پروژه تخصصی روشهای انتقال حرارت در مبدلهای حرارتی

جدید

193,200 ریال

افزودن به علاقمندی ها

مبدلهای حرارتی

برای سرد یا گرم گردن یک سیال بوسیله سیالی دیگر بدون استفاده مستقیم از دستگاههای مولد سرما یا گرما و همینطور بازیابی گرما یا سرما از سیالاتی که قبلاً به طریقی به آنها داده شده است از مبدلهای حرارتی استفاده می شود .
به جهت اهمیت درک انتقال حرارت در شناخت دستگاههای تبادل کننده حرارت ، ابتدا مقدمه ای در مورد روشهای انتقال حرارت و تعریف لایه مرزی ارائه می گردد و سپس به دسته بندی مختلف مبدلها و موارد استفاده آنها پرداخته خواهد شد .

روشهای انتقال حرارت در مبدلهای حرارتی
هدایت (CONDUCTION) – در اثر اختلاف درجه حرارت بین دو نقطه از جسم صورت می گیرد . در این حالت ذرات جسم تغییر مکان قابل ملاحظه ای ندارند . هدایت در حقیقت انتقال انرژی حرکتی یک ملکول به ملکولهای مجاور بوده و تنها عامل ایجاد جریان حرارتی در جسم می باشد . بنابراین هرچه تماس ملکول در یک جسم بیشتر باشد ، هدایت حرارتی آن بیشتر است . لذا در گازها که فاصله بین ملکولی زیادتر می باشد ، انتقال حرارت از طریق هدایت کمتر انجام می گیرد . ضریب هدایت جامدات از مایعات و مایعات از گازها بیشتر می باشد .
جابجایی (CONVECTION) – در این روش ، ملکولها متحرک بوده و انرژی حرارتی را با خود جابجا می کنند . وقتی برای سرد کردن یک صفحه گرم ، آنرا در مقابل یک بادبزن قرار می دهند ، این همان انتقال حرارت جابجایی از صفحه گرم به هوای اطراف می باشد . در مثال فوق کنوکسیون اجباری است . عمل انتقال حرارت در حالت فوق به سرعت فن بستگی دارد . حال اگر برای سرد کردن صفحه گرم از فن استفاده نمی شد ، عمل سرد شدن از طریق کنوکسیون انجام می گرفت .بدین طریق که هوای مجاور صفحه ، گرم شدن و با تغییری که در وزن مخصوص آن بوجود می آید ، به قسمتهای دیگر حرکت کرده و هوای سرد جای آنرا می گیرد . این حالت که انتقال حرارت در اثر تغییر وزن مخصوص سیال در اثر حرارت حاصل شده ، انتقال حرارت از طریق کنوکسیون طبیعی می باشد .
در حرکت هوا یا هر سیال دیگری روی سطح ، سرعت هوا در مجاور صفحه صفر است ( در اثر ویسکوزیته) ، سرعت از صفر تا سرعت جریان آزاد (U) تغییر می کند .هرچه ویسکوزیته سیال کمتر باشد این طول کمتر بوده و با زیادشدن ویسکوزیته این فاصله که به آن لایه مرزی می گویند ، بیشتر است . چون سرعت در مجاور صفحه صفر است ، پس در این نقطه انتقال حرارت بوسیله هدایت انجام می پذیرد کحه به ضریب هدایت حرارتی سیال و اختلاف درجه حرارت درمجاور صفحه وابسته است چون اختلاف درجه حرارت سیال با تغییر سرعت در حال تغییر است ، لذا باید پارامتر سرعت را در انتقال حرارت در نظر گرفت .
جریانهای تبادل کننده حرارت در مبدلها ممکن است به شکلهای مختلف (همسو ، ناهمسو و متقاطع) به حرکت در آیند . در جریانهای همسو دو سیال گرم و سرد بدون تماس فیزیکی با همدیگر در طول مبدل به صورت هم جهت حرکت کرده و از طرف دیگر خارج می شود . در این حالت در ورود به مبدل بیشترین اختلاف دما و بنابراین بیشترین میزان انتقال حرارت وجود دارد و در خروج اختلاف درجه حرارت حداقل شده و میزان انتقال حرارت کم می شود . در جریان همسو ، چون دو سیال در یک جهت جریان دارند دمای سیال سرد در خروج نمی تواند بیشتر از دمای سیال گرم باشد . در جریانهای ناهمسو سیالات در جهات مخالف همدیگر جریان می یابند . در این حالت اختلاف درجه حرارت در طول لوله نسبت به جریان همسو یکنواخت تر است . میزان انتقال حرارت در جریان متقابل در طول لوله به مقدار کم تغییر می کند . در این حالت دمای بالاتر برای سیال سرد از سیال گرم در خروج امکان پذیر می باشد .جریانهای متقاطع عموماً در گرمایش و سرمایش گازها استفاده می شود . در این حالت یکی از جریانها داخل لوله و دیگری عمود بر آن حرکت می کند .

اجزاء مختلف مبدلها
مبدلهای حرارتی موجود د ر صنایع و کارخانجات بخصوص صنعت پتروشیمی ، معمولاً از نوع پوسته و لوله (SHELL AND TUBE) می باشند .از مزایای این مبدلها می توان به سطح تماس زیاد در حجم کم ، طرح مکانیکی خوب و توزیع یکنواخت فشار و راحتی تمیز کردن آنها اشاره کرد . با توجه به شکل (1) می توان گفت که ساختمان این مبدلها شامل تعدادی لوله است که در داخل یک استوانه قرار می گیرند ، و دو سیال مورد نظر که یکی سرد و دیگری گرم است ، بدون اینکه بطور مستقیم با یکدیگر برخورد کنند از طریق دیواره فلزی لوله ها با یکدیگر تبادل حرارت خواهند کرد . به عبارت دیگر یکی از این دو سیال در لوله ها و دیگری در اطراف لوله ها ، درون پوسته جریان خواهد داشت .

با توجه به توضیح مختصری که داده شد ، اجزاء یک مبدل حرارتی عبارتند از :
لوله ها (TUBES)
جنس ، تعداد ، قطر ، طول و ضخامت لوله ها به طبیعت سیال (خورنده یا بی اثر ، تمیز یا کثیف و ... ) مقدار جریان سیال ، فشار و درجه حرارت سیال و بار حرارتی مبدل بستگی دارد . لوله ها ممکن است بصورت راست ( دو سرباز) یا بشکل U روی صفحه ای به نام TUBE SHEET پرس یا جوش داده شوند . لوله ها معمولاً به قطر خارجی   اینچ تا از 1 اینچ و از جنس فولاد یا مس و گاهی نیز از گرافیت یا تفلون ساخته می شوند .
پوسته (SHELL)
 جنس ، قطر ، ضخامت و حجم پوسته به طبیعت سیال ، مقدار جریان سیال ، فشار و درجه حرارت سیال و مشخصات دسته لوله ها (TUBE BUNDLE) از نظر قطر و طول آن بستگی دارد . نوع کاربرد نیز تعیین کننده خواهد بود. از جمله پوسته مبدلهای از نوع تبخیر کننده و همینطور جوشاننده دارای فضای تبخیر می باشند. پوسته ها معمولاً قطری بین   تا 120 اینچ دارند .
صفحه لوله (TUBE SHEET)
صفحه ای دایره ای شکل که سر لوله ها روی آن قرار می گیرد ، جنس و ضخامت و قطر این صفحه به جنس لوله ها ، تعداد لوله ها و نوع مبدل حرارتی بستگی دارد . لوله ها ممکن است به آن جوش یا پرس شده باشند . تعداد آن یک یا دو عدد در هر مبدل می باشد . این صفحه نیز ممکن است به پوسته جوش داده شده یا توسط فلانج به آن متصل باشد.
لوله ها عموماً با دو آرایش مربعی یا مثلثی روی صفحه لوله ها نصب می گردند.  در آرایش مربعی کمترین مقاومت جریان و در نتیجه حداقل افت فشار بوجود می آید . یکی از معایب آرایش مربعی قرار گرفتن تعداد کمتر لوله دریک سطح معین می باشد . وقتی که آرایش لوله ها مثلثی باشد ، افت فشار جریان پوسته بیشتر از وقتی است که آرایش مربعی باشد . اما میزان انتقال حرارت در آرایش مثلثی بیشتر است .
کانال (CHANNEL)
 – جریان سیال به داخل لوله ها از طریق کانال صورت می گیرد . تعداد یک یا دو کانال درهر مبدل موجود است . در مبدلهای حرارتی چند گذره (MULTIPASS) از یک صفحه تقسیم کننده جریان استفاده می شود تا کانال به دو یا چند قسمت تقسیم شود.
تیغه (BAFFLE)
تیغه ها به شکل دایره برش خورده یک دیسک و حلقه (DISC AND RING) ساخته می شوند. برای افزایش زمان تبادل حرارتی بین لوله ها و سیال درون پوسته از تعداد معین و مناسبی تیغه استفاده می شود. تیغه ها در داخل پوسته قرار گرفته و لوله ها از میان سوراخهای آنها که به تعداد لوله ها می باشند عبور می کنند . این صفحات دو نقش عمده دیگر نیز بعهده دارند. با ایجاد جریانهای متقاطع  مقاومت فیلمی تشکیل شده روی لوله ها را از بین برده و ضریب انتقال حرارت را بالا می برند. همینطور لوله ها را نگهداشته و از خم شدن آنها جلوگیری می کنند . شکل (2)
تیغه های طولی ( LONGITUDINAL BAFFLE) گاهی اوقات برای تقسیم کردن جریان پوسته به دو یا سه گذر مورد استفاده قرار می گیرند.

سرپوسته (SHELL HEAD)
معمولاً به شکل نیم کره ساخته شده و بوسیله پیچ و مهره به پوسته وصل می شود و در مواقع لزوم برای بازرسی لوله ها برداشته می شود.

جریان در لوله ها و پوسته
چگونگی جریان در پوسته معمولاً یکی از هفت حالتی است که در شکل (3) نشان داده شده است . در پوسته یک گذر ، سیال از یک انتها مبدل وارد شده و از انتهای دیگر خارج می شود. در یک مبدل حرارتی دو گذر لازم است که سیال  از یک انتها وارد و از همان انتها خارج شود. انتخاب ترتیب جریان در پوسته بستگی به مقدار سرد یا گرم کردن و نیز افت فشار مورد نیاز و نوع کار دارد. مثلاً مبدل جوشاننده نوع کتری برای جریانهای تبخیر شونده در پوسته مناسب می باشند.
برای جریان در لوله ها 16-1 گذر ممکن است استفاده شود.  در یک مبدل حرارتی که دارای دو گذر در لوله ها می باشد ، سیال در میان نیمی از لوله ها در یک جهت و در میان نیمی دیگر از لوله ها در جهت مخالف جریان می یابد . انجام این کار نیاز به یک صفحه تقسیم کننده در کانال ورودی دارد .

انواع مبدلهای پوسته و لوله

1- مبدلهای سرثابت (FIXED TUBE SHEET EXCHANGERS)
در مبدلهای نوع سرثابت ، صفحه لوله ها به پوسته جوش یا بوسیله پیچ و مهره محکم شده است ، لذا با تغییرات درجه حرارت جائی برای انبساط یا انقباض لوله ها و پوسته هر یک بطور جداگانه وجود ندارد . انبساط یا انقباض هر یک  از دو جزء فوق به تنهایی ممکن است موجب شکستن و یا خمیدگی لوله ها شود ، لذا اختلاف درجه حرارت دو سیال که با هم تبادل حرارت می کنند نباید زیاد باشد .
برای غلبه بر این مشکل معمولاً از اتصالات انبساطی (EXPANSION JOINT) روی پوسته مبدل استفاده می شود. وقتی که لوله ها داغتر شوند منبسط می گردند در نتیجه این اتصال به پوسته اجازه انبساط می دهد. وقتی که لوله و پوسته سرد شوند اتصال انبساطی و لوله ها منقبض می شوند و کشش وارده بر نقاط جوش خورده کاهش می یابد . بدلیل مشکلاتی که در بازرسی و تمیز کردن مبدلهای سرثابت وجود دارد عموماً در جائی استفاده می شوند که احتمال کثیف شدن قسمت پوسته محدود باشد .
2- مبدلهای سرشناور (FLOATING HEAD HEAT EXCHANGER)
در این نوع مبدل ، یکی از صفحه لوله ها بین کانال و پوسته پنچ و مهره شده و در وضعیت ثابتی قرار می گیرد ، اما صفحه لوله دیگر در داخل پوسته بصورت شناور درآمده امکان انبساط یا انقباض برای هر یک  از دو جزء حامل سیال یعنی لوله و پوسته وجود دارد . از این رو اختلاف درجه حرارت دو سیالی که با هم تبادل حرارت می کنند هرچند که زیاد باشد اشکالی ایجاد نخواهد کرد.
بعد از باز کردن صفحه ثابت ، دسته لوله ها و سرشناور را می توان مانند یک واحد یکپارچه بیرون کشید . بدین طریق امکان تمیز کردن و بازرسی قسمت خارجی لوله ها میسر می گردد . ایراد این مبدلها فاصله نسبتاً زیاد بین پوسته و لوله ها می باشد . این فاصله برای تطبیق دادن صفحه شناور لوله ها با پوسته می باشد . چون در این فضا نمی توان لوله ای بکار برد ، این فضا بلااستفاده می ماند و بازده این مبدلها کاهش می یابد .
3- مبدل با لوله های U شکل (U-TUBE EXCHANGER)
این نوع مبدل حرارتی شامل فقط یک کانال و یک صفحه لوله می باشد . از این رو ورودی و خروجی لوله ها از طریق یک کانال که به دو قسمت تقسیم شده است صورت می گیرد. همانطوریکه از نام این مبدل حرارتی پیدا است  لوله ها به شکل حرف لاتین (U) ساخته می شوند. با بازکردن پیچ و مهره ها ، کانال از پوسته جدا می شود و صفحه لوله ها و دسته لوله ها را می توان از پوسته خارج نمود بطوری که امکان تمیز کردن و بازرسی قسمت خارجی لوله ها فراهم می شود. بهرحال وجود خم در لوله ها مانعی برای تمیز کردن و بازرسی قسمت داخلی لوله ها می باشد .  از طرفی نمی توان جریان های حاوی مواد جامد (کثیف) را به خاطر ایجاد سائیدگی در خم موجود در لوله ها استفاده کرد. این مبدلها برای سیالاتی بکار می رود که اختلاف درجه حرارت زیادی داشته باشند ، زیرا انتهای U شکل لوله ها ، امکان انبساط و انقباض را تا حد زیادی بوجود می آورد .

تشخیص نوع و اندازه مبدلهای پوسته و لوله
اندازه مبدل با توجه به کد TEMA با قطر پوسته و طول لوله ها برحسب اینچ مشخص می شود ، مبدل با اندازه 192-23 دارای قطر 23 و طول لوله ها 192 اینچ می باشد. با توجه به نوع سرثابت (STATIONARY HEAD) ، نوع پوسته (SHELL TYPE) و نوع سرانتهایی (REAR HEAD) نیز نوع مبدل توسط سه حرف لاتین مشخص می شود. شکل (3) . مثلاً مبدلی با اندازه 192-17 نوع AES دارای پوسته ای به قطر 17 اینچ و لوله هائی بطول 192 اینچ می باشد. این مبدل دارای یک کانال و یک سرپوش قابل جداکردن می باشد و دارای پوسته ای با یک گذر و دارای سرشناور با دو نیم حلقه می باشد.
مبدلهای دو لوله ای (DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER)
این مبدل حرارتی از دو لوله هم مرکز ساخته شده است که یکی کوچکتر از دیگری می باشد . یکی از جریانات از داخل لوله کوچکتر و دیگری از بین لوله عبور می کند . گاهی اوقات برای ازدیاد سطح تماس و تبادل حرارتی بهتر سطح خارجی لوله داخلی با پره های (FINS) طولی پوشیده می شود. این مبدلها برای بار حرارتی زیاد مناسب نیستند.
کولر یا خنک کننده هوائی (FIN FAN AIR COOLER)
کولرهای هوائی برای خنک کردن سیالاتی چون گاز ، مایعات نفتی ، آب و نیز مایع کردن بخارات در صنایع بکار می روند. کولرهای هوایی به اشکال مختلف ساخته می شوند که در زیر شرح مختصری در مورد هر یک داده خواهد شد :
- کولر هوائی با پنکه مکنده (INDUCED DRAFT) ، فن بالای کولر قرار می گیرد .
- کولر هوائی با پنکه دمنده (FORCED DRAFT) ، فن پایین کولر قرار می گیرد .
- کولر هوائی با جریان طبیعی هوا (NATURAL DRAFT) ، بدون استفاده از فن ، عمل خنک کردن سیالات را توسط جریان طبیعی هوا انجام می دهد.
- کولر هوائی با استفاده از هوای مرطوب (HUMIDITY AIR COOLER) ، علاوه بر داشتن  فن ، در زیر آن حوضچه ای پرآب قرار دارد که هوای مورد نیاز را مرطوب می کند. در این حالت عمل خنک کردن بهتر صورت می گیرد .
ساختمان هر چهار نوع مبدل حرارتی فوق از تعداد زیادی لوله های افقی که در داخل آنها سیالی جریان دارد تشکیل می شود. سطح خارجی لوله ها توسط پره های (FINS) عرضی پوشیده شده و در ارتفاعی بالاتر از سطح زمین نصب می گردد .
کاربرد هر یک از مبدلهای حرارتی
بطور کلی مبدلهای حرارتی یا برای گرمایش یا سرمایش جریان سیالات استفاده می شوند.


