एक बंद पात्र ज्यामध्ये पाण्याला किंवा इतर द्रव पदार्थाला उष्णता दिली असता त्याचे वाफेत किंवा बाष्पात रूपांतर होते, अशा पात्राला बाष्पपात्र असे म्हणतात. पाणी, पारा, डायफिनील ऑक्साइड इ. विविध पदार्थांचे बाष्प करण्याची बाष्पपात्रे उपयोगात आहेत. उच्च दाब असणाऱ्या वाफेचे औद्योगिक क्षेत्रात अनेक उपयोग आहेत. उपकरणांची स्वच्छता करण्यासाठी, प्रक्रिया उद्योगासाठी, अन्न शिजविण्यासाठी तसेच वीज निर्मितीसाठी वाफेचा उपयोग केला जातो. भारतीय बाष्पके अधिनियमानुसार २२.४१ लिटर क्षमता असलेल्या बंद पात्रास बाष्पपात्र (बाष्पके) म्हणतात. बाष्पपात्र हे बहुतेक वेळा अगंज पोलादापासून तयार केलेले असते. बाष्पपात्रामध्ये इंधनाची रासायनिक ऊर्जा ही ज्वलनामुळे उष्णतेमध्ये परिवर्तित केली जाते. या उष्णतेमुळे पाण्याचे रूपांतर वाफेमध्ये होते. वीजनिर्मितीसाठी उपयोग करताना ती अधिक दाबाला तयार केली जाते आणि कमी दाबाला उत्सर्जित केली जाते. बाष्पपात्रामधून बाहेर पडणाऱ्या ज्वलन उत्पादका घटकांना ‘धूर’ असे म्हणतात.
प्रक्रिया उद्योगांमध्ये वापरलेली जाणारी वाफ ही कमी दाबाची असते. परंतु ही वाफ कोरडी आणि संपृक्त असणे आवश्यक असते,कमी दाबाच्या वाफेमध्ये दडलेली संपूर्ण ऊर्जा अधिक असते व ती प्रक्रिया उद्योगांसाठी मोलाची ठरते. बाष्पपात्रात प्रवेश करणाऱ्या पाण्याला ‘भरणजल’ असे म्हणतात.
बाष्पपात्राचे प्रकार :
धूर वायू आणि भरणजलाच्या प्रवाह मार्गानुसार :
- आगनलिका बाष्पपात्र : या पात्रामध्ये ज्वलन क्रियेची उत्पादने नळीतून जातात, तर भरणजल नळीच्या बाहेरून जात असते. एका फेरीनंतर पाणी गरम होऊन त्याची वाफ बनते. घरगुती बंबाप्रमाणे याची रचना असते. उदा., Cochron, Lancanshire बाष्पपात्रे.
- जलनलिका बाष्पपात्र : या पात्रामध्ये नळीतून भरणजल जात असते व बाहेरून ज्वलन केंद्रातील उत्पादने जात असतात. उदा., Babcok-Wilcox बाष्पपात्र.
ज्वलन केंद्राच्या स्थितीनुसार :
- अंतर्गत ज्वलन केंद्र : अशा पात्रांमध्ये ज्वलन केंद्र हे पात्राच्या आतमध्ये असते.
- बहि:स्थ ज्वलन केंद्र : अशा पात्रांमध्ये ज्वलन केंद्र हे पात्राच्या बाहेर असते.
पात्राच्या कक्षेनुसार :
- उभे बाष्पपात्र
- आडवे बाष्पपात्र
पात्रातील दाबानुसार :
- नीच दाब बाष्पपात्र : जे पात्र २० बारपेक्षा कमी दाबाची वाफ तयार करते, अशा पात्राला नीच दाब बाष्पपात्र म्हणतात.
- उच्चदाब बाष्पपात्र : जे पात्र २० बारपेक्षा जास्त दाबाची वाफ तयार करतात, अशा पात्राला उच्चदाब बाष्पपात्र म्हणतात.
