BUHAR KAZANI
İçinde herhangi bir sıvı kaynatılarak buhar elde edilen aygıtlara buhar kazanı denir; ama bu ad daha çok, sudan buhar elde etmeye yarayan aygıtlar için kullanılır.
Eğer kapalı bir kaba biraz su konur ve ısıtılırsa bir süre sonra su kaynar ve buharlaşmaya başlar. Bu buhar sudan ayrılarak kabın içinde, su düzeyinin üstündeki boşlukta toplanır. Su buharı, suyun sıvı haldeyken kapladığı hacimden çok daha büyük bir hacme yayılır. Serbestçe yayılabildiği zaman, sıvı haldeyken kapladığı hacmin yaklaşık 1.700 katı kadar bir hacmi kaplar.
Ama kapalı kaplar böylesine bir genleşmeye olanak vermez ve genleşmek isteyen gaz kabın çeperlerine basınç yapar. Su düzeyinin üstündeki boşlukta ne kadar çok buhar toplanırsa, buharın kazan çeperlerine ve kazandaki su üzerine yaptığı basınç da o kadar artar. Kazan içindeki basınç yükseldikçe suyun kaynama sıcaklığı da yükselir ve suyun kaynamayı sürdürmesi için su sıcaklığını 100°C’nin üzerine çıkarmak gerekir.
Buhar kazanının güvenli olarak dayanabileceği belli bir basınç düzeyi vardır; kazan basıncının bu düzeyi aşmamasına dikkat etmek gerekir. Kazandaki basıncın güvenlik sınırını aşmaması için, bütün buhar kazanlarında, basınç belirli bir düzeyi geçince fazla buharı dışarı veren bir emniyet supabı bulunur.
İlk buhar kazanlarında basınç ender olarak atmosfer basıncının (deniz düzeyindeki hava basıncının) 1,7 katını geçerdi. Genellikle kazan basıncını göstermek için, kazan basıncının normal hava basıncıyla farkını belirten gösterge basıncı kullanılır.
Buhar makinesinin İngiltere’deki öncüsü olan James W att, buhardan daha iyi yararlanmak için yüksek basınçlı buhar kullanmanın yararını görmüş ve 4 atmosfer (normal atmosfer basıncının 4 katı) basınçlı bir kazan yapmaya çalışmıştı. Ama 1860’lara gelinceye kadar, yapım yöntemlerinin yetersizliği nedeniyle 3 atmosferin üzerine pek çıkılamadı. Ö rneğin 1840’ta Britannia yolcu gemisinde kazan basıncı yalnızca 0,6 atmosferdi. 1900’e gelindiğinde belli kazan tiplerinde basınç 20 atmosfere kadar çıkabiliyordu. Günümüzde ise Queen Elizabeth 2 gemisinin kazan basıncı 59 atmosferdir. Sanayide 100 atmosferin üzerinde basınçlı buhar kazanları kullanılmaktadır, ama basıncı 40 ile 50 atmosfer arasında olan kazanlar daha yaygındır.
Buhar kazanı, ocak ve su bölmesi olmak üzere iki ana parçadan oluşur. Ocaktan çıkan sıcak gazlar ya suyla çevrili alev borularının içinden ya da içleri suyla dolu boruların çevresinden geçer. Alev borulu kazanlar denen birinci tür kazanlar daha düşük basınçlı buhar elde etmek için kullanılan büyük su hacimli kazanlardır. Yüksek basınçlı buhar elde etmek için kullanılan ve suyun borulardan geçerken ısındığı kazanlara da su borulu buhar kazanları denir. Alev borulu kazanlarda, ısıtılacak olan su çok olduğu için ısıtmanın başlangıcı ile buharın elde edilmesi arasındaki süre uzundur. Boru çaplan ancak 5 cm kadar olan ve ısınacak su miktarının çok daha az olduğu su borulu kazanlarda ise buhar daha çabuk elde edilir.
Buharın daha da çabuk elde edildiği ani buharlaşmalı özel kazanlarda kazanın su kapasitesi yok denecek kadar azdır. Bir pompa kazan borularını suyla beslerken, buharlaşmayı daha da hızlandırmak için, oluşan buhar hemen borulardan çekilir.
Buhar kazanlarına gerekli enerjiyi sağlamak için çeşitli yakıtlar kullanılır; ama en yaygın olarak kullanılan yakıtlar kömür, mazot ve doğal gazdır. Büyük enerji santrallarında, kömür mekanik taşıyıcıyla ocak girişindeki hareketli bir ızgara üzerine yığılır. H areketli ızgara üzerinde ocağa giren kömür ocağın çıkışma ulaşıncaya kadar geçen süre içinde tümüyle yanar ve külleri ocak çıkışındaki çukura dökülür.
Başka bir yöntem kömürü toz haline getirip basınçlı havayla ocak içine püskürtmektir. Mazot kullanıldığı zaman da, kolayca tutuşması için yakıt havayla karıştırılarak ocak içine püskürtülür.
Buhar türbinlerinde bir enerji kaynağı olarak kullanılan buhar, enerjiyi ısı biçiminde aktaran bir araç olarak da kullanılır. Bu yüzden buhar kazanlarının sanayide çok çeşitli kullanım alanları vardır. Bazen, üretimin belirli aşamasında ortaya çıkan fazla ısı artık ısı kazanlarında buhar üretm ek için kullanılır.
Nükleer enerji santrallarında türbinleri döndürmek için gerekli buharın nasıl üretildiği NÜKLEER ENERJİ maddesinde anlatılmaktadır.