مبدلهای حرارتی سرکننده

خنک کننده (COOLER) – در این نوع مبدل درجه حرارت سیال بدون اینکه حالت سیال عوض شود کاهش می یابد . بعبارت دیگر قسمتی از گرمای محسوس سیال گرفته می شود. اگر عمل سردکردن توسط آب صورت گیرد به آن کولر آبی (WATER COOLER) می گویند ودارای ساختمان معمولی مبدلهای حرارتی پوسته و لوله می باشد.
چنانچه عمل خنک کردن توسط هوا صورت گیرد ، این نوع مبدل حرارتی را کولر هوائی می گویند.
چگالنده (CONDENSER) – وظیفه این مبدل تبدیل بخار به مایع است و براین اساس لازم است که گرمای نهان تبخیر یک بخار را جذب تا به مایع تبدیل شود. این مبدل می تواند ساختمان یکی از انواع خنک کننده های آبی یا هوائی را داشته باشد و معمولاً به طور افقی نصب می شوند.
سرد کننده (CHILLER) – می دانیم هر مایعی که بخواهد تبخیر شود احتیاج به انرژی حرارتی دارد و اگر این انرژی حرارتی را از محیط بگیرد  بناچار محیط سرد خواهد شد ، در صنایع نفت برای تولید سرما از مایعات نفتی مثل پروپان و بوتان که در شرایط متعارفی بخارند استفاده می شود.
سردکننده دارای ساختمان پوسته و لوله بوده و در قسمت فوقانی پوسته دارای فضائی جهت تبخیر پروپان می باشد . مایع پروپان  از ته مبدل وارد و در اطراف لوله ها تبخیر و تولید سرما می کند.

مبدلهای حرارتی گرم کننده
تمام مبدلهای حرارتی که وظیفه افزایش درجه حرارت مواد را بعهده دارند در حقیقت گرم کننده (HEATER) می باشند . مانند جوشاننده ، تبخیر کننده ، کوره و ...
جوشاننده (REBOILER) – این مبدل برخلاف تبخیر کننده (VAPORIZER) ، تنها جزئی از کل مایع را که مورد نظر باشد به حالت بخار تبدیل می کند. جوشاننده ها معمولاً دارای ساختمان لوله و پوسته و به قسمت پایین برج تفکیک متصل می شود. جوشاننده به سه نوع مختلف در صنایع  نفت یافت می شوند که عبارتند از :
- جوشاننده نوع سیفونی (THERMOSYPHON) ، معمولاً بطور عمودی در کنار برج نصب می شود. جریان مایع  از ته برج به لوله ها براساس خاصیت سیفونی برقرار می شود. به این ترتیب که تبخیر جزئی  از مایع داخل لوله توسط سیال گرم باعث می شود که سطح مایع در مبدل حرارتی نسبت به برج پایین تر رفته و بوجود آمدن این اختلاف سطح موجب جریان مایع از برج به مبدل حرارتی خواهد شد . بخارات حاصل به قسمت پایین برج و بالاتر از سطح مایع در برج وارد می گردد .
جوشاننده نوع کتری (KETTLE) ، این مبدل حرارتی نیز دارای ساختمان پوسته و لوله بوده و دارای فضای تبخیر می باشد و معمولاً بطور افقی در کنار برج تقطیر نصب می گردد. مایع از ته برج براساس نیروی ثقل به داخل پوسته جریان داشته و بخارات حاصل به پایین برج برگشت می کند.
با توجه به تفاوت ساختمان دو جوشاننده نوع سیفونی و کتری در عمل تفاوتهائی نیز با یکدیگر دارند که عبارتند از :
1-  در جوشاننده نوع سیفونی مایع سنگین تبخیر نشده از ته برج گرفته می شود و در نوع کتری از زیر مبدل خارج می گردد.
2- مبدل حرارتی نوع کتری همانند تبخیر کننده (VAPORIZER) و سرد کننده (CHILLER) دارای فضای تبخیر می باشد و در نوع سیفونی فضای تبخیر وجود ندارد و مایع و بخار بصورت مخلوط خارج می شوند.
3-  درجوشاننده نوع سیفونی مایع در لوله ها و در نوع کتری در پوسته تبخیر می شود.
4- در جوشاننده نوع سیفونی بخارات برگشتی به برج با مایعات سنگین همراه است ولی در نوع کتری تنها بخارات حاصل از عمل تبخیر جزئی مایع به برج برمی گردد .
5- سطح و مقدار تبخیر در نوع کتری بیشتر از نوع سیفونی است .
6- مبدل حرارتی نوع سیفونی معمولاً سرثابت و نوع کتری می تواند U شکل یا سر شناور باشد ، بنابراین در نوع سیفونی معمولاً اختلاف درجه حرارت دو سیال کم و در نوع کتری این اختلاف می تواند زیاد باشد .
جوشاننده کوره ای (FIRED BOILER) – زمانی این نوع جوشاننده بکار می رود که به سیال گرم و مناسبی در کارخانه دسترسی وجود ندارد لذا مایعی که قرار است تبخیر شود مستقیماً در کوره گرم و سپس به برج تفکیک هدایت می شود.
تبخیر کننده (VAPORIZER) – ساختمان آن از نوع پوسته و لوله می باشد و کل مایع ورودی به مبدل را به بخار تبدیل می کند. نوع عمودی آن برای تأمین گاز سوخت مصرفی کارخانه مورد استفاده قرار می گیرد ، یعنی مایع پروپان یا بوتان وارد شده و از طرف دیگر بصورت گاز خارج می شود. نوع افقی آن معمولاً در کارخانه ها بعنوان مبرد (CHILLER) استفاده می شود که در آن از تبخیر پروپان به منظور ایجاد برودت  استفاده می شود.
نکاتی چند در مورد مبدلهای حرارتی
1- اگر دو سیال تمیز و پاک و بدون  رسوب باشند انتخاب محل جریان آنها در لوله یا پوسته اشکالی ایجاد نمی کند و تمام انواع مبدلها در این مورد قابل استفاده اند.
2- اگر یکی  از دو سیال کثیف باشد بهتر است در لوله ها جریان پیدا کند چون امکان تمیز کردن لوله ها بهتر است و در این صورت دسته  لوله ها باید از نوع مستقیم باشد. اگر سیال خورنده هم باشد بهتر است در لوله ها جریان یابد چون لوله ها  قابل تعویض می باشند.
3- اگر یکی از دوسیال گازی یا همراه با گاز باشد بهتر است که در پوسته جریان یابد .
4-  اگر نگهداری سرما یا گرمای یکی از دو سیال از نظر اقتصادی مهم باشد بهتر است در لوله ها جریان داشته باشد .
5- اگر سرما یا گرمای سیالی که در پوسته جریان دارد  زیاد باشد و نیز اگر کنترل درجه حرارت دو سیال مهم باشد در اینصورت مبدل حرارتی باید عایق بندی شود.
6- اگر یکی  از دو سیال آب باشد ، درجه حرارت آن نباید از C050 تجاوز کند چون در غیر اینصورت در داخل مبدل حرارتی تشکیل رسوب CaCo3 خواهد داد .

کوره ها
کوره ها (FIRED EQUIPMENT OR FURNACES)
کوره ها حرارت ایجاد شده از احتراق سوخت را به جریانی از فرایند انتقال می دهند. جریان فرایندی ممکن است گاز طبیعی ، هیدروکربنهای مختلف ، مواد واسط  انتقال حرارت (روغنها ، نمک های مذاب) و غیره باشد . کوره ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند :
1- کوره های با شعله مستقیم – گازهای حاصل  از احتراق فضای کوره را پر می کنند و جریان موجود  در لوله های آرایش گرفته در کنار دیواره ها را گرم می کنند . (بخش تشعشعی)
2- کوره های با لوله های آتشین (FIRETUBE HEATER) – گازهای حاصل از احتراق  از داخل لوله هایی غوطه ور در جریان فرایندی عبور می کنند و تبادل حرارت می کنند . احتراق و انتقال حرارت  دو عامل مهم در شناخت کارکرد کوره ها می باشد که ابتدا به بررسی هرکدام و سپس به بحث در مورد  قسمتهای مختلف کوره ها و انواع و کاربرد آنها خواهیم پرداخت .

احتراق
احتراق واکنش شیمیایی بسیار سریعی است که بین اکسیژن و یک ماده  سوختی انجام می شود و در نتیجه گرما و نور آزاد می کند. ماده سوختی معمولا هیدروکربن و منبع تأمین کننده اکسیژن هواست . احتراق کامل زمانی انجام می شود که اکسیژن کافی برای تبدیل همه کربنها به دی اکسید کربن و همه هیدروژنها به آب وجود داشته باشد. احتراق ناقص به معنی سوخت عمل نکرده خواهد بود.  بعنوان مثال می توان به احتراق متان  اشاره کرد .

CH4+2O2____ CO2+2H2O
قسمت عمده گاز طبیعی ، متان می باشد که بصورت زیر با اکسیژن ترکیب می شود.
مطابق واکنش فوق برای سوختن هر اتم کربن و هر چهار اتم هیدروژن یک ملکول اکسیژن نیاز خواهد بود. لذا از نظر تئوری دو ملکول  اکسیژن برای سوختن یک ملکول متان لازم می باشد . هوای اضافی (EXCESS AIR) درصد هوائی است  که بیشتر از هوای لازم برای احتراق کامل باید در سیستم فراهم گردد. پس 20% هوای اضافی  به معنی مقدار 2/1 برابر هوای تئوری خواهد بود. هوا 9/20% اکسیژن دارد ، بنابراین 77/4 مول هوا ، یک مول اکسیژن خواهد داشت . لذا برای هر مول متان 54/9 مول هوا لازم خواهد بود . اثر بخار آب در هوا نسبتاً کوچک می باشد . هوای اشباع  در f060 محتوی 75/1% آب می باشد که اگر نیاز به محاسبات دقیق نباشد به این خاطر معمولاً 3-2% هوای اضافی در نظر گرفته می شود.
 
سوخت
سوختها به هر یک از سه شکل جامد ، مایع یا گاز ممکن است  در کوره ها مورد استفاده قرار گیرند که در جدول  زیر آنالیز تقریبی هر دسته از سوختها آمده است .
    کربن    هیدروژن    سولفور    خاکستر
ذغال سنگ     85%    6%    3%    6%
سوختهای مایع     86%    12%    2%    ناچیز
سوختهای گازی     75%    25%    ناچیز    -
حرارت آزاد شده (KJ) به ازاء سوختن یک کیلوگرم     33730    143100    9100    -
در صنایع نفت معمولاً از سوختهای مایع  یا گاز استفاده می شود. در سوخت مایع احتراق در سطح خارجی قطرات سوخت انجام می شود ، لذا می بایست سوخت توسط مشعل مناسب به داخل محفظه احتراق پاشیده شود. هوای اولیه  بهمراه سوخت پودر شده وارد کوره می شود و هوای ثانویه  از دریچه های مخصوص هوا روی مشعل تأمین می گردد. عمل پودر شدن سوخت مایع (نفت کوره) گاهی اوقات به کمک بخار صورت می گیرد.
گاز طبیعی (NG) و در موارد بسیار نادر گاز مایع (LPG) سوخت گازی کوره ها در صنایع نفت را تشکیل می دهد ، گازهای طبیعی حاصله  از واحدهای مختلف پالایش (FUEL GAS) عمده ترین منبع سوخت پالایشگاه ها می باشند . احتراق سوختهای گازی بسیار ساده تر از احتراق سوختهای جامد یا مایع می باشد . برای اینکه گازی آتش بگیرد بایستی مخلوط مناسبی از گاز و هوا  درست شده باشد و درجه حرارت مخلوط نیز به درجه حرارت اشتعال رسیده باشد . حدود نسبت مخلوط برای هر سوختی مقدار معینی  است و اگر نسبت  گاز در مخلوط خارج از این حدود باشد احتراق به موقع صورت نگرفته و احتراق تداوم نخواهد داشت . حد پایین متان  در مخلوط هوا و متان  برابر 8/5 درصد و حد بالائی آن 3/13 درصد است .
درجه حرارت اشتعال درجه حرارتی است که در آن درجه حرارت ، مخلوط سوخت و هوا ، بدون احتیاج به منبع حرارتی خارجی مشتعل میگردد . درجه حرارت اشتعال برای سوختهای مختلف متفاوت است مثلاً برای متان در فشار اتمسفر برابر C0650 برای نوعی نفت کوره برابر C0407 می باشد .  ارزش حرارتی سوخت (HEATING VALUE)

ارزش حرارتی (HV) یک سوخت ، مقدار حرارتی است که از سوختن کامل آن با هوای خشک آزاد می شود. ( دمای مرجع F060) هیدروژن موجود در سوخت به آب تبدیل می شود و وقتی گازهای حاصل از احتراق به F060 سرد شوند ، بخار آب موجود کندانس شده و در تعریفی متفاوت می توان  گرمای نهان تبخیر آب را نیز در نظر گرفت .
گرمای نهان تبخیر آب موجود + HHV=HV
LHV=HV
راندمان حرارتی کوره که نسبت مقدار حرارت مفید منتقل شده به ارزش حرارتی سوخت می باشد را می توان از میزان هوای اضافی و دمای گاز در دودکش بدست می آورد.

انتقال حرارت در کوره ها
انرژی حاصل از احتراق مواد سوختی از طریق مکانیزم های متفاوتی به سیال داخل لوله های کوره منتقل می گردد.
انتقال حرارت تشعشعی – عمده ترین قسمت انرژی (70- 60 درصد) از طریق تشعشع در محفظه احتراق منتقل می شود . در انتقال حرارت به طریق هدایت و جابجایی ، به یک ماده ناقل حرارت یا یک محیط فیزیکی احتیاج است . ولی انتقال حرارت از طریق تشعشع ، می تواند در خلاء نیز صورت گیرد . هر جسمی در تمام جهات انرژی تشعشعی پخش می نماید . وقتی این انرژی به جسم دیگری برخورد می کند قسمتی از آن منعکس ، قسمتی از آن عبور و بقیه به آن جذب می شود . مشخصه دیگر مکانیزم تشعشع این است که انرژی منتقل شده با تفاضل توان چهارم درجه حرارت جسم سرد و گرم متناسب می باشد . در صورتیکه در هدایت و کنوکسیون ، انرژی حرارتی منتقل شده متناسب با اختلاف درجه حرارت جسم سرد و گرم می باشد .
انرژی حرارتی در قسمت تشعشعی کوره از طریق شعله مشعل ، انعکاس امواج مادون قرمز از سطوح داخل کوره و گازهای دوتایی (H2O , CO2) موجود در گازهای حاصل از احتراق منتقل میشود . فاصله منبع تولید حرارت (شعله) ، از نقاط مختلف کوره متفاوت است .این امر باعث استفاده از قانون دیگری مبنی بر متناسب بودن مقدار انرژی تابشی با عکس مجذور فاصله منابع تولید و جذب حرارت می گردد .
انتقال حرارت بطریقه جابجایی
 – اینگونه انتقال حرارت در قسمت بالای کوره انجام می شود . بدین صورت که گازهای داغ قسمت تشعشعی در بالا رفتن از دودکش از لابلای لوله های فین دار گذشته و آنها را گرم می کنند . تفاوت زیادی بین ضریب انتقال حرارت بیرون و داخل لوله ها در این قسمت (داخل معمولاً  150 و بیرون معمولاً کمتر از   10) وجود دارد . برای غلبه کردن براین مشکل و استفاده بهتر از طول لوله ها روی سطح بیرونی آنها فین نصب می گردد . با این عمل سطح انتقال حرارت زیاد شده و میزان حرارت تبادل شده افزایش خواهد یافت .
انتقال حرارت از طریق هدایت
– در این حالت حرارت از قسمت بیرونی لوله ها بسمت داخل آنها حرکت کرده و بدین ترتیب قسمت داخلی لوله ها گرم شده و همین حرارت قسمت داخلی لوله ها به سیال داخل آنها منتقل می شود .
کوره های با شعله مستقیم (DIRECT FIRED HEATERS)

در ظرفیتهای مختلف از MBTU/hr 5/0 بصورت پکیج های کوچک تا MBTU/hr1000 (STEAM HYDROCARBON REFORMER) ساخته می شوند . این کوره ها در دو دسته اصلی استوانه ای و کابینی قرار می گیرند .

