آشنایی با میله یونیزاسیون مشعل

آشنایی با میله یونیزاسیون مشعل : هر گاه به بعضی اجسام بنام امیتر حرارت دهیم الکترون آزاد می کند و اگر یک قطب ثانوی در مجاورت این اجسام قرار گیرد تبادل یونی انجام می شود به این پدیده ترمویونیک می گویند.  از این خاصیت برای کنترل شعله در مشعل های گازی فن دار استفاده می گردد. در اینگونه مشعل ها امیتر همان میله یونیزاسیون است که از جنس آلیاژ ساخته می شود. در ادامه مقاله می توانید بیشتر رجب آشنایی با میله یونیزاسیون مشعل مطالعه نمایید.

آشنایی با میله یونیزاسیون مشعل (Ionisation rod)

میله یونیزاسیون به عنوان قسمتی از سیستم احتراق، وظیفه ایجاد جرقه و شناسایی وجود شعله را بر عهده دارد. هنگام روشن شدن مشعل، این میله از طریق خاصیت یونیزاسیون الکتریسیته را به کانال گاز منتقل می‌کند و باعث روشن شدن گاز می‌شود. همچنین، این میله قادر است تغییرات در وضعیت شعله را شناسایی کرده و در صورت بروز مشکلات، سیستم را خاموش کند.

برای کنترل شعله در مشعل گازی به دو روش می توان عمل کرد :

روش اول

1. بخاطر آبی رنگ بودن شعله استفاده از چشم الکتریکی حساس در برابر اشعه ماوراء بنفش است .
2.  از چشم الکتریکی مشعل گازوئیلی چون در برابر اشعه ماوراء بنفش حساس نیست برای مشعل گازی نمی توان استفاده کرد و بالعکس.

روش دوم

1. استفاده از خاصیت یونیزاسیون فضای شعله است که از یک میله فلزی که در فضای شعله قرار می گیرد و بدنه فلزی مشعل (معمولا شبکه احتراق )برای کنترل شعله استفاده می شود .
2. ملکول های گاز محترق شونده و هوا در اثر حرارت برای اشتعال یونیزه می شوند که این یون ها خاصیت هدایت الکتریسیته را دارند در صورت تشکیل شعله به علت یونیزه بودن فضای شعله جریان بین میله و بدنه بوجود می آید که از این جریان رله کنترل تاثیر می گردد و ادامه کار مشعل را ممکن می کند.
3. ولی اگر شعله بوجود نیاید بین میله و بدنه به علت یونیزه نبودن ملکول ها مقاومت الکتریکی زیاد بوجود می آید و جریان بین این دو بر قرار نمی شود و مشعل توسط رله کنترل خاموش می شود .
4. در شکل زیر وضعیت قرار گیری میله یونیزاسیون مشعل و الکترود جرقه نسبت به شبکه احتراق را مشاهده می کنید.

یونیزاسیون مشعل

هر گاه به بعضی اجسام بنام امیتر حرارت دهیم الکترون آزاد می کند و اگر یک قطب ثانوی در مجاورت این اجسام قرار گیرد تبادل یونی انجام می شود به این پدیده ترمویونیک می گویند.
 از این خاصیت برای کنترل شعله در مشعل های گازی فن دار استفاده می گردد. در اینگونه مشعل ها امیتر همان میله یونیزاسیون مشعل است که از جنس آلیاژ ساخته می شود. این آلیاژ در درجه حرارت های بالا (1700C) الکترون را پرتاب می کند. شکل زیر عمل تبادل یونی در میله ی یونیزاسیون مشعل و در نتیجه جریان الکتریکی حامله را نشان می دهد.

عملکرد میله یونیزاسیون در مشعل گازی

وقتی که تبادل یونی در میله یونیزاسیون مشعل و جسم مجاور انجام گیرد جریان الکتریکی ضعیفی در مدار برقرار می شود(در حدود 100-0 میکروآمپر ) این جریان ضعیف DC از طریق یک سیستم رابط کاملا عایق شده به پایه شماره ۲ پایه رله منتقل می گردد و به یک رله مغناطیس شونده می رسد.
رله از طرف دیگراز طریق یک مقاومت خاص اهمی نول را دریافت می کند و مغناطیس می شود.با قطع شعله عمل تولید الکتریسیته نیز قطع می شده و رله از حالت مغناطیسی خارج می گردد و مدار فرمان کنترل الکترونیک (رله)مشعل قطع شده و مشعل ری ست می کند .به شکل زیر توجه کنید.
نکته :اگر به جای میله یونیزاسیون مشعل از فتوسل حساس به اشعه ماوراءبنفش استفاده شود قطب مثبت فتوسل به پایه شماره ی ۲ و قطب منفی به پایه شماره ی ۸ وصل می شود.

