یک بخاری لوله آب نوعی بخاری است که در آن آب داخل لولهها گرم میشود و گازهای داغ آنها را احاطه میکنند. این تعریف اصلی بخاری لوله آب است. در واقع این بخاری عکس بخاری لوله آتش است که در آن گازهای داغ از طریق لولههایی عبور میکنند که با آب احاطه شدهاند.
مزایای زیادی وجود دارد که به خاطر آنها این نوع بخاری عملاً در نیروگاههای حرارتی بزرگ استفاده میشود.
سطح گرمایش بزرگتری با استفاده از تعداد بیشتری لوله آب قابل دستیابی است.
به دلیل جریان همرفتی، حرکت آب سریعتر از بخاری لوله آتش است، بنابراین نرخ انتقال گرما بالاتر است که منجر به کارایی بالاتر میشود.
فشار بسیار بالا به میزان ۱۴۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع به صورت پایدار قابل حصول است.
اصول کار بخاری لوله آب بسیار جالب و ساده است.
بیایید یک نمودار بسیار ساده از بخاری لوله آب رسم کنیم. این بخاری شامل دو استوانه اصلی است، یکی استوانه بالایی به نام استوانه بخار و دیگری استوانه پایینی به نام استوانه رسوب. این استوانههای بالایی و پایینی با دو لوله به نامهای لوله پایینرو و لوله بالارو به همان شکلی که در تصویر نشان داده شدهاست متصل شدهاند.
آب در استوانه پایین و در لوله بالاروی متصل به آن گرم میشود و بخار تولید میشود که به طور طبیعی به استوانه بالا میآید. در استوانه بالا بخار به طور طبیعی از آب جدا میشود و در بالای سطح آب ذخیره میشود. آب سردتر از ورودی آب تغذیه در استوانه بالا تغذیه میشود و چون این آب سنگینتر از آب گرمتر در استوانه پایین و در لوله بالارو است، آب سردتر آب گرمتر را به طور بالارو از طریق لوله بالارو فشار میدهد. بنابراین یک جریان همرفتی آب در سیستم بخاری وجود دارد.
با تولید بیشتر بخار، فشار سیستم بسته افزایش مییابد که این جریان همرفتی آب را مسدود میکند و بنابراین نرخ تولید بخار به طور متناسب کند میشود. دوباره اگر بخار از طریق خروجی بخار گرفته شود، فشار داخل سیستم کاهش مییابد و در نتیجه جریان همرفتی آب سریعتر میشود که منجر به سرعت بیشتر نرخ تولید بخار میشود. به این ترتیب بخاری لوله آب میتواند فشار خود را کنترل کند. بنابراین این نوع بخاری به عنوان یک ماشین خودکنترلی شناخته میشود.
نوعهای مختلفی از بخاری لوله آب وجود دارد.
بخاری لوله مستقیم افقی.
بخاری لوله خمیده.
بخاری لوله سیکلونی.
بخاری لوله مستقیم افقی میتواند به دو نوع مختلف تقسیم شود:
بخاری لوله مستقیم طولی.
بخاری لوله مستقیم متقاطع.
بخاری لوله خمیده نیز میتواند به چهار نوع مختلف تقسیم شود:
بخاری لوله خمیده دو استوانهای.
بخاری لوله خمیده سه استوانهای.
بخاری لوله خمیده سه استوانهای با سر بالا کم.
بخاری لوله خمیده چهار استوانهای.
بخاری بابکوك-ویلکاکس نیز به عنوان بخاری استوانه طولی یا بخاری لوله افقی شناخته میشود. در این نوع بخاری، یک استوانه استوانهای طولی در بالای حفره گرمایی قرار دارد. در پشت استوانه لوله پایینرو پر شده و در جلوی استوانه لوله بالارو نصب شده است. این لولههای پایینرو و بالارو با ۵ تا ۱۵ لوله مستقیم آبی به همان شکلی که در تصویر نشان داده شدهاست به هم متصل شدهاند.
اصول کار بخاری بابکوك-ویلکاکس بر اساس اصل ترموفون است. استوانه طولی که در ساختار بخاری استوانه طولی ذکر شده است، از طریق ورودی آب تغذیه در پشت استوانه با آب سردتر تغذیه میشود. چون آب سردتر سنگینتر است، از طریق لوله پایینرو در قسمت پشت استوانه به پایین میرود. از لوله پایینرو آب وارد لولههای آب افقی میشود که در آنجا گرم و سبکتر میشود.
با سبک شدن آب، از طریق این لولههای آب افقی میگذرد و در نهایت از طریق لوله بالارو به استوانه بخار بازمیگردد. در طول حرکت آب از طریق لولههای آب افقی، گرما را از گازهای داغ که اطراف لولههای آب هستند جذب میکند و در نتیجه حبابهای بخار در این لولهها ایجاد میشود. این حبابهای بخار سپس از طریق لوله بالارو به استوانه بخار میآیند و به طور طبیعی از آب جدا شده و فضای بالای سطح آب در استوانه طولی بخاری بابکوك-ویلکاکس را اشغال میکنند.