کوره های استوانه ای
همانطوریکه از اسم اینگونه کوره ها پیداست به شکل استوانه هستند که بر روی پایه هایی نصب می شوند . ارتفاع کف کوره تا سطح زمین بایستی حداقل 7 فوت باشد تا جای کافی برای کار روی مشعلهای کوره وجود داشته باشد . قسمت داخل کوره از آجرهای نسوز پوشیده شده و لوله ها بصورت عمودی کنار دیواره کوره قرار دارند . مشعلهای کوره های استوانه ای ممکن است بین 1 تا 6 مشعل باشد که در صورت داشتن بیش از یک مشعل به حالت قرینه نصب می گردند . در کف کوره دریچه ای برای ورود بداخل کوره در موقع تعمیرات و همچنین دریچه های کوچکی نیز برای بازدید داخل کوره در موقع کار تعبیه گردیده است . جریان سیال از بالای کوره وارد قسمت جابجایی (CONVECTION SECTION) آن می شود . در قسمت جابجایی کوره لوله ها بصورت افقی نصب شده اند و خاصیت عمده این قسمت پایین آوردن درجه حرارت گازهای خروجی از کوره و در نتیجه بالا بردن راندمان حرارتی آن می باشد .سطح داخلی دودکش از مواد نسوز پوشیده شده و در آن دریچه تنظیم هوا (DAMPER) و همینطور ترموکوپل برای اندازه گیری درجه حرارت گازهای خروجی از دودکش ، محل اتصال جهت نمونه گیری از گازهای حاصل از احتراق و گیج اندازه گیری میزان مکش کوره (DRAFT GAUGE) وجود دارد .دودکش با ایجاد فشار منفی ، جریان طبیعی خروج گازهای احتراق و ورود هوا به کوره را تسهیل می کند . بعلت فضای کمی که کوره های استوانه ای احتیاج دارند استفاده از این کوره ها در صنایع بسیار زیاد است . این کوره ها ممکن است بصورت یک یا چند گذر باشند . در کوره های یک گذر جریان سیال بوسیله لوله ای وارد قسمت جابجایی شده و پس از پیمودن کلیه لوله های کوره از قسمت پایین آن خارج می گردد . در کوره های با چند گذر جریان سیال با دو یا چند لوله وارد قسمت جابجایی شده و از آنجا وارد قسمت تشعشعی گردیده و از پایین کوره خارج می گردد تعداد گذرهای کوره به مقدار خوراک و مدت زمان اقامت آن در کوره بستگی دارد .
بخار آب جهت بیرون راندن گازهای موجود در کوره (PUPGE STEAM) نیز به قسمت پایین کوره متصل می شود . همواره قبل از روشن کردن مشعلهای کوره این عمل توسط بخار آب انجام می شود . همینطور در موقع آتش سوزی کوره از بخار آب بعنوان عامل کاهنده مقدار اکسیژن موجود در کوره استفاده می نمایند . سوخت این کوره ممکن است گاز یا نفت کوره باشد . در صورتیکه از نفت کوره استفاده شود ، لوله های قسمت جابجایی پرده دار انتخاب نمی شوند . در صورت استفاده از لوله های پرده دار ، بخاطر تجمع دوده بین پره ها و در نتیجه کم شدن ضریب انتقال حرارت هرچند مدت باید توسط جت آب (SOOT BLOWER) دوده زدایی شوند . لوله های واقع در دو ردیف اول ناحیه کنوکسیونی
(SHOCK TUBES) پره دار انتخاب نمی شود چون هم فلاکس حرارتی تشعشعی و هم فلاکس جابجایی به آنها می رسد .بنابراین فلاکس حرارتی در کوره مربوط به این دو ردیف خواهد بود .
گاهی ممکن است جریان سیال مستقیماً وارد قسمت تشعشعی کوره شود ، در این صورت می توان از قسمت جابجایی برای گرم کردن جریان دیگری استفاده کرد . گاهاً از آن برای گرم کردن خوراک برج دیگر یا تولید بخار استفاده می شود .
حداکثر درجه حرارت گازهای ورودی به ناحیه جابجایی نبایستی از 0F 1900 – 1500 تجاوز نماید . درجه حرارت گازهای خروجی این قسمت معمولاً بین 0F 750 – 700 است .اگر درجه حرارت دودکش خیلی پایین باشد ، در این صورت احتمال تقطیر شدن بخار آب در دودکش وجود خواهد داشت و اگر سوختهای کوره دارای ترکیبات گوگردی باشند در این صورت تولید ترکیبات خورنده در دودکش می شود که با ریختن بداخل کوره باعث خورندگی لوله ها و از بین رفتن دیواره ها می گردد .

کوره های نوع کابینی
معمولاً طول این کوره ها از ارتفاع آنها بیشتر است . مشعلها در پایین در دو طرف کوره و در طول بیشتر آن بصورت افقی نصب می شوند و لوله های سیال بصورت افقی در کنار دیواره های عمودی و همچنین در قسمت شیب دار سقف نصب گردیده اند . در وسط کوره دیواره ای از جنس آجر نسوز کشیده شده است که دوسری مشعل را از یکدیگر جدا می نماید . این دیواره در گازهای داغی که وارد کوره می شوند چرخش ایجاد می کنند و باعث برگشت این گازها به سمت شعله شده و با شعله برخورد می کنند و بدین ترتیب باعث تداوم شعله می شوند ، همینطور بدینوسیله زمان اقامت گازهای داغ در کوره بیشتر می شود . این دیواره از برخورد شعله به لوله ها نیز جلوگیری می کند . همیشه طرح کوره بایستی طوری باشد که هیچگاه شعله ها با لوله ها برخورد نداشته باشند ، در صورت تماس ، در همان نقطه تولید کک شده و انتقال حرارت از لوله به سیال داخل آن کم می شود . چون کک هادی خوب حرارت نمی باشد ، فلز در منطقه کک گرفته بسیار گرم شده (HOT SPOT) و حتی ممکن است که از حداکثر حرارت طراحی شده نیز گرمتر گردد و در این صورت است که احتمال پاره گی در آن قسمت لوله بسیار زیاد می شود .
لوله های افقی در کوره ها در روی نگهدارنده (SUPPORT) قرار داشته و روی آن می توانند در اثر انبساط و انقباض بلغزند . چون این نگهدارنده ها همواره در مجاورت حرارت زیاد بوده و مانند لوله های حامل سیال نمی توانند حرارت خود را به جسمی دیگر منتقل نمایند بنابراین از آلیاژ مخصوصی با 25% کرم ساخته می شوند .
بغیر از وضعیت افقی قرار گرفتن لوله های محفظه احتراق در این کوره ها و موارد جزئی دیگر بقیه قسمتهای این نوع کوره ها با نوع استوانه ای تفاوتی ندارد . بحثهای انجام گرفته برای این کوره ها نیز صادق خواهد بود .
دریچه تنظیم هوا یا DAMPER صفحه ای است که در دودکش کوره ها نصب گردیده و با باز و بسته کردن آن مقدار  هوای اضافی به محفظه احتراق را معین می کنند . جنس هواکش از آلیاژ مخصوص است که در مقابل حرارت و خورندگی شیمیایی مقاوم است .

ایجاد اشکال در کار کوره
معمواً مقدار اکسیژن در گازهای خروجی از دودکش بین 5-3 درصد است اگر مقدار اکسیژن در گازهای خروجی زیاد باشد نشانه آن است که هوای زیادس برای سوختن وارد کوره شده یا اینکه مقداری هوا از اطراف قسمت جابجایی کوره وارد آن می شود . هوای اضافی در کوره باعث مصرف بیش از اندازه سوخت شده و جریان گازهای داغ به قسمت جابجایی کوره نیز زیادتر گردیده و در اینصورت علاوه بر مصرف سوخت زیادتر عمر لوله های بخش جابجایی نیز کوتاهتر می گردد . اگر مقدار اکسیژن گازهای خروجی از دودکش کمتر از 3% باشد در این صورت ممکن است احتراق ناقص در کوره انجام شود . با ایجاد احتراق ناقص در کوره درجه حرارت آن خواهد افتاد و اگر درجه حرارت کوره بطور خودکار کنترل شود ، در این حالت شیر کنترل سوخت مقدار بیشتری سوخت را به محفظه می فرستد و چون اکسیژن کافی برای سوختن در محفظه موجود نیست وضع کوره را بدتر کرده و مقدار زیادی سوخت در داخل کوره مانده و وضع خطرناکی را بوجود می آورد . در این حالت نباید ناگهان هوای زیادی وارد کوره کرد ، برای رفع اشکال بایستی سوخت کوره را آنقدر کم کنیم تا مقدار اکسیژن در گازهای خروجی به 3 تا 5 درصد برسد و با داشتن شعله مناسب و خارج نشدن دود از دودکش میتوان هوای بیشتری را وارد کوره نمود و سوخت را نیز زیاد کرد تا به درجه حرارت مورد نیاز برسد .
اشکالات دیگر :
- شعله مشعل متقارن نیست ، ضربانی است ، بطور غیر معمول طویل یا کوتاست .
- مشعل درست تنظیم نشده است بطوریکه شعله خیلی نزدیک به لوله هاست (حداقل فاصله ft5/1 باید در نظر گرفته شود) .
- کمی فشار منفی در بالای آتشخانه (FIRE BOX)
- گازهای احتراق خروجی از دودکش دودی است .
- گازهای موجود در آتشخانه (FIRE BOX) مه آلود به نظر می رسد .
- دمای دودکش مداوم افزایش می یابد بدون اینکه تغییری دربار حرارتی کوره داده شود .
- دمای یکسانی ( کمتر از 0F10 اختلاف) در میر خروجی وجود ندارد .
- شیر کنترل سوخت کاملاً باز است .

مزایای کوره های استوانه ای و کابینی
کوره های استوانه ای مزایای زیر را دارند :
- برای یک ظرفیت مشخص ، فضای کمتری اشغال می کنند .
- در اندازه بزرگتر معمولاً هزینه 15 – 10 درصد کمتر می باشد .
- در ظرفیتهای بالا ، آتشخانه (FIRE BOX) کوره استوانه ای بلندتر و در نتیجه جریان طبیعی گازها بهتر انجام می شود .
- نگهدارنده های ارزانتری برای لوله ها در بخش کنوکسیونی مورد نیاز است .
کوره های کابینی مزایای زیر را دارند :
- در این کوره ها امکان نصب مشعل از کف و دیواره وجود دارد بنابراین فاصله کف کوره تا زمین را می توان کمتر انتخاب کرد .
- برای ظرفیتهای کمتر از  10 هزینه سرمایه گذاری اولیه کمتری لازم دارند .

مشعلها
مشعل وسیله ای است برای مخلوط کردن مقادیر مشخص هوا و سوخت و تولید مقادیر معینی گازهای گرم و هدایت آنها به داخل محفظه احتراق کوره .پارامترهای فیزیکی و شیمیائی زیادی در تولید شعله مناسب و مداوم مؤثرند که باید اثر هر کدام از آنها را شناخت . بطور کلی میتوان مشعل را شامل دو قسمت تزریق هوا و سوخت که به کمک یکدیگر شرایط مناسب احتراق را تولید می کنند ،  دانست . قسمت ورودی هوا شامل دریچه تنظیم کننده (AIR REGISTER) هوای ثانویه و دریچه کنترل کننده هوای اولیه است . هوای اولیه با سوخت قبل از شروع احتراق مخلوط می گردد. هوای ثانویه مستقیماً به ناحیه احتراق هدایت می شود.

انواع مشعلهای گازی
مشعلهای گازی به دو دسته ، پیش مخلوط کن  انژکتوری (INSPIRATING PRE-MIX) و عادی (RAW GAS) تقسیم می شوند.
در مشعلهای نوع اول  در حدود 50 الی 60 درصد هوای لازم برای احتراق توسط مکش و تحت عنوان هوای اولیه قبل از احتراق با سوخت مخلوط میگردد . انعطاف عملیاتی این مشعلها در محدوده شرایط عملیاتی معین بسیار عالی است . مشعلهای پیش مخلوط کننده با مقدار هوای اضافی کمتری می توانند محترق شوند. اریفیس (ORIFICE) این مشعلها نسبتاً بزرگ است و چون در ناحیه سردی قرار دارند ، امکان گرفتگی کمتر از مشعلهای عادی مشابه ، با اریفیس کوچکتر است . از محدودیتهای این مشعل می توان به فشار نسبتاً زیاد سوخت (بالای psig10) اشاره کرد. در این مشعلها امکان نفوذ شعله بطرف اریفیس  در فشارهای کم سوخت بسیار زیاد است . صدای مشعلهای پیش مخلوط کننده بلندتر از مشعلهای عادی است .
در مشعلهای عادی ، سوخت بدون مخلوط شدن با هوا مستقیماً وارد اریفیس مشعل می گردد. در این مشعلها امکان احتراق سوختهای گازی مختلف با فشار کم بدون نشت شعله بطرف سوخت فراهم گردیده است . از طرفی انعطاف عملیاتی مشعل مخصوصاً در مقادیر زیاد سوخت کم است . زیرا در این مشعلها هوای اولیه قبل از احتراق با سوخت مخلوط نمی گردد و هوای ثانویه را باید برحسب نیاز تنظیم نمود. اریفیس در ناحیه گرم قرار دارد و همواره در معرض گرفتگی می باشد .  این مشعلها به فشار گاز کمتری  نیاز دارند و آرامتر کار می کنند.

مشعلهای نفت کوره
چون احتراق سوخت مایع و هوا در کوره ، در فاز گازی صورت می گیرد ، لذا باید برای احتراق نفت کوره تدابیر خاصی اتخاذ گردد. جهت تبدیل و تغییر فاز نفت کوره و شکستن آن به ذرات میکرونی در تمام مشعلهای نفت کوره از سیستمهای پودر کننده ، ( معمولاً از بخار خشک استفاده می شود) استفاده می شود. این عمل نسبت به سطح به جرم را بطور قابل ملاحظه ای افزایش داده ، موجب گرم شدن سریع و بخار شدن ذرات سوخت مایع میگردد.
مشعلهای مرکب سوخت مایع و گاز

مشعلهای مرکب جهت احتراق نفت کوره  و گاز با نسبتهای مختلف طراحی و ساخته می شوند . مشعل نفت کوره در وسط و مشعلهای گازی در کنار قرار می گیرند . تنظیم هوا توسط دریچه های مستقل برای کنترل هوای اولیه جهت احتراق نفت کوره و هوای ثانویه برای احتراق گاز صورت می گیرد .
مشعلهای دیگری که برای احتراق نفت کوره در صنایع استفاده می شوند عبارتند از مشعلهای فن دار (ROTOR FAN BURNER) و مشعلهای شدت بالا (HIGH INTENSITY BURNER)  

افزایش راندمان حرارتی کوره ها
با استفاده  از تدابیر زیر می توان راندمان حرارتی کوره ها را افزایش داد ولی باید توجه داشت اعمال  هرکدام از آنها اثرات جانبی نیز خواهد داشت که باید در نظر گرفته شوند :
- اضافه کردن سطح کنوکسیونی ، دمای دودکش را کاهش داده و در نتیجه راندمان کوره را افزایش می دهد.
- اضافه کردن اکونومایزر (ECONOMIZER) – حرارت تلف شده بازیافت شده برای تولید بخار ، بخار سوپرهیت یا آب گرم استفاده می شود.
- نصب  پیش گرم کن هوا (AIR PREHEATER) – با این عمل دمای دودکش اضافه خواهد شد ، کوران طبیعی در کوره کم می شود که گاهاً استفاده از جریانهای اجباری لازم خواهد بود.

کوره های کنوکسیونی
در این کوره ها تمامی انتقال حرارت در بخش کنوکسیونی انجام می شود و فاقد بخش تشعشعی می باشند ، چون همه جنبه های کاری این کوره ها قابل کنترل می باشد ، لذا برای جاهایی که ایمنی بالایی لازم دارند  از جمله سکوهای دریایی استفاده می شوند . شکل (2) دو بخش احتراق و تبادل حرارت با یک  دیواره از هم جدا شده است . گاز سوختی و هوای احتراق در یک مشعل پیش مخلوط کننده محترق شده ، گازهای احتراق با گازهای برگشتی از دودکش سریعاً مخلوط  شده ، وارد بخش تبادل حرارت می شوند. این گازها با دمای 0F1500-1200 وارد بخش تبادل حرارت شده با گذشتن  از روی لوله های فین دار با دمای 0F500-350 از دودکش خارج می شوند . حجم گازهای سیر کوله شده و احتراق در مقایسه با کوره های دیگر بیشتر بوده ، ضرایب انتقال حرارت خارجی بالاتر و سطح انتقال حرارت کمتر نتیجه خواهند داد .