میله یونیزاسیون در مشعل

شعله یک واکنش شیمیایی بین سوخت و اکسیژن است.هر مولکول سوخت و اکسیژن معمولا به مقدار مساوی الکتریسیته مثبت و منفی را حمل می کند و در مجموع از نظر الکتریکی خنثی است .
بارهای منفی به شکل الکترون می باشند که به عنوان کوچکترین ذره با بار منفی شناخته شده است.
در واکنش شیمیایی شعله میلیارد ها الکترون از مولکول آزاد می شوند و در این حالت مولکول هایی که الکترون از دست داده اند به اجزائی با بار مثبت تبدیل شده و یون های مثبت نامیده می شوند.
نکته:عمل تشکیل یون های مثبت را یونیزاسیون می نامند.
یون های مثبت بر حسب نوع ماده آنها متفاوتند ولی الکترون ها شبیه یکدیگر بوده و به میزان مساوی بار منفی حمل می کنند.این بار به قدری کم است که به عنوان مثال باید یک تریلیون الکترون در هر ثانیه از یک نقطه معین عبور کنند تا معادل یک میکروآمپر (یک میلیون آمپر) شدت جریان ایجاد شود.

الکترون ها سه مشخصه دارند که کنترل آنها را آسان می سازد:

1. اندازه خیلی کوچک دارند.
2. جرم خیلی کم دارند.
3. بار الکتریکی منفی دارند.

به طوری که از اصول اولیه فیزیک می دانیم :بارهای همنام همدیگر را دفع و بار های غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند و این راهی است جهت کنترل بار های منفی.

هدایت الکتریکی شعله در مشعل

حال برای روشن شدن این موضوع آزمایشی را انجام می دهیم .به هر قطب یک باطری خشک یک رشته سیم وصل می کنیم سر دیگر یکی از سیم ها را درون شعله قرار می دهیم و سیم دیگر را به یکی از دو ترمینال یک گالوانومتر وصل نموده و سیم سومی را از ترمینال دیگر گالوانومتر دورن همان شعله قرار می دهیم .گالوانومتر عبور جریان ضعیفی را نشان می دهد.
اگر سیم ها را خارج کنیم جریان الکتریسیته قطع می شود.سیمی که به قطب مثبت باطری وصل است الکترون ها را از شعله جذب می کند و نتیجتا بار شعله مثبت شده سیم دیگر درون شعله  الکترون ها را از خود دور می کند.بنابر این جهت جریان از قطب منفی باطری به قطب مثبت است.

پیشنهاد مطالعه : آشنایی با ترانس مولد جرقه

یک سو کنندگی جریان توسط شعله

اگر دو قطب در شعله وجود داشته باشند که سطح جانبی یکی چند برابر دیگری باشد الکترون ها در یک جهت خیلی بیشتر از جهت دیگر جریان پیدا می کنند .اگر دو سر این قطب ها جریان متناوب وصل شود در نتیجه یک جریان یک سو حاصل می شود.
یکسو کنندگی شعله و قابلیت هدایت جریان توسط آن به این علت است که شعله گازها را یونیزه کرده و الکترون هایی آزاد می نماید که لازمه هدایت جریان الکتریسیته است.

شعله یابی میله یونیزاسیون

تشکیل جریان در شعله با استفاده از میله و مشعل

اگر میله ای داخل شعله مشعل قرار گیرد و یک ولتاژ متناوب بین میله و بدنه مشعل اعمال گردد یک جریان از طریق میله و بدنه مشعل برقرار می شود.
 دلیل عبور جریان این است که ولتاژ اعمال شده بین میله وبدنه میدان مغناطیسی ایجاد کرده و باعث حرکت الکترون ها و یون های مثبت درون شعله می شود.برای روشن شدن مفهوم این امر میله و بدنه مشعل را به عنوان الکترودهایی در نظر می گیریم .

ارتباط تعداد الکترون‌های آزاد با یون‌های مثبت و مولکول‌های خنثی

الکترون های آزاد بوسیله الکترود مثبت جذب و توسط الکترود منفی دفع می گردند و به همین ترتیب یون های مثبت به الکترود منفی جذب و توسط الکترود مثبت دفع می گردند.

سطح الکترود منفی به لحاظ اتصال به قسمت منفی مدار الکترون های اضافی به دست می آورد که یکدیگر را دفع می کنند و جهت جذب آنها نیاز به یک میدان جاذبه قوی مثبت است تا مسیر شعله را طی نمایند.