अभिसरणाच्या पद्धतीनुसार :
- नैसर्गिक अभिसरण : ज्या पात्रामध्ये पंपाच्या आधाराशिवाय नैसर्गिक रीत्या भरणजल पात्रामध्ये सोडले जाते, अशा पात्राला नैसर्गिक अभिसारित बाष्पपात्र म्हणतात.
- अस्वाभाविक अभिसरण : ज्या पात्रामध्ये पंपाच्या आधाराने भरणजल पात्रामध्ये सोडले जाते, अशा पात्राला अस्वाभाविक अभिसारित बाष्पपात्र म्हणतात.
औष्णिक कार्यक्षमता आणि विश्लेषण : पूर्ण क्षमतेवर चालताना बाष्पपात्राने प्रति तासात तयार केलेल्या पाण्याच्या वाफेला बाष्पपात्राची बाष्पीभवन क्षमता असे म्हणतात. बाष्पीभवन क्षमता किग्रॅ प्रति मी.२ प्रति तास, किग्रॅ प्रति मी.३ प्रति तास व किग्रॅ प्रति किग्रॅ इंधन अशा विविध प्रमाणांमध्ये अभिव्यक्त केली जाते. पात्रातील बाकीच्या घटकांची रचना करताना व ज्वलन केंद्राची रचना करताना पात्राची बाष्पीभवनाची क्षमताही लक्षात घेणे महत्‍त्वाचे असते.
बाष्पपात्राच्या संपूर्ण माहितीसाठी खालील घटके लागतात (या घटकांचा बाष्पपात्राच्या क्षमतेवर परिणाम होतो) : (१) वाफेचा दाब, (२) अधिक उष्णतेचे प्रमाण, (३) वाफेचा दर्जा / कोरडेपणा, (४) इंधन, (५) ज्वलनाची पद्धत.
समतुल्य बाष्पीभवनाची संकल्पना : बाष्पपात्रे ही वेगवेगळ्या दाबाची व दर्जाची वाफ तयार करण्याकरिता वापरतात. वीजनिर्मितीसाठी उच्च दाबाची व अधिक उष्णतेची वाफ लागते, तर प्रक्रिया उद्योगासाठी कमी दाबाची व कोरडी अशी वाफ लागते. तर अशा दोन भिन्न हेतू असलेल्या बाष्पपात्रांची तुलना करण्यासाठी एक समान धागा लागतो. हाच समान धागा म्हणजे, समतुल्य बाष्पीभवनाची संकल्पना. कारण दोन्ही बाष्पपात्रांनी तयार केलेल्या वाफेचा दर्जा आणि दाब वेगळा असल्याने एका तासात कोणत्या बाष्पपात्राने किती वाफ तयार केली याची तुलना करता येत नाही.
१००° से. तापमान असणाऱ्या पाण्याचे १००° से. वाफेत रूपांतर केल्यानंतर किती प्रमाणात वाफ तयार केली जाते, तो समतुल्य बाष्पीभवनाचा गुणांक असतो. तो गणिती समीकरणामध्ये खालीलप्रमाणे मांडता येईल.
me – समतुल्य बाष्पीभवनाचा गुणांक,
h – बाष्पपात्रात तयार झालेल्या वाफेची संपूर्ण उष्णता,
hfl – बाष्पपात्राला पुरविलेल्या भरणजलाची संपूर्ण उष्णता,
ms – बाष्पपात्रात त्याच्या सूचित घटकांप्रमाणे तयार झालेल्या वाफेचे प्रमाण.
बाष्पपात्राची औष्णिक कार्यक्षमता (n) खालीलप्रमाणे :
mf – बाष्पपात्रात ज्वलन केलेल्या इंधनाचे प्रमाण,
CV – इंधनाची ज्वलन क्षमता.
समीक्षक – पी. आर. धामणगावकर
👌👌👌