کوره های با لوله های آتشین (FIRE TUBE HEATER)
در این کوره ها برعکس حالت قبل گازهای حاصل از احتراق  در داخل لوله ها جریان می یابند و این لوله ها داخل پوسته در سیال فرایندی یا واسط انتقال حرارت غوطه ور می باشند. در این کوره آتشخانه  (FIRETUBE) در نیمه پایینی کوره و لوله های محتوی گازهای احتراق (PROCESS COIL) در نیمه بالایی کوره قرار می گیرند . گازهای احتراق ممکن است بصورت یک گذر یا چند گذر در کوره گردش کنند و سپس به دودکش هدایت شده و از آن خارج شوند. بسته به دامنه دمایی مورد نظر از واسطه های مختلفی جهت تبادل حرارت در کوره استفاده می شود . مثلاً آب (WATER BATH HEATER) ، بخار آب (LOW PRESSURE STEAM HEATER) برای دماهای بین 0F220-160 ، روغنهای داغ (HOT OIL) برای دماهای 0F600 یا بیشتر ، نمکهای مذاب (MOLTEN SALT) برای دمای 0F800-400 که هر کدام از آنها مزایا و معایب خاص خود را دارند . در این کوره ها عمدتاً مشعل های پیش مخلوط کننده انژکتوری استفاده می شوند. زمانیکه مشعل هوای اولیه را بداخل آتشخانه می کشد ، STACK DRAFT است که بر افت فشار گازهای احتراق ( معمولاً H2O1) غلبه می کند و اجازه می دهد که هوای ثانویه وارد شود. ارتفاع دودکش معمولاً ft20-10 می باشد .
 در این کوره ها باید کنترلهای کافی جهت حفظ سطح ماده واسط انتقال حرارت بکاربرده شود در غیر اینصورت پدیده OVERHEATING  اتفاق افتاده و برای کوره ایجاد اشکال خواهد کرد.  تخریب ترکیب حمام نیز گاهی اوقات ایجاد مواد خورنده کرده و باعث خوردگی شدید پوسته خواهند شد .


دیگهای بخار
 دیگهای بخار BOILERS
بویلر یا دیگ بخار دستگاهی است که برای انتقال حرارت آزاد شده توسط احتراق سوخت به آب  برای تولید آب داغ یا بخار استفاده میشود ، آب یا بخار سپس به محل مصرف انتقال می یابد .
آب دیگهای بخار
تمام آبها از جمله آبهای نوشیدنی تا حدودی ناخالص هستند ، چون مواد جامد مانند نمکها ، گازها مانند اکسیژن و گاز کربنیک به حالت محلول در آب وجود دارند . در دیگهای بخار وجود ناخالصی ها زیان آور است و  در بعضی مواقع حتی خطرناک است بنابراین برای به حداقل رساندن این ناخالصی ها در آب تغذیه بویلر باید عملیاتی را انجام داد ، همچنین باید یادآور شد که آب تغذیه دیگ بخار معمولاً دارای مقدار خیلی کمی ناخالصی است ولی بخار خروجی از دیگ بخار خالص تر می باشد پس ناخالصی ها  در زمان تولید بخار در آب دیگ جمع می شوند . از جمله خطراتی که بوسیله وجود  این ناخالصی ها در آب تغذیه  دیگ بخار پیش می آید عبارتست از :
- تشکیل رسوب در روی سطوح انتقال حرارت که منجر به گرم شدن بیش از حد بعضی از نقاط می شود و امکان خرابی لوله ها را بوجود می آورد.
- خورندگی در سیستم تغذیه یا دیگ بخار
- ورود ناخالصی که همراه بخار به سوپر هیترها و یا توربین برده می شود و ایجاد رسوب در سوپرهیترها و یا روی پره های توربین می کند.
بنابراین باید ناخالصی های زیان آور قبل از ورود  به سیستم تغذیه به دیگ بخار جدا شوند.

بخار اشباع
زمانیکه آب در ظرف دربسته ای در حال جوشش است ، حبابهای بخاری که بالا می آیند قطرات ریز آب را بهمراه می آورند که بصورت  لایه ای روی سطح آب قرار  می گیرند. به این بخار که مقدار آب به همراه دارد بخار مرطوب گفته می شود. در واقع در این حالت انرژی کافی به آن داده نشده تا آب تماماً به بخار تبدیل شود. در بالای ظرف مذکور نیز بخاری دیده می شود که قطرات مایع در آن وجود ندارد که به آن بخار اشباع گفته می شود. در واقع در این حالت تمام انرژی نهان تبخیر به مایع داده شده است تا به بخار تبدیل شود. باید توجه داشت بخاری که دارای رطوبت است بخار  اشباع نیست بلکه بخار مرطوب است چون هنوز بخار بطور کامل تشکیل نیافته و از حرارت نهان نیز اشباع نشده است .



بخار داغ
هر چقدر به بخار حرارت دهیم  درجه حرارت آن بالاتر می رود و اصطلاحاً خشک تر می گردد ، در این حالت بخار حاصله را بخار داغ  یا سوپر هیت می نامند . این عمل بوسیله سوپرهیترها انجام می گیرد . بخار داغ دارای انرژی حرارتی بیشتر نسبت به بخار اشباع است . بطوریکه پس از اینکه حتی یک مقدار  از حرارتش را از دست بدهد هنوز بصورت بخار باقی خواهد ماند.

انواع  دیگهای بخار
سه نوع اصلی از بویلرها برای کاربردهای صنعتی و تجاری استفاده می شوند.
دیگهای بخار لوله ای (WATER TUBE BOILER) ، دیگ بخار پوسته ای (SHELL BOILER) و دیگ بخار قطاعی (SECTIONAL  BOILER) با توجه به ظرفیت انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرند . دیگهای بخار قطاعی در ظرفیتهای پائین تولید آب گرم عمدتاً برای مصارف خانگی (شوفاژ) و دیگهای بخار پوسته ای برای ظرفیتهای بالاتر در کارگاههاو کارخانجاتی که مصرف بخار کمی دارند  استفاده می شوند . دیگهای بخار لوله ای عمدتاً برای ظرفیتهای بالا در مجتمع های پتروشیمی یا نیروگاهها  استفاده می شوند.

دیگ بخار پوسته ای (SHELL BOILER)
آب در پوسته استوانه ای بویلر قرار می گیرد . کوره ، جائیکه احتراق اتفاق می افتد و لوله های حامل گازهای حاصل از احتراق (SMOKE TUBES) از میان آب می گذرند و در داخل پوسته واقع می شوند. قطر لوله های دود  روی راندمان و اندازه فیزیکی بویلر تاثیر دارد . به عنوان مثال گازهای احتراق با نرخ یکسانی در یک لوله به قطر mm100 و 5 لوله به قطر mm45 حرکت می کنند. اما پنج لوله با قطر کمتر سطح انتقال حرارت 25/2  برابر بیشتر دارند. بنابراین ترجیح داده می شود که از تعداد زیادی لوله با قطر کمتر استفاده شود تا راندمان بویلر بالاتر باشد .
این بویلرها در دو دسته افقی و عمودی قرار می گیرند. بویلرهای پوسته افقی معمولاً به صورت یک واحد کامل (PAKAGED BOILER) ساخته می شوند که تمامی تجهیزات لازم را بهمراه دارند. پمپ خوراک ، شیرهای مختلف اتصالات ، سیستم های الکتریکی و سایر وسایل لازم  بطوریکه آماده بهره برداری در محل مورد نظر می باشد.  این بویلرها  در ظرفیتهای kw300 تا kw20000 ساخته می شوند و قادرند بخاری از فشار bar5 تا bar17 تولید کنند . نوع عمودی ، نسبتاً ظرفیت کمی دارد که در بزرگترین آنها از kw3000  تجاوز نمی کند. این بویلرها فشرده تر و جای کمتر نیاز دارند.


دیگهای بخار قطاعی (SECTIONAL BOILERS)
بویلرهای قطاعی برای آب داغ فشار پایین سیستم های مرکزی استفاده می گردد . تعداد قطاعها با توجه به ظرفیت مورد نیاز می تواند تغییر کند . ظرفیت  این دیگها  از kw30 تا kw750 تغییر می کند. شعله حاصل  از مشعل میان این قطاعها و جریان آب در حفره های واقع در دیواره قطاعی قرار می گیرد .

دیگهای بخار لوله ای (WATER TUBE BOILERS)
این بویلرها از ظروفی (DRUMS) با قطر نسبتاً کوچک ساخته می شوند که توسط لوله هایی به همدیگر وصل شده اند  بطوریکه می توانند در فشار بالا کار کنند.
جریانهای کنوکسیونی آب را از درام بخار واقع در بالای دیگ از طریق ناودانی هایی (DOWN COMMERS) که از قسمت نسبتاً سرد بویلر می گذرند به درام آب واقع در پایین انتقال می دهند. رایزرها در قسمت داغ بویلر ، جریان سیر کولاسیونی  از درام آب به درام بخار را برقرار می سازند. حبابهای بخار در قسمتهای بالایی رایزرها تشکیل می شوند و باعث مکش آب به درون  لوله ها می شود. بخار از آب در درام بخار جدا شده و از بویلر خارج می شود ، آب نیز مجدداً به درام آب برمی گردد.
ظرفیت این بویلرها  از kw8500 (  30000) تا مقادیر مورد نیاز نیروگاهها MW2000 (ton/h3200) می باشد . برای بدست آوردن این محدوده وسیع از ظرفیت لازم است از 2 تا 4 درام با لوله های مستقیم یا خمیده استفاده گردد.

اجزاء دیگ بخار
یک نیروگاه مدرن معمولاً به دیگ بخار  از نوع لوله های آب که شامل یک اطاق احتراق توام  با لوله های آب ، هدرها و درام های بخار و آب می باشد ، مجهز است . بعلاوه دارای سوپرهیترها ، گرمکن های هوا – اکونومایزرها می باشد . در این فصل اجزاء متشکله بویلر بطور جداگانه و سپس دیگ بخار از نظر کلی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت .

کوره یا اطاق احتراق
کوره محفظه ای است که احتراق سوخت در آن صورت می گیرد و حرارت نتیجه شده از جریان سوخت در دو مرحله به آب داخل لوله های دیگ می رسد .
الف- بصورت تشعشع در فضای کوره و یا جابجائی در جریان گازهای داغ
ب- هدایت از طریق فلز لوله ها
حجم اطاق احتراق طوری طرح می شود که بتوان از حرارت ماکزیمم گازهای حاصل از احتراق استفاده نمود تا عمل انتقال حرارت براحتی و کامل انجام گیرد . ضمناً درجه حرارت ماکزیمم کوره سبب هیچگونه خرابی و نقصی نگردد. دیواره های اطاق احتراق ابتدا از آجر نسوز ساخته می شدند ولی در اثر  افزایش درجه حرارت این آجرها بسرعت خراب و از بین می رفتند در نتیجه برای افزایش  عمر دیواره های اطاق احتراق ، دیواره هایی که توسط جریان هوا خنک می شد ساخته  شد و در اینمورد هوا ، سیال خنک کننده  بشمار می رفت ، این روش نیز موفقیت آمیز نبود تا بالاخره دیواره های خنک شونده با آب (WATER COLLED WALLS) ساخته شد. این نوع دیواره ها  در حال حاضر بحدی توسعه یافته است که لوله های دیواره کوره قسمت اعظم سطوح حرارتی را تشکیل می دهند و طوری طرح شده اند که حرارت تشعشعی را جذب می کنند. با این طرح ساخت  دیگهای بخار بزرگ امکان پذیر گردیده و مسایل مربوط به نگهداری و تعمیر دیواره های کوره را بحداقل کاهش داده است . معمولاً لوله های آب کوره ها بطور عمودی قرار گرفته اند. این لوله ها در بالا و پائین به هدرها وصل شده اند لوله ها به قسمت هایی بنام STUB ته روی هدرها جوش می شوند ، این قسمت STUB  یا تواماً با هدر ساخته شده است و یا در عمل به آن جوش می شوند. نحوه ساختمان دیواره آب بستگی به احتراق ، شرایط بخار و اندازه دیگ بخار دارد و ترتیب قرار گرفتن لوله ها بقرار زیر است .
الف-  لوله های ساده که داخل بلوکهای فلزی قرار گرفته و معمولاً  به آنها BALLEY WALL گویند.
ب- لوله های زائده دار یا پره دار
ج- لوله های ساده که نزدیک هم قرار گرفته اند و معمولاً بنام لوله های مماس موسومند و در حال حاضر از لوله های مماس ساده در دیگهای بخار بفراوانی استفاده می کنند. و این لوله ها طوری امتداد می یابند که سقف اطاق احتراق را نیز می پوشانند .
درام ها یا استوانه ها
استوانه یا درام در دیگ بخار منبع ذخیره برای رسانیدن آب به لوله های دیواره کوره و هدرهای آن می باشد ، در همین حال که قسمت بالای درام محل تجمع بخارهای تولید شده است لوله هایی از بالای آن بخار  اشباع را به هدر  ورودی سوپرهیتر می رساند لوله های شیشه ای که به درام  نصب شده سطح آب داخل درام را نشان می دهد و در مواقع لزوم بوسیله آژیر سطح آبرا  اعلام و جلوگیری از ایجاد خطر می شود.
سوپر هیترها
برای استفاده از انرژی و حرارت بیشتر بخار در نیروگاهها ، بخار اشباع تولید شده در درام دیگ بخار را مجدداً توسط گازهای حاصله از احتراق کوره گرم می کنند این عمل داغ کردن بخار یا سوپر هیت نامیده می شود ، یک سوپر هیتر شامل هدرهای ورودی و خروجی می باشد که توسط لوله هایی  با قطر کم بهم متصل هستند . در دیگهای بخار مدرن سوپر هیتر از دو قسمت اولیه و ثانویه تشکیل یافته است بخار خروجی از درام دیگ اول وارد قسمت اولیه سوپر هیتر می شود و به این ترتیب کنترل درجه حرارت بخار نیز ساده می گردد . سوپرهیترها را براساس تعداد  زیاد لوله ها ومحل هدرها و همچنین حرارت دریافتی ( از نوع تشعشعی یا جابجایی ) طبقه بندی می کنند. در بعضی موارد طبقه بندی سوپر هیترها براساس هر دو حالت صورت می گیرد . سوپرهیترها ممکن است بصورت آویزان باشند ، در این نوع ، لوله ها از هدرها آویزان بوده و توسط آنها نگهداری می شود و یا سوپرهیترها ممکن است  از نوع افقی باشند و یا ممکن است بشکل L باشند ، در نوع افقی و L سوپر هیترها دارای تخلیه طبیعی بوده و احتیاج به تخلیه اجباری ندارند و در هنگام روشن کردن دستگاه دیگ بخار بسهولت عمل می نماید و از اینرو دو طرح اخیر مورد توجه طراحان در سوپرهیترهای اولیه  دیگ بخار با سوخت پودر شده قرار گرفتند .  لوله های سوپر هیتر را می توان طوری قرار  داد که حرارت تشعشعی ، جابجایی و یا مخلوطی  از هر دو را از کوره دیگ بخار دریافت کنند ، انتخاب نوع سوپرهیتر بستگی به این دارد که درجه حرارت بخار خروجی چطور بطور خودکار کنترل شود و یا مقدار سوپرهیت از هر نوع با خروجی دیگ بخار چگونه تغییر بکند ،  سوپر هیتر تشعشعی معمولاً در بالای کوره قرار می گیرد و قسمت اعظم حرارت خود را از  طریق تشعشع  دریافت می کند و در بعضی از انواع قدیمی لوله های سوپر هیت قسمتی از دیواره های کوره را تشکیل می داد و عملاً تمام حرارت دریافتی را از طریق تشعشع اخذ می کرد . توربینهایی که در درجات زیاد بخار کار می کنند بی نهایت به تغییرات درجه حرارت سوپرهیتها حساس هستند و تغییرات زیاد درجه حرارت ممکن است سبب خرابی محور و پره توربینها گردد. در سوپرهیتر تشعشعی در اثر افزایش بار دیگ بخار  درجه حرارت بخار افت زیاد پیدا می کند  زیرا جریان بخار  با سرعت بیشتری نسبت به سرعت افزایش درجه حرارت کوره افزایش پیدا می کند ولی در سوپر هیتر جابجایی مسئله برعکس است ، زیرا جریان گازهای احتراق و افزایش درجه  حرارت با سرعت بیشتری نسبت  به سرعت جریان بخار صورت می گیرد پس بعضی اوقات داشتن یک منطقه از سوپرهیتر که درجه حرارت ثابتی داشته باشد و با تغییرات  بار تغییر نکند مزیتی بشمار می  رود. این روش بطور کافی حساس نیست و احتیاج به کنترل اتوماتیک درجه حرارت سوپر هیت دارد بطوریکه سیستم کنترل باید قادر باشد بین پائین ترین و بالاترین مقدار  بار دیگ بخار درجه حرارت لازم را ثابت نگهدارد .