تعداد این الکترون های آزاد بستگی به این دارد که یون های مثبت به تعداد کافی و نزدیک الکترود منفی وجود داشته باشد تا عمل جذب آنها انجام پذیرد .تعداد زیادی از این الکترون ها ی آزاد به یون های مثبت متصل شده و مولکول های خنثی ایجاد می کنند.

یونیزاسیون شعله و تأثیر آن بر شدت جریان الکتریکی

مادامی که شعله موجود باشد عمل یونیزاسیون ، الکترون ها را از مولکول های خنثی آزاد نموده و تولید یون های مثبت ادامه می یابد.
تعداد الکترون هایی که الکترود منفی را ترک نموده و جذب الکترود مثبت می شوند تعیین کننده میزان شدت جریان است .از طرفی دیگر این شدت جریان بستگی به تعداد یون های مثبتی دارد که به اندازه کافی نزدیک به الکترود منفی واقع شده و نیروی لازم را جهت الکترون ها اعمال می کنند.

یون های مثبت در مقایسه با الکترون ها خیلی سنگین ترند و خیلی به آهستگی شتاب می گیرند و به علت وجود فاصله فقط قسمتی از آنها در شعله فعال بوده و طی 0.01 ثانیه قادر به نزدیک شدن به الکترود منفی هستند و این عامل محدود کننده شدت جریان است.

یونیزاسیون شعله و تأثیر آن بر شدت جریان الکتریکی

اگر الکترود های مثبت و منفی در شعله سطوح مساوی داشته باشند شدت جریان خلاف هم در دو نیمه سیکل مساوی می باشند و عمل یکسو کنندگی صورت نمی گیرد.حال اگر این الکترود چندین برابر بزرگتر از سطح الکترود دیگر باشد عمل یکسوئی صورت می پذیرد.

 با زیاد کردن سطح اتصال زمین مشعل ،این ازیاد سطح انجام می گیرد.سطح زمین باید لااقل ۴ برابر سطح میله یونیزاسیون باشد.این ازیاد سطح در نیمه سیکلی که سطح اتصال زمین بصورت قطب منفی درمی آید، مسافت حرکت یون های مثبت  را کاهش داده و یون های مثبت زیاد تری را جذب قطب منفی می کند.

اختلاف شدت جریان در دو نیمه سیکل باعث یکسوئی جریان تا حدی می شود که یک مدار الکتریکی قادر به کشف آن باشد.لذا عمل شعله یابی به راحتی انجام پذیر است.

خواص میله یونیزه مشعل

میله یونیزه مشعل، که به عنوان سنسور جرقه‌زنی یا میله جرقه‌زنی نیز شناخته می‌شود، نقش کلیدی در فرآیند ایجاد و حفظ شعله در سیستم‌های گرمایشی و صنعتی دارد. این میله دارای چندین خاصیت و ویژگی مهم است:

1. میله یونیزه فقط وجود و یا عدم وجود شعله را اعلام می نماید و بوسیله حرارت عمل نمی کند.پاسخ آن نسبت به وجود یا عدم وجود شعله سریع است.
2. از آن می توان در شعله یابی شمعک (پیلوت) استفاده نمود بطوریکه این شمعک شعله اصلی را مشتعل نماید.
3. این میله‌ها قادر به تحمل دماهای بالا هستند. مواد معمول استفاده شده برای ساخت میله‌های یونیزه معمولاً می‌توانند در برابر حرارت‌های بالا و شرایط سخت عملکردی مقاومت کنند.
4. عمر طولانی دارد.
5. این میله‌ها به عنوان یک واحد ایمنی در نظر گرفته می‌شوند و در صورت بروز هرگونه مشکل در مشعل، به طور خودکار عملکرد سیستم را متوقف می‌کنند.
6. میله‌های یونیزه معمولاً به راحتی در سیستم‌های مختلف نصب می‌شوند و در عین حال نیاز به نگهداری کمی دارند.

با توجه به این خواص، میله‌های یونیزه نقش مهمی در عملکرد صحیح و ایمن مشعل‌ها ایفا می‌کنند.

نتیجه گیری

میله یونیزاسیون مشعل به عنوان یک جزء کلیدی در سیستم‌های حرارتی و صنعتی، تأثیر بسیار زیادی بر عملکرد ایمن و کارآمد این سیستم‌ها دارد. با توجه به ویژگی‌ها و وظایف مهمی که این میله‌ها ایفا می‌کنند، توجه به طراحی، نصب، و نگهداری صحیح آنها می‌تواند نقشی اساسی در افزایش ایمنی و کارایی سیستم‌های احتراق ایفا کند. به این ترتیب، آشنایی با این میله و نحوه عملکرد آن برای هر کاربر و متخصص در زمینه گرمایش و احتراق ضروری است.

بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات