الجراف هو الفرق في الضغط الذي يسبب تدفق الهواء أو الغازات من نقطة إلى أخرى في نظام المرجل. يحتاج نظام المرجل إلى الجراف بشكل أساسي لسببين.
لتوفير كمية كافية من الهواء لإكمال الاحتراق.
لإزالة غازات الدخان من النظام بعد الاحتراق وتبادل الحرارة.
هناك نوعان من الجراف يتم تطبيقهما على نظام المرجل.
الجراف الطبيعي
الجراف القسري
سنناقش في هذا المقال عن الجراف الطبيعي. يعتبر الجراف الطبيعي دائمًا الخيار الأفضل لأنه لا يحتاج إلى أي تكلفة تشغيلية على الرغم من أن له تكلفة أولية كبيرة. يسمح الجراف الطبيعي بتدفق طبيعي للهواء عبر نظام المرجل. يعتمد الجراف الطبيعي بشكل أساسي على ارتفاع مدخنة.
نحاول حساب الارتفاع المطلوب للمدخنة للحصول على الجراف الطبيعي المطلوب لنظام المرجل. لهذا، يجب علينا مرور معادلتين أساسيتين لضغط الغاز. المعادلات هي
حيث "P" هو ضغط الهواء أو الغاز، "ρ" هو كثافة الهواء أو الغاز، "g" هو الثابت الجاذبي، و "h" هو ارتفاع الرأس.
هنا "V" هو حجم الهواء أو الغاز، "m" هو كتلة الغاز أو الهواء، "T" هو درجة الحرارة المقاسة بمقياس كلفن و "R" هو ثابت الغاز.
يمكن إعادة كتابة المعادلة (2) كالتالي
خلال عملية الاحتراق في الفرن، يتفاعل الكربون بشكل أساسي مع الأكسجين (O2) في الهواء ويكون ثاني أكسيد الكربون (CO2). حجم الكربون الصلب مقارنة بالهواء المطلوب للتفاعل يمكن إهماله. بسبب ذلك، يمكن اعتبار أن حجم الهواء المطلوب للاحتراق يساوي تمامًا حجم غازات الدخان التي تتشكل بعد الاحتراق إذا افترضنا أن درجات الحرارة قبل وبعد الاحتراق هي نفسها. ولكن هذا ليس الحال الفعلي. سيكتسب الهواء الداخل إلى غرفة الاحتراق حجمًا إضافيًا بعد الاحتراق بسبب درجة حرارة الاحتراق. سيكون الحجم المكتسب للهواء مكافئًا لحجم غازات الدخان التي تتشكل بعد الاحتراق.
لنفترض أن ρo هي كثافة الهواء عند 0oC أو 273 K، ودعها تكون To
هنا، P هو ضغط الهواء عند 0oC أو 273 K، أي عند To K.
إذا أبقينا ضغط P ثابتًا، يمكن كتابة العلاقة بين كثافة الهواء أو الغازات ودرجة الحرارة كالتالي،
حيث ρa و ρg هما كثافة الهواء عند درجة الحرارة Ta و Tg K على التوالي.
من المعادلة (1) و (5) يمكننا كتابة التعبير عن الضغط عند النقطة "a" خارج المدخنة كما يلي
حجم الهواء عند درجة الحرارة Tg سيكون
لنفترض أن m كجم من الهواء مطلوبة لاحتراق 1 كجم من الكربون، فستكون كثافة غازات الدخان
ضغط غازات الدخان داخل المدخنة من المعادلة (1) و (8)، سيكون
الفروق في الضغط بين الخارج والداخل للمدخنة من المعادلة (6) و (9) سيكون
هنا، "h" هو الارتفاع الأدنى للمدخنة ليتم بناؤها للجراف ΔP. ستتدفق غازات الدخان لأعلى عبر المدخنة بسبب هذا الفرق في الضغط. لذا، من خلال حساب هذا الفرق في الضغط يمكن بسهولة حساب الارتفاع التقريبي للمدخنة التي سيتم بناؤها. يمكن تمثيل الفرق في الضغط كصيغة لحساب ارتفاع المدخنة للجراف طبيعي.
بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك يرجى التواصل للحذف.