دی سوپرهیترها
در عمل سوپرهیترهایی می سازند که برای درجه حرارت بالاتر از درجه حرارت مورد لزوم و برای تمام شرایط بار توربین مقاومت کافی داشته باشند . در مواقع پائین آمدن بار توربین و در نتیجه درجه حرارت بخار و پائین آوردن آن از دی سوپرهیتر استفاده می کنند و آنرا می توان مابین سوپرهیتر اولیه و ثانویه قرار داد . طریقه دی سوپرهیت کردن بدین ترتیب است که آبی را که از درام دیگ بخار سرازیر و دور دی سوپرهیتر جریان پیدا می کند و بخاری را که از لوله های تعبیه شده در بدنه دی سوپرهیتر عبور می کند خنک می سازد . برای کنترل درجه حرارت نهایی بخار ازسوپاپهایی استفاده می نمایند که بوسیله موتور کار می کند ، این سوپاپها توسط ترموستانی که در لوله خروجی سوپرهیتر ثانویه نصب شده کنترل می شوند . این نوع دی سوپرهیتر بنام دی سوپرهیتر غیر مماسی موسوم است چون سیال خنک کننده تماس واقعی با بخار ندارد . برای فشار و درجات حرارت بالاتر از دی سوپرهیتر نوع تماسی استفاده می شود در این نوع ، آب تغذیه مستقیماً به بخار پاشیده شده و برودت لازم را به بخار می دهد .نوع دیگری که از دی سوپرهیتر وجود بای پاس کردن مقداری از گازهای کوره می باشد که به لوله های سوپرهیتر نرسد . نوع دیگری نیز وجود دارد که دیگ بخار با سوخت پودر شده و مشعل های کج استفاده می شود .

ری هیترها (REHEATER)
ری هیتر قسمتی از دیگ بخار است که بخار در قسمت فشار زیاد توربینی پس از اینکه قسمتی از حرارت خود را از دست می دهد به این قسمت هدایت می شود . ری هیتر درجه حرارت را بالا می برد و معمولاً آنرا به درجه حرارت اولیه می رساند که در توربین قابل استفاده می باشد . ساختمان ری هیتر مانند یک سوپرهیتر است . در دیگهای بخار مدرن و بزرگ قسمتهای ری هیتر بطور مساوی با قسمتهای سوپرهیتر مخلوط است و در دیگهای قدیمی بوسیله بای پاس مقداری از گازهای کوره کنترل می شود .

اکونومایزرها (ECONOMIZER)
پس از اینکه گازهای کوره قسمتی از حرارت خود را به لوله های آب سوپرهیترها می دهند هنوز دارای مقدار قابل ملاحظه ای حرارت می باشند .اگر این حرارت همراه گازها و بدون استفاده از دودکش خارج شود از نظر اقتصادی مقرون بصرفه نبوده و راندمان دستگاه پائین خواهد بود لذا با استفاده از یک اکونومایزر از این حالت باقیمانده استفاده می کنند . در ابتدا این قسمت را به دیگ بخار اضافه می کردند که در مصرف سوخت صرفه جویی نمایند و لذا از همان موقع بنام اکونومایزر موسوم شد و حالا اکونومایزر جزء اساسی در طرح یک دیگ بخار است . اکونومایزر را می توان بعنوان هیتر آب تغذیه بحساب آورد که آخرین مرحله ای است که آب خروجی از کندانسور توربینی در آن گرم می شود و سپس وارد درام دیگ بخار می گردد . اکونومایزر شامل تعدادی لوله های سری است که در آخرین مرحله مسیر گازهای حاصله از احتراق قرار گرفته و آب تغذیه از داخل این لوله ها عبور می کند . بعضی اوقات اکونومایزر به دو قسمت بخار کننده (STEAMING) و گرم کننده (NON STEAMING) تقسیم می شود آب تغذیه اول وارد اکونومایزر گرم کننده می شود که درجه حرارت آن پائین است و سپس وارد اکونومایزر بخار می شود از این روش در دیگهای بخار مدرن استفاده نمی کنند و دیگهای بخار جدید شامل یک اکونومایزر است .

گرم کن های هوا (AIR PREHEATER)
گرم کردن هوا معمولاً بعد از اکونومایزر در مسیر گازهای حاصل از احتراق بطرف دودکش قرار می گیرد و قسمتی از حرارت باقیمانده در این گازها را جذب می کند ، این حرارت جهت هوای تغذیه کوره برای احتراق سوخت مورد استفاده قرار می گیرند . و برسه نوع هستند : لوله ای – صفحه ای یا ورقه ای – دورانی .

رگلاتورهای آب تغذیه
دیگهای بخار بزرگ با فشار زیاد احتیاج به کنترل اتوماتیک سریع و دقیق برای تنظیم آب تغذیه ورودی دارند . با توجه به استفاده زیاد از دیواره های خنک شونده با آب ، درام های کوچک با قدرت بخارکنندگی زیاد و حساسیت زیاد افروزش سوخت پودر شده ، احتیاج مبرمی به استفاده از دستگههای کنترل احساس می شود . با کمک این دستگاهها کار دیگ بخار ایمن تر و مطمئن تر خواهد بود چنانچه سطح آب در لوله های دیگ بخار پائین باشد لوله ها بیش از حد داغ شده خراب می شوند در حالی که اگر سطح آب درام بالا باشد مقداری آب همراه با بخار وارد توربین شده و باعث خرابی پره های توربین می گردد . در دیگهای بخار جدید اگر آب تغذیه بطور ناگهانی قطع شود در مدت زمانی کمتر از 5/1 دقیقه آب درام تبخیر می شود . اولین رگلاتور آب مورد استفاده فقط براساس تغییر سطح آب درام کار می کند و کنترل آب بکندی صورت گرفته و برای دیگهای بخار مدرن به دلایل زیر مورد اطمینان نمی باشد .
الف – هنگامی که بطور ناگهانی بار افزایش می یابد حبابهای زیادی زیر سطح آب تولید می شوند و سبب افزایش حجم آب دیگ بخار گردیده ، لذا سطح آب بطور لحظه ای بالا می آید .
ب- هنگامی که بار بطور ناگهانی پائین می آید حبابهای کمتری تشکیل می شود و سطح درام پائین می آید . موقعی که حالت (الف) اتفاق می افتذ رگلاتور به جای بازکردن سوپاپ تغذیه آنرا خواهد بست و موقعی که وضعیت (ب) اتفاق می افتد عمل عکس حالت قبل را انجام می دهد . این عمل تغییرات غیرمتعادل سیستم و پائین رفتن سطح آب می شود .برای برطرف کردن این اثر لازم است با بکارگرفتن ثانوی که براساس دبی بخار کار می کند سطح درام را ثابت نگه داشت . این دستگاه بنام THE COPE’S FLOWMATIC معروف است . کنترل و تثبیت سطح آب شامل یک لوله مایل است که انتهای بالایی آن به بالای درام دیگ بخار و انتهای پائینی به پائین درام (مانند لوله شیشه ای اندازه گیری سطح آب) وصل شده است . بنابراین سطح آب لوله مزبور با تغییرات آب درام بالا و پائین می رود ، هنگامیکه سطح آب لوله پائین می آید یعنی بخار بیشتر از آب در لوله موجود است و باعث می شود در اثر حرارت زیاد لوله انبساط پیدا کند . موقعی که سطح آب در لوله بالا رود اثر خنک کنندگی باعث انقباض لوله می شود این حرکات لوله از طریق یک میله و اهرم به سوپاپ کنترل آب تغذیه متتقل می شود و باعث باز و بسته شدن آن می شود باید توجه کرد که لوله مایل و اتصالات مجاور آن باید در معرض آتمسفر باشند تا آب لوله زیر درجه حرارت اشباع بتواند خنک شود .عنصر دوم کنترل طوری ترتیب داده شده است که با تغییرات بار دیگ بخار سوپاپ کنترل آب تغذیه را تنظیم می کنند ، لوله های این عنصر به هدرهای ورودی و خروجی سوپرهیتر متصل اند و اختلاف فشار در سراسر سوپرهیتر روی دیافراگم که در عنصر کنترل بار دیگ تعبیه شده اثر می گذارد .اختلاف فشار در دو انتهای سوپرهیتر ، در اثر تغییرات دبی بخار بوجود آمده و موجب حرکت صفحه دیافراگم می شود و حرکت دیافراگم توسط اهرمی منجر به باز و یا بسته شدن سوپاپ کنترل می شود بازوی سوپاپ کنترل آب تغذیه به میله هایی از دو عنصر کنترل توسط یک زنجیر و یک چرخ دندانه دار وصل است بطوریکه محل و حرکت سوپاپ کنترل تغذیه توسط حرکت دو عنصر کنترل خواهد بود . شرایط کار نوع جدید رگلاتور آب تغذیه بستگی به دبی آب تغذیه دیگ بخار نیز دارد و به نوع کنترل سه عنصری معروف است .

دستگاه جریان هوا
الف – فن ها یا بادبزن ها
در دیگهای بخار مدرن فن ها برای منظورهای زیر بکار برده می شوند :
1- کشش اجباری یا جریان هوای اجباری    FORCED DRAFT FAN
2- مکش هوا یا خروج گازهای کوره    INDUCED DRAFT FAN
3- هوای ثانویه    SECONDRY AIR
4- بادبزنهای هوای اولیه یا اگزوز    EXHAUSTER PRIMARY AIR FANS
بادبزن هوای ثانویه در کوره های با سوخت گاز وجود دارد در حالیکه اگزوز یا بادبزنهای هوای اولیه در کوره هایی نصب می شوند که با سوخت پودر شده کار می کنند .بادبزنهای کشش اجباری اولیه و ثانویه F.D.FANS هوای تازه را وارد کوره می کنند و بادبزنهای مکش I.D.FAN گازهای کوره را خارج می سازند ، و بدنه بادبزنهای طوری طراحی شده اند که هوا یا گاز با می نیمم مقاومت از آنها عبور نماید .


دمپرها :
برای اینکه اپراتور دیگ بخار ، کنترل کاملی روی احتراق داشته باشد هوای ورودی کوره دقیقاً باید تنظیم شود . این عمل با فنهای یک یا دو سرعته ممکن نیست .از این رو از وجود دمپرها برای تنظیم جریان هوا استفاده می شود . بطور مشابه مکش اطاق احتراق یا بوسیله دمپرهایی که در خروجی گازهای دیگ نصب شده اند کنترل می شود و با بوسیله دمپرهای قابل تنظیم و یا پره های قابل تنظیم که اطراف ورودی ID FAN , FD FAN ها قرار دارند .

اجکتور (EJECTORS)
یک اجکتور نوع ساده شده ای از یک پمپ خلاء یا کمپرسور خلاء می باشد که در آن هیچ گونه پیستون ، شیر یا روتور و دیگر اجزای متحرک وجود ندارد . طبق شکل (1) بخار با فشار بالا به محفظه بخار وارد می شود و در حین عبور از نازل بخار منبسط شده و نازل را در یک سرعت بسیار بالائی ترک می نماید ، هوا ، گاز ، بخار یا مخلوط مایع از طریق نازل مکش با ورودی بخار ، وارد اجکتور می شود و به درون محفظه مکش وارد می شود . در اینجا هوا و دیگر مخلوط بوسیله بخار با سرعت بالا به ورودی دیفیوز یا نازل ونتوری شکل وارد می شود و سپس از انتهای دیفیوز خارج می شود در دیفیوز سرعت زیاد و فشار کم سیال به سرعت کم و فشار زیاد سیال تبدیل می شود و یا به عبارت بهتر هد سرعت مخلوط به فشار تبدیل می شود که از فشار مکش مخلوط هوا بیشتر ولی از فشار بخار ورودی کمتر می باشد .

تئوری مربوط به اجکتورها
پیشرفت فشار ، سرعت و انرژی در طول یک اجکتور در شکل (2) نشان داده شده است .انبساط داخلی بخار به نقطه C و دوباره متراکم شدن مخلوط تا نقطه E به صورت آدیاباتیک با بازده های مرتبه 0.8 می باشد . مخلوط شدن در ناحیه بین C تا E با توجه به ممنتوم هر دو جریان با بازده مرتبه 0.65 انجام می شود .
استفاده از اجکتورها برای کاربردهای مناسب متکی بر فاکتورهای ز یر می باشد
1- فشار بخار : انتخاب اجکتور باید بر مبنای فشار مینیمم خط انتخاب شود .
2- دمای آب : انتخاب بر مبنای دمای ماکزیمم آب می باشد .
3- دما و فشار مکش : احتیاجات کلی فرایند باید در نظر گرفته شود ، انتخاب معمولاً بوسیله مینیمم فشار مکش مورد نیاز (بالاترین خلاء) می باشد .
4- ظرفیت مورد نیاز خصوصیات اجکتورها (FEATURES)
اجتکورها خصوصیات زیر را ، که انتخابی خوب برای تولید اقتصادی مداوم شرایط خلاء را ایجاد می نماید ، دارا می باشند :
1- آنها با مخلوطهای بخار خورنده خشک یا مرطوب کار می کنند .
2- یک خلاء منطقی مورد نیاز برای عملیات صنعتی را ایجاد می نمایند .
3- در سایزهای مختلف برای ظرفیت های کم و زیاد موجود می باشند .
4- استفاده از آن راحت و بازده آن خوب می باشد
5- هیچ قسمت متحرکی ندارند بنابراین هزینه تعمیر آنها پائین و عمل آنها اگر خورندگی عامل مزاحمی نباشد یکسان و یکنواخت است .
6- عملیات آنها ایمن تر و می توان از اجکتور در محل گازهای قابل انفجار استفاده نموده و خطر انفجار توسط جرقه را برطرف ساخت .
7- عملیات مداوم در محدوده طراحی دارند .
8- هزینه های ساخت بطور نسبتاً خوبی نسبت به پمپ خلاء مکانیکی پائین می باشد و هم چنین فضای کمی را اشغال می کنند .

انواع اجکتورها
اجکتور می تواند یک مرحله های یا چند مرحله ای باشد . در استفاده از اجکتورها به صورت چند مرحله ای ممکن است از کندانسور استفاده شود (intercondenser) که به سیستم اجازه می دهد در فشارهای مطلق پائین تر از یک مرخله ای عمل نماید .
وقتی که بار ورودی زیادی داشته باشیم به صورت موازی به کار برده می شوند و یا به این دلیل که اگر قسمتی از سیستم فرایند دچار خرابی شد و نیاز به تعمیر داشت بدون ایجاد مشکل برای قسمت های خراب از سایر قسمت ها جدا می شود .
واحدهای چند مرحله ای سری برای فشارهای پائین مورد نیاز می باشد . شکل شماتیک آنها در شکل (3) بص ورت آرایش های سری نمایش داده شده است . اولین مرحله بخارهای فرایند را خارج کرده و مرحله دوم مخلوط این بخارها را با بخارهای محرک مرحله اول خارج می نماید شکل (a3) . در آرایش های بعدی به دلایل اقتصادی از کندانسورهائی داخلی در بین اجکتورها استفاده نموده اند . در کندانسورهای بارومتریک یا تماس مستقیم ، بخار و دیگر مواد قابل کندانس بوسیله یک اسپری آب سرد خارج می شوند .کندانسورهای سطحی اجازه بازیافت مواد کندانس شده با ارزش یا بخار آب کندانس شده به عنوان خوراک بازگشتی ریبویلر را می دهند که این نوع کندانسورها عموماً از نوع بارومتریک گرانتر بوده و به این دلایل که مقادیر زیادی از مواد غیرقابل کندانس در آن ظاهر می شوند ، طراحی آن پیچیده تر از سایر انواع کندانسورها می باشد .
پس کندانسور در فشار اتمسفری عمل می نمایند و بعد از آخرین اجکتور نصب می گردد .این کندانسور هیچ گونه اثری بر روی اقتصاد بخار نمی گذارند و هم چتین هیچگونه تاثیری بر روی کار اجتکورها ندارد ولی از به هدر رفتن بخار خروجی به اتمسفر جلوگیری کرده و بنابراین به بخار اجازه بازیابی می دهند .آنها هم چنین به عنوان یک صدا خفه کن در اجتکور به کار گرفته می شوند و با نوع بارومتریک می توان از بوهای نامطبوع و بخارات خورنده جلوگیری به عمل آورد . لوله های دنباله کندانسور که با بعضی از کندانسورها استفاده می شوند ft34 در استخر فرو برده می شود یا با پمپ کندانس کننده تحت خلاء در مکش استفاده می شود .
اجکتورهای تقویت کننده (BOOSTER EJECTOR)
این نوع اجکتورها برای انتقال حجم های زیادی از بخارهای قابل میعان و برای خلاء های بالاتر از آنچه که قابل دسترسی با کندانسورهای استاندارد استفاده کننده از آب خنک می باشد ، طراحی شده اند آنها معمولاً با کندانسورهای بارومتریک و یا سطحی به کار برده می شوند و هم چنین در آنها معمولاً از اجکتورها ی دو مرحله ای استاندارد استفاده می شود . این نوع اجکتورها بخارها را از سیستم فرایند در خلاء بالا (فشار پائین مطلق حدود 5/0 اینچ جیوه) می گیرد و آنها را با بخار محرکشان به شرایط خلاء پائین تر (تراکم مخلوط) جائی که بخارات قابل میعان می تواند در دمای آب کندانسور انتقال پیدا کنند ، تخلیه می کند . بخارات غیرق ابل میعان کندانسور را ترک نموده و به سیستم مرحله دوم اژکتور عبور می نماید . این سیستم کلی اجازه می دهد که یک خلاء ثابتی در فرایند نگهداشته شود و بوسیله دمای آب سرد تغییر نمی کند . اجکتورهای از نوع بوستر با سیستم های سردسازی جهت بخار سطحی و بارومتریک برای گاززدائی مایعات ، تقطیر خلاء بالا ، تبخیر ، سردکردن خلاء و خشک کن خلاء (VACCUM COOLING AND DRYING) و دیگر سیستم هائی که حجم زیادی از مواد قابل کندانس در خلاء باید جابجا شود ، به کار برده می شوند .

