، رأس الماء) إلى الأسفل. نظرًا لأن جدران الفرن والقنوات والمرفقين والحواجز والوديان والمداخن جميعها لديها مقاومة (تسمى مقاومة التدفق) لتدفق الغاز، مما سيؤدي إلى فقدان الضغط. إذا لم يتمكن رأس الضغط من التغلب على خسائر الضغط على طول الطريق، فلن يتحقق التدفق. لذلك، يجب الحفاظ على ضغط معين لغاز المداخن في الفرن، والذي يسمى الضغط الخلفي للموقد. بالنسبة للغلايات التي لا تحتوي على أجهزة سحب، يجب أن يكون ضغط الفرن أعلى من الضغط الجوي بعد مراعاة فقدان رأس الضغط على طول الطريق.
يؤثر حجم الضغط الخلفي بشكل مباشر على خرج الموقد. يرتبط الضغط الخلفي بحجم الفرن وطول وهندسة المدخنة. تتطلب الغلايات ذات مقاومة التدفق الكبيرة ضغطًا كبيرًا للموقد. بالنسبة لموقد معين، يكون لرأس الضغط الخاص به قيمة كبيرة، تتوافق مع وجود مخمد كبير وظروف تدفق هواء كبيرة. عندما يتغير خنق السحب، يتغير أيضًا حجم الهواء والضغط، ويتغير خرج الموقد أيضًا. يكون رأس الضغط صغيرًا عندما يكون حجم الهواء صغيرًا، ويكون رأس الضغط مرتفعًا عندما يكون حجم الهواء كبيرًا. بالنسبة لوعاء معين، عندما يكون حجم الهواء الداخل كبيرًا، تزداد مقاومة التدفق، مما يزيد من الضغط الخلفي للفرن. تمنع زيادة الضغط الخلفي للفرن خرج الهواء للموقد. لذلك، يجب أن تفهم ذلك عند اختيار الموقد. منحنى قوته متطابق بشكل معقول.
4. تأثير حجم وهندسة الفرن
بالنسبة للغلايات، يتم تحديد حجم مساحة الفرن أولاً عن طريق اختيار شدة الحمل الحراري للفرن أثناء التصميم، وبناءً عليه يمكن تحديد حجم الفرن بشكل أولي.
بعد تحديد حجم الفرن، يجب أيضًا تحديد شكله وحجمه. يتمثل مبدأ التصميم في الاستفادة الكاملة من حجم الفرن لتجنب الزوايا الميتة قدر الإمكان. يجب أن يكون له عمق معين واتجاه تدفق معقول ووقت انعكاس كافٍ لتمكين الوقود من الاحتراق بفعالية في الفرن. بمعنى آخر، دع اللهب المنبعث من الموقد يحصل على وقت توقف كافٍ في الفرن، لأنه على الرغم من أن جزيئات الزيت صغيرة جدًا (<0.1 مم)، إلا أن خليط الغاز قد اشتعل وبدأ في الاحتراق قبل إخراجه من الموقد، ولكنه ليس كافيًا. إذا كان الفرن ضحلًا جدًا ولم يكن وقت التوقف كافيًا، فسيحدث احتراق غير فعال. في أسوأ الحالات، سيكون مستوى ثاني أكسيد الكربون المنبعث منخفضًا، وفي أسوأ الحالات، سينبعث دخان أسود، ولن تلبي الطاقة المتطلبات. لذلك، عند تحديد عمق الفرن، يجب مطابقة طول اللهب قدر الإمكان. بالنسبة لنوع الارتداد المتوسط، يجب زيادة قطر المخرج وزيادة الحجم الذي يشغله غاز العودة.
يؤثر تصميم الفرن بشكل كبير على مقاومة تدفق الهواء وانتظام الإشعاع. يحتاج المرجل إلى اختبارات متكررة قبل أن يتوافق جيدًا مع الموقد.
وقت النشر: ١٥ ديسمبر ٢٠٢٣