خصوصیات بخار مصرفی
هر شیپوره (NOZZLE) باید در فشاری کار کند که برای آن فشار طراحی شده است ، بطور کلی آزمایشات نشان داده که بخار 100 پوند برای اینکار ایده آل می باشد . انرژی موجود در اثر انبساط بخار در فشار اتمسفر یک افت میکند و این افت افزایش مصرف بخار را به همراه خواهد داشت ، همچنین چنانچه فشار بخار بیش از مقدار فشاری باشد که دهانه نازل برای آن طراحی شده بازهم این سبب افزایش مقدار مصرف بخار میگردد .
حداقل فشار بخار در اجکتوریک مرحله و یا در مرحله آخر یک اجکتور چند مرحله باید 50 پوند باشد . فشار بخار مصرفی برای اجکتورها نبایستی از 400 پوند بیشتر باشد چون در فشار بیش از این مقدار نیاز به نازل با خروجی خیلی ریز است که ساخت چنین نازلی مشکل می باشد .
بخار مصرفی باید خشک باشد (0F15 – 5) ، چون بخار مرطوب نظم اجکتور را برهم زده کار آنرا با اشکال روبرو می سازد . بعلاوه قطرات آب موجود در بخار باعث فرسایش قسمت گلوگاه نازل خواهد شد .
لوله و اتصالات
لوله (PIPE)
تعریف : استوانه توخالی فلزی ، پلاستیکی ، سیمانی و ................ است که برای انتقال سیال بکار میرود . در صنعت برحسب اینکه سیال تحت چه خواصی باشد از لوله های مختلف استفاده می شود.
1- لوله فولادی : (STEEL PIPE)
فولاد یکی از مهمترین مصالح صنعتی است . در تحت شرایط مشخص خاصیت ضدخورندگی عالی از خود نشان میدهد . از این رو همیشه در ساختن لوله های حامل اسیدسولفوریک سرد و غلیظ بکار برده میشود .
2- لوله چدنی : (CAST IRON PIPE)
در محیط اسیدسولفوریک و قلیاها کمتر از فولاد خورده میشود . جنس چدن سخت و شکننده است.
3- لوله فولادی ضد زنگ (STAINLESS STEEL PIPE)
از آهن ، کرم ، نیکل و مقدار کمی فلزات دیگر ساخته میشود در مقابل اسیدهای آلی و اسیدنیتریک با غلظتهای مختلف مقاوم است .
4- لوله مسی : (COPPER PIPE)
چون هدایت حرارتی آن زیاد است از خیلی وقت پیش مورد استفاده بوده است . در مقابل خاصیت خورندگی قلیاها بجز آمونیاک و اسیدهای آلی در غلظتهای پائین از خود مقاومت نشان میدهد ، باید توجه داشت که هرگز از لوله مسی برای حمل جیوه استفاده نشود زیرا با آن ترکیب شده تولید ملقمه میکند .
5- لوله آلومینیومی : (ALUMINUM PIPE)
بعلت سبکی امتیاز زیادی در صنعت دارد . در ضمن تشکیل اکسیدآلومینیوم هیدراته که جدار لوله را می پوشاند ، در مقابل خاصیت خورندگی اسیدهای آلی غلیظ و اسیدنیتریک و نیتراتها مقاومت نشان می دهد .
6- لوله نیکلی : (NICKEL PIPE)
در مقابل تمام قلیاها حتی آمونیاک مقاومت میکند .نیکل و آلیاژهایش در صنعت ارزش زیادی دارند .از این رو بیشتر اوقات تبخیر کننده ها و لوله های درونی آنها از آلیاژهای نیکل ساخته می شوند .
7- لوله سربی : (LEAD PIPE)
مقاومت لوله های سربی در مقابل خاصیت خورندگی اسید سولفوریک رقیق زیاد است از این رو بعضی لوله ها و مخازن محتوی اسیدسولفوریک رقیق از سرب ساخته میشوند .
8- لوله با لایه لاستیکی : (RUBBER LINED PIPE)
این لوله ها فقط مخصوص حمل سیال خورنده می باشد که جداره داخلی آنها از مخاط لاستیکی پوشیده شده است .
9- لوله سیمانی : (CEMENTED PIPE)
با قیمت ارزانتر از لوله های فلزی تمام می شود . برای حمل سیال خورنده بکار نمی رود .
10- لوله با لایه سیمانی : (CEMENT LINED PIPE)
جدار داخلی بعضی از لوله ها را از سیمان می پوشانند . برای حمل سیال با قابلیت هدایت الکتریکی زیاد بکار می رود . مثل لوله حامل آب دریا .
11- لوله پلاستیکی : (PLASTIC PIPE)
برای حمل سیال خورنده بکار می رود . باید توجه داشت که درجه حرارت سیال نباید زیاد باشد .
12- لوله پی – وی – سی : POLYVINYL CHLORIDE P.V.C.
همانطور که از اسمش بر می آید ازپلی نر شدن ترکیب نیل کلراید بدست می آید .برای انتقال مواد خورنده بکار می رود . نباید در فشار و درجه حرارت بالا  مورد استفاده قرار گیرد .
لوله ها را ممکن است از فلزاتی مثل نقره و تانتالیم هم بسازند ، اما بعلت گرانی کمتر در صنعت از آنها استفاده می شوند .
قطرلوله (STANDARD DIAMETER)
لوله ها را بطور کلی از قطر  اینچ تا 30 اینچ می سازند . ولی برحسب احتیاج لوله های با قطر بیشتر ازز 30 اینچ هم ساخته می شوند .
انواع اتصالیها THE VARIOUS FITTINGS
انواع اتصالیها که تا بحال ساخته شده از نظر نوع فلز و وزنهای مختلف خیلی زیاد می باشند . تمام آنها را نسبت به کاری که انجام می دهند و محلی که مورد استفاده قرار می گیرند به شش دسته تقسیم نموده اند .
دسته یک : اتصالیهای مستقیم توسعه و امتداد

مغزی NIPPLE
مغزی لوله کوتاهی است که دوسر آن پیچ داشته باشد . انواع آن عبارتست از :
1- مغزی تمام پیچ که طول آن دو برابر طول پیچ یک سرلوله است .
2- مغزی کوتاه که کمی از مغزی فوق بزرگتر است .
3- مغزی بلند که برای پرکردن فاصله های کم بکار می رود ولی از 12 اینچ بلندتر نیست .گاهی طول پیچ یک طرف مغزی بلندتر از معمول است که به آن LONG SCREW NIPPLE می گویند .
مهره قفلی LUCK NUT
عبارتست از مهره ای که یک طرف آن صاف شده است و در پشت بوشن بکار برده می شود و طرف دیگر آن شیاری تراشیده شده است که در آن از ریسمانهای نسوز برای جلوگیری از نشت کردن استفاده می شود .
دسته دوم : اتصالهای تبدیلی

بوش (BUSHING)
چنانچه بخواهیم انتهای لوله ای را به یک اتصالی بزرگتر متصل نمائیم ، از تبدیل استفاده می نمائیم . تبدیل بوش اتصالی است که از طرف اتصال به لوله با قطر کوچکتر از داخل و از طرف قطر بزرگتر ازبیرون رزوه دار شده است .
تبدیل REDUCER
تبدیل عبارت از بوشی است که دو سر آن یک اندازه نباشد و با آن لوله با قطرهای مختلف را متصل می نماید . تفاوتی که با تبدیل بوشی دارد این است که هر دو طرف آن از داخل پیچ شده است . تبدیلها به اندازه های مختلف ساخته شده اند که موقع نام بردن باید هر دو اندازه آن را ذکر نمود .
دسته سوم : اتصالهای انحرافی
آفست OFFSET
در لوله کشی گاهی لازم می شود که یک خط لوله از امتداد اصلی خود خارج شود ولی موازی با امتداد اولیه ادامه یابد . در این مورد از یک اتصالی بنام آفست استفاده می شود و در لینصورت است که محورهای دو خط لوله باید با دو محور آفست تطبیق نماید .
زانو ELBOW
برای تغییر جهت مسیر لوله به زوایای مختلف ، از زانو استفاده می گردد. در لوله کشیهای آب زانوهای 45 درجه و 90 درجه بیشتر بکار می رود . فقط در موارد به خصوصی از زانوهای 60 درجه و 5/22 درجه استفاده می گردد .


خم BEND
برای تغییر جهت مسیر لوله به زاویه 90 درجه یا هر زاویه بزرگتر از 90 درجه از خم استفاده می گردد . هنگام تغییر مسیر حتی المقدور باید خم استفاده شود ، چون مایع در آن روانتر جریان می یابد ، بعبارت دیگر اصطکاک در خم کمتر است .
دسته چهارم : اتصالهای انشعابی
سه راهی TEE PIECE
این اتصالی برای گرفتن یک انشعاب از خط لوله اصلی به زاویه قائمه بکار برده می شود. سه راهه به اندازه های مختلف ساخته شده که هر یک در مورد خاصی بکاربرده می شود. نامگذاری و شناسائی آن بدین قرار است :
موقعیکه سه دهانه به یک اندازه باشد ، با همان اندازه نامیده می شوند. مثلاً اندازه هر شاخه سه راهه نیم اینچی ، همان نیم اینچ می باشد . اگر اندازه شاخه وسط غیر از اندازه خط لوله باشد ، اندازه لوله ، اول داده می شود. مثلاً سه راه ¾ ×1
موقعیکه هر سه شاخه مختلف باشند ، باز اندازه شاخه ای که به خط لوله اصلی وصل می شود ، اول داده می شود ، مانند : ½ ×1×1 ×1 × 1
سه زاویه “Y” BRANCH
زاویه بین انشعاب و خط اصلی 30 ، 45 ، 60 درجه است . گاهی نیز از چهار انشعاب برای موارد خاصی استفاده می گردد. در اینصورت دو شاخه مقابل یکدیگر و با زاویه 45 درجه قرار می گیرند.
چهارراهه CROSS
عبارت از سه راهه ای است که شاخه چهارمی برابر شاخه سوم به آن اضافه شده است . چهار راهه برای تقسیم یک لوله به سه لوله مساوی با زاویه قائم بکاربرده می شود .
دسته پنجم اتصالهای مسدود کننده
توپی PLUG
برای بستن دهانه لوله ها و اتصالیها که از داخل پیچ شده باشند ، توپی بکاربرده می شود. جنس آن از چدن ، آهن یا برنج می باشد . توپیها انواع مختلفی دارند که هر یک برای کار بخصوصی معرفی می شود. اندازه های کوچک آن دارای یک سر چهار گوش است که برای باز کردن و بستن توپی از آن استفاده می شود. توپیهای معمولی را از  تا 12 اینچ می سازند.
سر لوله کور
عبارت از یک صفحه چدنی است که برای بستن دهانه لوله های سر لوله دار یا اتصالیهای سر لوله دار بکاربرده می شود. ضخامت آن بستگی به فشاری که در لوله موجود است ، دارد .
دسته  ششم : اتصالهای مهره ماسوره ای

مهره ماسوره UNION
برای اتصال دادن دو لوله که بهم رسیده و دو طرف دیگر لوله ها آزادی حرکت نداشته باشد ، از مهره ماسوره استفاده می گردد. این اتصال از سه قسمت تشکیل شده که در شکل (2) نشان داده شده است . قسمت اول را به انتهای یکی از دو لوله می پیچانند . سپس قسمت دوم را به لوله مقابل پیچانده ، آنها را بوسیله قسمت سوم بهم متصل می کنند . چون مورد استفاده مهره ماسوره ها بیشتر در مواقع تعمیر خطوط لوله است ، گاهی اتفاق می افتد که خرابی از سه راه یا زانو می باشد ، در اینصورت اتصالیهای فرسوده را از وسط بریده از روی دو سر لوله باز می کنند و به جای آن از سه راه مهره ماسوره ای یا زانوی مهره ماسوره ای استفاده می کنند. هر یک  از این اتصالیها دو نوع دارد که در شکل نشان داده شده است .


سر لوله FLANGE
این اتصال را در دو طرف اتصالیها و لوله هائیکه باید با پیچ و مهره بهم متصل شوند ، سوار می کنند . سر  لوله ها دو نوع هستند پیچ دار که بوسیله پیچاندن روی لوله سوار می شوند و ساده که باید آنرا به لوله جوش داد . در اتصال لوله های  سر لوله دار برای جلوگیری  از نشت کردن مایع باید صفحاتی میان دو سر لوله قرار داده ، بعد پیچ و مهره را محکم کرد . اتصال دادن با سر لوله ها این امتیاز دارد  که می توان هر تعداد  از لوله یا دستگاه مربوط به آنرا باز کرده ، تعمیر یا تعویض نمود.
نحوه اتصال فتینگها
فتینگها
فتینگهایی که برای سیستم لوله کشی بکار می روند از نوع رزوه ای ، فلنجی ، جوشکاری می باشند.
این روشها در شکل (3) نشان داده شده است . هر روش بصورت گسترده ای کاربرد داشته و برای هر یک مزایای وجود دارد .


اتصال رزوه ای
فتینگ هایی از این نوع دو لوله را بوسیله قطعاتی که  رزوه شده اند به هم ارتباط میدهد در نصب اولیه یا زمانی که قسمتی از خط لوله می بایست تعویض گردد.  این اتصالات مفیدترند زیرا که به آسانی قابل جدا شدن بوده و نیز در محل تعمیر سریع به هم وصل می گردند  ایجاد رزوه ای لوله کمی بیش از نصف ضخامت لوله باعث ضعیف شدن سطح لوله در قسمت اتصال میگردد.
اتصال کم کننده ارتعاشات
این نوع فیتینگ بطور مخصوصی طراحی شده که ارتعاشات و لرزش ها را جذب نموده  و آنها را کاهش میدهند این عمل مدت کارکرد لوله و سرویس مجدد آنها را افزایش میدهد . آنها همچنین اعجاج حاصل  در لوله ها ، (وزوز کردن و یا ضربه زدن سیال به لوله ) را رفع می کنند.
این نوع اتصالات همچنین در کاهش عمل ضربه قوچ و اثر انفجار حبابهای داخل لوله که از تغییر فشار ناگهانی یا تغییر حجم مایع حاصل می گردد اثر مهمی دارند. بسته به اندازه شان ، این نوع اتصالات دامنه ای از تغییرات فشار صداها را جذب می کنند . صفحه فلنجی شکل آنها یکسره از مواد لاستیکی مخصوص پوشانده شده که نیاز به استفاده از واشرها را رفع می کند. فلنجها بر اثر وجود حلقه های فلزی داخل لوله شان حالت برگشت پذیر دارند. به اضافه اینکه  رشته هایی با مقاومت بالا و سیم های مارپیچی فولادیی که در بین ورقه هایی جای گرفته اند بیشترین مقاومت و پایداری را در لوله متصل به فلنج آن ایجاد می کنند. در این مورد تیوبهای حالت فنری مخصوص و پوشش همواره شده ای را دارا می باشند.
فتینگ های جوش شونده
با افزایش تکنولوژی خطوط لوله کشی و دستگاههای جوش ، استفاده از اتصالات جوش شونده زیاد شده است . یک اتصال که بطرز صحیح بر اثر جوشکاری حاصل گردد به اندازه خود لوله مقاوم می گردد. سیستم جوشکاری همه اتصالات را در لوله کشی ها در بر می گیرد . این اتصال دارای خاصیت سیل کنندگی قوی و عمر تعمیراتی زیاد و یک عمل مطلوب در طراحی های با فشار بالا می باشد .
اتصالات فلنجی
فتینگ های فلنجی از روش آهنگری یا ریخته گری حاصل می گردند . فلنج یک حلقه یا رینگ در انتهای اتصال بوده که با نمونه مشابه خودش در قسمت دیگر اتصال می یابد . نوع دیگر فلنج ها ، بصورت دو قطعه ای می باشند که بصورت دو رینگ جداگانه روی لوله لغزش داشته و سپس به هم محکم می گردند. فلنجها به صورت پیچ و مهره و یا بوسیله جوش به هم اتصال می کنند.  سطح فلنجها باید کاملاً  صیقلی و صاف گردند در همه موارد نیاز  به یک وسیله بین دو سطح جهت آب بندی نمودن و جلوگیری  از نشتی می باشد .

شیرهای صنعتی
شیر وسیله ای است که برای مهار کردن جریان و فشار مایعات و گازها بکار برده می شود. وظایف اصلی شیرهای صنعتی در موارد زیر خلاصه می شود :
1- قطع و وصل کردن کامل جریان مایعات و گازها
2- تنظیم و کنترل مقدار جریان مایع یا گاز در لوله
3- تنظیم مقدار فشار مایعات و گازها در دستگاههای مختلف و ایمن نگهداشتن آنها
4- جلوگیری از برگشت مایعات و گازهای عبور کرده
بنابراین شیرها به دو دسته کلی تقسیم می شوند :
1- آنهایی که برای قطع و وصل کامل جریان استفاده می شوند (SHUT OFF VALVE)
2- شیرهایی که برای کنترل جریان بکار برده می شوند که دستی یا خودکار می باشند.

انواع شیرها
با توجه به کاربرد شیرها در موارد مختلف ، مهمترین شیرهای صنعتی که ساخته شده عبارتند از :
1- شیرهای سوزنی (NEEDLE VALVES)
2- شیرهای سماوری (PLUG COCKS OR COCK VALVE)
3- شیرهای کروی یا ساچمه ای (GLOBE VALVES)
4- شیرهای کشوئی  یا دروازه ای (GATE VALVES)
5- شیرهای دیافراگمی (DIAPHRGM VALVES)
6- شیرهای یکطرفه (CHECK VALVES)
7- شیرهای پروانه ای (BUTTERFLY VALVES)
8- شیرهای اطمینان (SAFETY OR RELIEF VALVES)
9- شیرهای خودکار (CONTROL VALVES)
شیرهای سوزنی
شیر سوزنی جائی بکار می رود که تنظیم  بسیار دقیق لازم است . این شیر در اندازه های کوچک ساخته می شود و دارای یک پلاگ مخروطی شبیه سوزن می باشد که کاملاً در نشیمنگاه خود جا می گیرد . این شیرها از لحاظ خصوصیات ساختمانی و طرز کار جزو خانواده شیرهای کروی می باشد . قطر شیرهای سوزنی معمولاً  از 2 اینچ تجاوز نمی کند .
از کاربرد آنها می توان به استفاده آنها در مخازن محتوی مایع برای تعیین سطح مایع داخل مخزن اشاره کرد. در آزمایشگاهها و وسایل ابزار دقیق نیز کاربرد آنها بسیار زیاد می باشد .
شیرهای سماوری
ساده ترین و قدیمترین خانواده شیرها را تشکیل می دهد شکل (1) ، برای قطع و وصل کردن کامل جریان مورد استفاده قرار می گیرد . موقعی که شیر کاملاً باز باشد ، مایع در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرائی به اندازه لوله متصل به آن حرکت می کند لذا افت فشار کم و در حد شیر کشوئی می باشد . سطح اصطکاک بین دریچه PLUG و بدنه زیاد است و کار باز و بسته کردن شیر ، مخصوصاً در شیرهای بزرگ مشکل است . یک چهارم دور شیر را کاملاً باز یا بسته می کند. خصوصیت مهم دیگر شیرهای سماوری  این است که می توان آن را به آسانی بصورت چند دریچه ای ساخت ، استفاده از شیرهای سه راهه و چهار راهه در فرایندها بسیار معمول می باشند. این شیرها به جای دو ، سه یا حتی چهار شیر یک دریچه ای استفاده می شوند.


در برخی از این شیرها ماده روان کننده ای تحت فشار بداخل شیر تزریق میشود که به آب بندی شیر کمک می کند و تا حدودی از نفوذ مواد داخل شیر به اطراف دریچه و راه پیدا کردن به بیرون  از اطراف  دسته شیر ، جلوگیری می کند . از طرفی عمل روغنکاری اصطکاک بین سطوح چرخنده را کم کرده و سائیدگی بین این سطوح را در موقع چرخش کم می کند . باید توجه داشت که وجود گریس یا روغن در بعضی موارد ایجاد اشکال می کند که می بایست  از نوع ساده آن بدون سیستم روانکاری استفاده کرد.
نکته جالب دیگر  در ساختمان این شیرها این است که اگر وجوه پلاگ خیلی نزدیک به موازی باشد ، پلاگ به آسانی در بدنه سفت شده و چرخیدن آن مشکل می شود. همینطور  اگر وجوه پلاگ خیلی مخروطی باشد ، نیروی ناشی  از فشار خط تمایل  به بیرون راندن پلاگ از جایش را خواهد داشت .
سادگی و سرعت عمل و اینکه با 90  درجه گردش ، دسته شیر باز یا بسته می شود ، مزایای اساسی شیر پلاگ می باشد. این شیرها معمولاً جای کمی برای نصب اشغال می کند. نوع روغنکاری شده برای آب ، نفت و گاز بکار می رود و دارای ماکزیمم فشار PSI 5000 و ماکزیمم درجه حرارت 600 درجه فارنهایت می باشد . اندازه های معمولی آن ¼ تا 30 اینچ می باشد . شیر روغنکاری نشده باندازه های ¼ تا 16 اینچ و فشار PSI 720 و F0450 موجود است .
شیر ساچمه ای (BALL VALVE) از جهات مختلف شبیه شیر سماوری است ،  با این اختلاف که مسدود کننده به جای شکل مخروطی به شکل کروی یا ساچمه مانند ساخته شده است . سادگی ساختمان ، آب بندی خوب و سرعت باز و بسته کردن ، آنرا برای جریان گازها مناسب می نماید .
شیرهای کروی
در این شیرها ، جریان بوسیله یک دیسک که روی  اریفیس قرار می گیرد کنترل می شود. این اریفیس عمود بر جهت جریان در بدنه شیر قرار گرفته است و مایع از نقطه ورود به شیر تا خروج از آن 180 درجه تغییر جهت می دهد .  این تغییر جهت در جریان تلاطم ایجاد می کند و بنابراین افت فشار بیشتر خواهد شد .  بعلت تغییر ناگهانی مسیر سیال ، باز و بسته کردن شیر خیلی  سریع تر انجام می شود. در شیر کروی به محض قطع اتصال دیسک و نشمینگاه (SEAT) ، سیال جریان می یابد و دبی خروج مایع  با تعداد دور  دسته متناسب است ، لذا می توان از آن برای تنظیم جریان استفاده کرد . در این شیرها فرسودگی مربوط به اصطکاک  خیلی کمتر از شیر کشوئی است و این سائیدگی در قسمت دیسک یکنواخت است .
دیسکهای شیر کروی به اشکال مختلفی ساخته می شود که شکل مخروطی آن معمولتر می باشد . رینگ نشمینگاه نیز به شکل مخروط مناسب با دیسک ساخته میشود. بعضی از دیسکها می توانند از دو جنس مختلف ساخته شوند ، در این صورت دیسک را دیسک ترکیبی (COMPOSITION DISC) می نامند.  در این حالت وقتی که شیر کاملاً بسته باشد حلقه نشیمنگاه با قسمت نرم  دیسک تماس خواهد داشت . بنابراین در صورت وجود اجسام خارجی در جریان گذرنده از شیر نیز امکان آب بندی آن وجود  دارد . در دیسکهای تماماً فلزی (METALLIC DISC) امکان آب بندی کامل در این حالت وجود ندارد.
در نوع دیگری از شیرها ، ورودی و خروجی آنها با یکدیگر زاویه 90 درجه می سازند که بعنوان شیرهای زاویه ای (ANGLE VALVE) شناخته می شوند . در این نوع شیر تغییر جهت سیال کمتر از شیر کروی می باشد ، بنابراین تلاطم سیال در شیر کروی زاویه ای کمتر از شیر کروی معمولی خواهد بود . در دسته دیگری ، محور ساقه شیر نسبت  به بدنه بطور کج قرار گرفته که بعنوان شیر خمیده (OBLIQUE TYPE) شناخته می شوند.


شیر کشوئی
این شیر بیشتر در محلهائی بکار می رود که بخواهند جریان سیال را بطور کامل  بسته یا باز نگهدارند . زمانیکه شیر کاملاً باز است کشو کاملاً به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج گردیده و در نتیجه هیچگونه مقاومتی در مقابل عبور جریان ندارد ، لذا در این شیرها افت فشار کم می باشد . وقتی شیر کشوئی در حالت نیم باز قرار گیرد ، کشو و نشیمنگاه بشدت تحت افت فشار در اثر کم شدن سطح عبور جریان و سائیدگی قرار می گیرند که این عمل باعث میشود شیر بخوبی بسته نشود .  در شیرهای کشوئی استاندارد ، معمولاً کشو و نشیمنگاه طوری ساخته می شود که به راحتی و سریع قابل تعویض می باشند.
شیر کشوئی ساقه متحرک (RISING STEM GATE VALVE)
انتهای ساقه با کشوی شیر یکپارچه ساخته شده بطوری که هنگام گردش فلکه ، کشوی شیر همراه ساقه بطرف بالا یا پایین حرکت می کند و در نتیجه موقعیکه شیر در حالت کاملاً باز باشد ساقه باندازه طول کشو از سرپوش (BONNET) شیر بالاتر و بیرون  قرار می گیرد .
بنابراین با یک نگاه می توان فهمید که شیر باز یا بسته است ، ضمناً بعلت بیرون آمدن ساقه احتیاج به مراقبت و حفاظت در مقابل ضربه خوردن و غیره وجود دارد . شکل (3)
فشار جریان سیال روی دروازه یک فاکتور کنترل کننده در شیرهای بزرگ است . این پدیده باعث ایجاد اشکال در باز کردن دستی این شیرها می شود. در چنین مواردی شیرهای کشویی بهمراه آن یک مسیر کنارگذر (BY PASS)  کوچک که اجازه می دهد فشار روی دو طرف کشو قبل از باز کردن شیر اصلی برابر شود ، استفاده می کنند.
در نوع دیگری از شیرهای کشوئی ساقه متحرک فلکه و ساقه در قسمت خارجی  با نصب یک دستگاه نگهدارنده (YOKE) محافظت می شود . به طور اختصار آنها را  بعنوان شیرهای کشوئی (OUTSIDE SCREW AND YOKE) OS/Y می شناسند . در این نوع شیرها به سبب بیرون بودن قسمت رزوه دار ساقه از بدنه شیر کمتر در معرض خوردگی مواد جاری در شیر بوده ولی از طرفی گرد و خاک و دیگر  ذرات معلق در هوا روی رزوه های شیر نشسته و باز و بسته کردن شیر را با مشکل مواجه می سازد .
شیر کشوئی ساقه ثابت (NON RISING STEM GATE VALVE)
در این شیرها ، ساقه در محلی در داخل سرپوش ثابت شده ، در نتیجه نمی تواند به بالا و پایین حرکت کند. زمانی که فلکه می چرخد ساقه نیز می چرخد و چون کشو کار یک مهره روی پیچهای ساقه انجام می دهد لذا برحسب گردش ساقه بالا یا پایین می رود و در نتیجه شیر باز  یا بسته می شود. در این نوع شیرها  به علت اینکه قسمت پیچ دار با مواد داخل شیر تماس دارد و در معرض حمله مواد شیمیایی ورسوبات قرار می گیرد آنرا روی جریان سیالات خورنده قرار  نمی دهند .  از طرفی چون قسمت پیچ دار داخل بدنه شیر قرار دارد ضربه نخواهد دید . شکل (4)

شیر کشوئی نوع (J GATE VALVE) J
مکانیزم عملکرد این نوع شیر با شیر کشوئی یکی است ، فقط در مرکز کشو منفذی دایروی به اندازه ورودی و خروجی شیر ایجاد شده و زمان پایین آمدن کشو با قرار گرفتن این منفذ جلوی جریان ، شیر باز خواهد شد . این شیرها برای استفاده در شرایط 10000 ، 15000 و 20000 پوند بر اینچ مربع طراحی شده اند.
شیر کشوئی از نوع صفحات موازی (PARALLELDISCS AND WEDGES)
نوع دیگری از شیر کشوئی ساخته شده که دارای دو صفحه فلزی بنام دیسک بوده همچنین دارای  دو کشو گوه ای شکل می باشد که بنام گوه فوقانی و گوه تحتانی شناخته می شوند.
هنگام بسته شدن شیر مذکور ، صفحات موازی بین دو نشیمنگاه مربوطه قرار می گیرد .زمانیکه گوه تحتانی به انتهای مسیر خود برسد حرکت بیشتر ساقه بطرف پائین ، صفحات دیسکی را به طرف خارج رانده و باعث فشار آوردن روی رینگ نشیمنگاه می گردد .لذا این نوع شیرها می تواند آب بندی کامل را ممکن سازد . حرکت بالا و پایین رفتن گوه ها موجب آزاد شدن دیسکها و حرکت دورانی آنها می شود که ایجاد سائیدگی زیادتری می نماید .ضمناً با اولین گردش فلکه دستی در جهت بیاز کردن شیر ، گوه تحتانی از فشار مربوطه آزاد می گردد . شیر کشویی از نوع صفحات موازی برای جریانهای خالص و تمیز بکار می رود . در غیر اینصورت ، مواد ناخالص موجب گیرکردن کشو خواهد شد .این شیرها همیشه به حالت افقی در خطوط قرار می گیرند .در صورتیکه بصورت عمودی کار گذاشته شود بعلت وجود گوه ها بدکار خواهد کرد .
دو نوع دیگر از شیر کشوئی نیز در صنعت استفاده می شوند . شیرکشویی انعطاف پذیر که طوری ساخته شده که در صورت ایجاد پیچیدگی در بدنه شیر ، فشار روی کشو وارد نمی شود و کناره های خارجی در اثر انعطاف پذیر بودن ، آنرا مستهلک می نماید . این شیرها در د ما و فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرند .
نوع دیگر شیر کشوئی به نام شیر دریچه ای است که برای کنترل عبور مقادیر زیاد آب یا فاضلاب بکار می رود .
شیر دیافراگمی
شیر دیافراگمی دارای دیافراگم قابل انعطاف است که از لاستیک تقویت شده یا جنس قابل ارتجاع دیگر ساخته شده است . دیافراگم با حرکت دسته شیر ، بالا و پایین شده ، مجرای عبور سیال را کم و زیاد و در نتیجه مقدار سیال را کنترل می نماید . در حالت بسته ، دیافراگم بطور محکم روی برآمدگی (WEIR) پایین شیر قرار می گیرد . در نوع دیگری از این شیرها این برآمدگی وجود ندارد و قطر داخلی آن تقریباً باندازه قطر داخلی لوله است . دیافراگم جریان گذرنده از شیر را از قسمت سرپوش (BONNET) شیر جدا می کند لذا احتیاج به وسایل آب بندی (پکینگ) ندارد و از طرفی روغنکاری قسمتهای متحرک شیر موج آلودگی جریان نخواهد شد . شکل (5)
از شیرهای دیافراگمی برای جریانهای خورنده و دوغابی استفاده می شود . این شیرها در فشار پایین و درجه حرارت کم به کار گرفته می شود . بدنه شیر از چدن ، فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مقاوم در مقابل خوردگی ساخته می شود و در بعضی موارد با مواد مقاوم در مقابل خوردگی پوشش داده می شود . این شیر در اندازه های   تا 24 اینچ موجود می باشند .

شیرهای یک طرفه
این شیرها بمنظور جلوگیری از برگشت جریان بکار می رود .عمل این شیرها اتوماتیک است یعنی بوسیله فشار سیال در حال جریان بازشده و با کم شدن فشار توسط نیروی وزن و فشار جریان برگشتی بسته می شوند .دو دسته عمده این شیرها عبارتند از شیر یکطرفه گردان (SWING CHECK VALVE) و شیر یکطرفه بلند شونده (LIFT CHECK VALVE) که به ترتیب در شکلهای 6 و 7  نشان داده شده است . در نوع گردان ، صفحه مسدود کننده ، حول محوری در منتهی الیه آن ، چنان حرکت می کند که در حالت عادی یعنی بدون اعمال فشار افتاده باشد و مسیر را ببندد و چنانچه مایع جریان یافت حول محور باز شود . جریان سیال در این دسته از شیرهای یکطرفه نسبتاً مستقیم است بنابراین افت فشار کمتری ایجاد می کنند . در اندازه های چند اینچی از نوع ساده یک لولائی و در اندازه های بزرگ از نوع چند دریچه ای استفاده می شود . این نوع شیر امکان نصب افقی و عمودی را دارد .


در شیر یکطرفه بلند شونده ، بندآورهای مختلفی مثل دیسک (DISK) ، گلوله (BALL) یا پیستون (PISTON) با فشار جریان سیال از روی نشیمنگاه بلند شده و با کم شدن فشار جریان بوسیله نیروی وزن و اثر جریان برگشتی به جای خود بر می گردد . طرح و مقاومت این شیرها در مقابل جریان شبیه شیرهای کروی می باشد . اصولاً شیر یکطرفه بلند شونده زمانی صحیح کار می کند که بطور افقی نصب گردد .
شیرهای یکطرفه کاربردهای فراوانی دارند از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- روی خط آب ورودی ساختمانها که در صورت قطع آب مانع از تخلیه آب وسایل خانگی و لوله ها گردد .
- روی خط خوراک دیگهای بخار تا در صورت قطع آب مانع از خنک کار کردن آنها گردد .

- روی لوله خروجی تلمبه ها
شیر سوپاپ ورودی (FOOT VALVE) در مواردی که تلمبه مایعی را از عمق مکش نموده و پمپ می کند و لازم است که لوله ورودی پر باشد ، از این شیر که نوعی شیر یکطرفه است ، استفاده می شود تا هنگامیکه تلمبه از کار می افتد مانع از تخلیه لوله ورودی می شود و برای راه اندازی تلمبه احتیاج به پرکردن دستی لوله و هواگیری نباشد
.
شیر پروانه ای
شکل کار این نوع شیر ، شبیه شیر سماوری است با این تفاوت که به جای پلاک استوانه ای یا مخروطی شکل یک صفحه دایره ای حول یک محور عمودی در مرکز شیر و به وسیله 90 درجه چرخش محور می چرخد و صفحه مسدود کننده موازی با مسیر جریان قرار گرفته و از دو طرف آن جریان برقرار می شود . کاربرد شیرهای پروانه ای برای جریانهایی که فشار آنها کم باشد بعلت حداقل بودن افت فشار ، بسیار متداول است . ویژگی دیگر این شیرها ، سرعت عمل آنهاست که می توانند در حداقل زمان بیشترین مقدار جریان را برقرار سازند و این پدیده ای است که در مورد کنترل فشار سیالات در مخازن یا برجهای تحت فشار بسیار مفید می باشد . این شیرها کم حجم بوده و نسبتاً ارزان هستند . شیرهای پروانه ای برای سرویسهای باز و بستن جریان و همینطور تنظیم جریان بکار می روند . در حالاتی که برای تنظیم جریان از این شیرها استفاده شود معمولاً با وسایل قفل کننده ، دسته شیر در محل مورد نظر قفل می شود .
شیرهای پروانه ای در اندازه های 2 اینچ تا 24 اینچ ساخته می شوند ، تعمیرات آنها ساده است و محل یا طاقانهای آنها باید مرتباً روغنکاری شود . در مواردی که جریان سیال خورنده باشد یا مواد جامد همراه داشته باشد معمولاً از آستر تفلنی یا لاستومری برای جداره داخلی شیر و روکش دیسک استفاده می ود . این شیرها به دو صورت روی خطوط لوله نصب می گردند ، یا خود دارای فلنج دوبل بوده و به فلنج های خط پیچ می شوند یا اینکه بین دوفلنج خط قرار گرفته و با پیچ های بلند (TIE ROD) محکم می شوند .


شیرهای اطمینان
فشار ، مانند حرارت بعنوان یکی از ابزار تسهیل فرایند در صنایع ، مورد نیاز است . از این رو ، فشار توسط دستگاههای کنترل می بایست به دقت کنترل شود . ظروف تحت فشار نیز برای فشاری معین ، ساخته می شوند . چنانچه به عللی این دستگاههای کنترل وظیفه خود را درست انجام ندهند ، فشار بیش از حد مجاز بالا خواهد رفت و باعث صدمه دیدن دستگاههای مذکور خواهد شد
برای جلوگیری از اینگونه حوادث ، علاوه بر ابزار کنترلی ، وسیلۀ دیگری به نام شیر ایمنی روی دستگاههای تحت فشار نصب می نمایند . این شیرها دارای فنری هستند که مسدود کننده را با فشار معین روی نشیمنگاه شیر نشانده است و چنانچه فشار پشت فنر بیشتر از حد شود ، فنر جمع شده و مسیر برای تخلیه باز می شود .
شیرهای ایمنی (SAFETY) برای سیالات قابل تراکم – بخارها و گازها – بکار می رود . این تراکم احتیاج به خلاصی سریع از فشار اضافی دارد . عمل این شیرها سریع است .این شیرها ممکن است بخار اضافی را به اتمسفر بفرستد و گازهای سمی یا گران قیمت را به خود سیستم برگردانند .
شیرهای اطمینان (RELIEF) برای سیالات غیرقابل تراکم – آب ، نفت و غیره بکار می روند .برخلاف شیرهای ایمنی جریان رابطور کامل و آنی خارج نمی کند بلکه با یک جریان بسیار کم ، فشار اضافی را دفع می کند .
شیرها زیرنظر مستقیم بازرسی فنی برای فشار مورد نظر تنظیم و پلمپ می شوند . این شیرها هرچند وقت یکبار آزمایش می شوند تا از صحت کار آنها اطمینان حاصل شود .
سطح دیسک در شیر اطمینان می بایست مساوی یا بزرگتر از سطح نازل ورودی شیر باشد .شیرهای فشارشکنی که محل خروج آنهذ به ظرف تحت فشار دیگری (با فشار کمتر) وصل می شوند قطعه اضافی به نام بلوز (BELLOWS) روی آنها نصب شده است که از انتقال فشار  ظرف دوم به پشت دریچه و محوطه ساقه و فنر شیر جلوگیری نماید . اگر از بلوز استفاده نشود اولاً فشار ظرف دوم به پشت دریچه وارد و بار فنر اضافه می گردد و چون فشار ظرف دوم ممکن است ثابت نباشد ، کار تنظیم دقیق شیر فشارشکن را مشکل می سازد ، ثانیاً ممکن است مایع ظرف دوم از اطراف ساقه شیر بخارج نشت نماید .
شیر ایمنی مخصوص بخار خروجی توربین – این نوع شیر ایمنی روی لوله خروج بخار توربین هائی که تحت خلا به چگالنده وارد می شوند نصب می گردد . در حالت عادی ، خلاء موجود ، دریچه را بطرف نشیمنگاه خود کشیده و نگه می دارد و اگر به عللی دستگاه تولید خلاء از کار بیفتد ، فشار بخار خروجی توربین ، شیر ایمنی را بازکرده وارد هوای آزاد می شود .
شیرهای اطمینان کنترل کننده هوا (AIR VALVE) – این نوع شیر اطمینان بطور خودکار خروج و ورود هوا را کنترل می کند . مثلاً روی مخازن نفت ، برای جلوگیری از تبخیر زیاد و بالا رفتن فشار نصب می گردد .این شیرها هنگام پرکردن مخزن ، موجب خروج هوای اضافی می شوند و همچنین هنگام خالی کردن مخزن ، هوای مورد نیاز را وارد مخزن می کنند .


شیرهای خودکار
این شیرها برای تنظیم جریان بکار برده می شوند .این دستگاه ممکن است با نیروی برق ، هیدرولیک یا هوای فشرده کار کند .اکثر شیرهای خودکار بوسیله هوای فشرده کار می کنند .این نوع شیر خودکار را شیر خودکار نیوماتیک می گویند و بعلت استفاده فراوان آن در صنعت اهمیت خاصی دارد .
شیرخودکار ، بسته به اینکه فشار وارده بر دیافراگم آنرا باز یا بسته کند اصطلاحاً AIR TO OPEN (مختصراً A.T.O) و AIR TO CLOSE (مختصراً A.T.C) گفته می شود و انتخاب هر یک بستگی به جنبه های ایمنی جریان تحت کنترل و نوع کنترل دارد . مثلاً شیرخودکاری که سر راه عبور گاز برای سوخت یک کوره قرار گرفته باید از نظر ایمنی وقتی که هوای دستگاه بنا به علتی قطع شد بسته شود که گاز اضافی وارد محفظه احتراق نشده و باعث ایجاد خطر نشود . یعنی در واقع A.T.C باشد .
بدنه شیر ممکن است یک نشیمنگاهی (SINGLE SEAT) با دو نشیمنگاهی (DOUBLE SEAT) باشد . مزیت یک شیر دونشیمنگاهی در این است که هرگاه فشار سیال خیلی زیاد باشد می توان شیر ر ا آسانتر باز و بسته کرد ، زیرا جریان دو قسمت شده و فشار وارده بریک بندآور باعث خنثی کردن فشار وارد بر بند آورد دیگر می شود . همچنین برای عبور مقدار معینی سیال ساقه تغییر مکان کمتری می یابد .
شیرهای کنترل به سه روش فرمان می گیرند ابتدا آنهایی که فشار سیال تحت کنترل مستقیماً به دیافراگم شیر خودکار متصل است (SELF OPERATED) ، دوم شیر خودکاری است که فشار جریان ورودی شیر را کنترل می کند (BACK PRESSURE REGULATOR) دسته سوم آنهایی هستند که مشخصات جریان خروجی شیر را کنترل می کند (REDUCING REGULATOR)

مشخصات جریبانی یک شیر خودکار
نسبت تغییرات مقدار جریان به تغییرات حرکت شیرخودکار را مشخصات جریانی یک شیرخودکار می گویند و این مشخصه بستگی به شکل و نوع ساختمان پلاگ شیر دارد .مشخصه جریانی شیر معمولاً به سه شکل مختلف دیده می شود .درصد مساوی ، خطی و بازکننده سریع درصد مساوی – بازاء درصد تغییرات مساوی حرکت شیرخودکار ، درصد تغییرات مساوی در جریان بوجود می آید و این تغییرات متناسب است با مقدار جریانی که درست قبل از ایجاد تغییر داشته است .مثلاً برای تغییر 10% حرکت شیر و مقدار جریان عبوری 1000 گالن در ساعت مقدار جریان بعد از حرکت شیر برابر با 1100 گالن خواهد بود .
خطی – در این نوع شیر خودکار همیشه نسبت تغییرات حرکت شیر و تغییرات جریان با هم مساوی اند . بازکردن سریع – شیر می تواند با کمی باا رفتن ساقه ، مقدار زیادی از جریان را عبور دهد .بطوریکه مثلاً وقتی شیر در حدود 30% حرکت خود را انجام داده در حدود 70% مقدار جریان را از خود عبور میدهد ، ولی وقتی به انتهای حرکت نزدیک می شود سرعت افزایش جریان به نسبت کمتر می شود .
طرز کار شیر خودکار – هوا یا گاز یا فشار تنظیم شده توسط کنترلر (TIC , PIC , LIC , FIC و غیره) از طریق نفذ موجود در قسمت محرک شیر از بالا (DIRECT ACTUATOR) یا پایین (REVERSE ACTUATOR) دیافراگم روی آن اعمال فشار می کند .فشار هوا باعث می شود که دیافراگم رو به پایین یا بالا حرکت کرده و در نتیجه میله را با خود حرکت دهد ، .فنر در مقابل نیروی وارده از طرف دیافراگم ایستادگی می کند . با تغییر دادن قدرت فنر می توان میزان حرکت میله را نسبت به فشار وارده کم یا زیاد کرد .حرکت میله به پلاگ منتقل شده  پلاگ را از نشیمنگاه جدا کرده و یا روی نشیمنگاه می نشاند .

تله بخار (SETAM TRAP)
در جایی که برای گرم کردن یا به حرکت درآوردن تلمبه یا توربین از بخار آب استفاده می شود ، لازم است بخارآبی که در مسیر سرد شده و به مایع تبدیل می شود ، به سرعت از بخار جدا شود تا مانع سرد شدن بخار باقیمانده و اتلاف انرژی و راندمان و وقفه در کار تلمبه یا توربین شود . از این رو این نوع شیر برای عبور بخار آب بسته و برای گذر مایع با می شود .تله های بخار ممکن است THERMOSTATIC باشند یعنی در اثر تغییر درجه حرارت و تغییر طول فلز باز و بسته شوند یا بوسیله شناور در مقابل بالا رفتن سطح مایع باز و پس از تخلیه آب بسته شود . (MECHANICAL)
جنس شیرها
شیرها با توجه به نوع کاربرد از جنسهای مختلفی ساخته می شوند .جهت آشنایی به موارد زیر می توان اشاره کرد .
- شیرهای از جنس پولیکا یا پی وی سی (PVC) که بیشتر روی لوله های پولیکا نصب می شوند . این مواد مقاومت شیمیایی خوبی دارند ولی از طرفی مقاومت حرارتی و فشاری آنها نسبتاً پایین می باشد .
- شیرهای از جنس شیشه که بیشتر در دستگاههای آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد .
- شیرهای برنجی (آلیاژ  مس و روی) که برای آب و مواد نفتی با فشار و دمای کم مورد استفاده قرار می گیرند .
- شیرهای برنزی (آلیاژ ، مس و قلع) که برای آب و محلولهای نمک دار و مواد نفتی با فشار و دمای نسبتاً کم (حدود 0C300 و PSI350) بکار برده می شوند .
- شیرهای از جنس چدن که برای آب و مواد نفتی با دمای کمتر از 0C250 مناسب می باشند .
- شیرهای فولادی که با آلیاژهای مختلف ساخته شده و بیشتر برای کنترل انواع مواد نفتی ، گازها ، بخار و آب با فشار و دمای زیاد بکار برده می شوند .
انتخاب شیر
شیر با توجه به مشخصات جریان (درجۀ روانی ، حجم ؟، غلظت ، سرعت ، فشار ، درجه حرارت و غیره) و همینطور نوع کاری که شیر باید انجام دهد انتخاب می شود .آیا شیر باید کاملاً باز یا کاملاً بسته باشد یا باید جریان را به مقدار مورد نیاز کنترل کند ؟ آیا باید با فشار و درجه حرارت زیاد یا کم کار کند و خلاصه اینکه شیر ، درچه شرایطی کار می کند ؟ در معرفی شیرها تا حدود زیادی جوابهای این سئوالات داده شده است و می توان شیر مناسب را انتخاب کرد .
پدیده مهمی که تاکنون به آن اشاره نشده است . و در شیرها اتفاق می افتد ضربه قوچ (WATER HAMMER) می باشد .زمانیکه یک لوله محتوی ستونی از مایع در حرکت است ، انرژی قابل ملاحظه ای در مایع خاطر جرم و سرعتش ذخیره شده است ، اگر سرعت آناً صفر شود (توسط سریع بستن شیر) به خاطر غیر قابل تراکم بودن سیال این انرژی نمی تواند جذب شود ، بنابراین بصورت شوک لحظه ای ضربه ای به شیر زده می شود . اگر زمان متوقف کردن جریان تقریباً صفر فرض شود ، شوک فشاری حدود 37 تا 64 برابر سرعت مایع (ft/s) به شیر وارد خواهد کرد .هرچه زمان بستن طولانی تر شود یا طول ستون مایع کمتر گردد این  ضربه کمتر خواهد بود . بنابراین در انتخاب شیرها باید به این اثر دقت داشت مثلاً برای شیرهای سماوری اگر سریعاً بسته شوند این  ضربه اتفاق خواهد افتاد و این مطلوب کار ما نیست .

 

نوشتن نظر

پروژه تخصصی شیمی و نانو تکنولوژی

پروژه تخصصی شیمی و نانو تکنولوژی

نوشتن نظر

محصولات مرتبط