روش کار بالن هوای گرم

بالن هوای گرم چگونه کار می­کند ؟

همان طور که از اسم این وسیله نقلیه هیجان انگیز مشخص است، بالون هوای گرم برای به حرکت درآمدن نیاز به هوای گرم دارد.

هوای داخل کیسه بالون هنگام گرم شدن منبسط شده و حجم آن به دلیل افزایش فاصله مولکول­ ها زیاد می­ شود، بنابراین چگالی کمتری پیدا می­ کند و دمای داخل کیسه هرچه بیشتر افزایش یابد، هوا سبک­ تر می ­شود.

چه نیرویی عامل پرواز بالن هوای گرم می شود؟

روش کار بالن به این صورت است که برای پرواز و بالا رفتن نیاز است نیرویی به کیسه وارد شود که بتواند بر نیروی وزن کیسه ، سبد، سرنشینان و همه ­ی متعلقات غلبه کند و آن را بلند کند.

این نیروی بزرگ را هوای گرم داخل کیسه ایجاد می ­کند. با توجه به قانون ارشمیدس ، نیروی شناوری همواره به طور قائم و رو به بالا اثر می­ کند. علت این امر اختلاف دمای هوای بیرون و داخل کیسه بالن است.

 

صعود کردن بالن هوای گرم:

پس از نصب تجهیزات داخل سبد و اتصال کیسه به سبد در حالی که سبد و کیسه روی زمین در خلاف جهت باد قرار داده شده اند، دهانه­ ی کیسه را باز کرده و  با استفاده از یک فن پر قدرت ( حدود 7-8 اسب بخار ) هوا را به داخل کیسه می دمند ، بعد از این که نیمی از کیسه پر شد، همزمان مشعل را روشن کرده و هوا داخل کیسه شروع به گرم شدن می­ کند.

پس از پر شدن کامل، کیسه ، سبد و مجموعه را به صورت ایستاده در می آورد، و مسافرین می توانند سوار بالن بشوند، دوباره با گرم کردن بیشتر هوای داخل کیسه توسط مشعل نیروی شناوری بر وزن کل غالب می­ شود و بالون به پرواز در می آید.

بالن تا مادامی که مشعل روشن باشد و هوا را گرم کند بالا می ­رود. 

تعادل بین نیروی وزن و نیروی شناوری باعث ماندن در ارتفاعی خاص می شود. اگر بالن به ارتفاع مد نظر رسیده باشد، باید مشعل­ ها را خاموش کرد و برای ثابت ماندن ارتفاع، (به دلیل انتقال حرارت بین کیسه و هوای بیرون و سرد شدن هوای داخل کیسه) به ازای هر 20-30 ثانیه خاموش بودن مشعل ، باید 5 ثانیه روشن باشد. دمای داخل کیسه بستگی به حجم کیسه بالون و همین طور میزان وزن حمل شونده ، بین 60 تا 100 درجه سانتی گراد می باشد.

فرود آمدن بالون هوای گرم :

روش اول : ابتدایی ترین و ساده ترین راه برای برای فرود آمدن این است که فقط مشعل­ ها را خاموش کنیم! این روش نیاز به زمان نسبتا زیادی دارد تا بالون هوای گرم فرود بیاید، چرا که دمای داخل کیسه بالن باید با انتقال حرارت با محیط بیرون کاهش یابد.

روش دوم : دریچه ­ای در بالای کیسه به نام پاراچوت وجود دارد که باز و بسته شدن آن توسط خلبان کنترل می­شود.

با باز کردن این دریچه، هوای گرم از بالای کیسه بالون خارج شده و ارتفاع بالن کاهش می­ یابد. البته باید توجه کرد که این باز کردن به صورت یک پارچه نمی باشد و باید میزان هوای ورودی و خروجی از کیسه تنظیم شده باشد. تا فرودی آرام و مطمئن را به همراه داشته باشد.

در هر دو روش فرود آمدن ، خلبان نزدیک سطح زمین از مشعل استفاده می کند تا سرعت پایین آمدن کم و بالون هوای گرم فرودی آرام را به همراه داشته باشد.

نحوه هدایت بالون هوای گرم :

خلبان در اصل نمی­ تواند جهت حرکت بالن هوای گرم را کنترل کند و تغییر دهد! بالن در جهت باد حرکت می­ کند و خلبان حتما باید قبل از پرواز، از جهت باد اطلاع داشته باشد. البته باید توجه داشت که جهت باد در لایه های مختلف هوا متفاوت است و خلبان با استفاده از نرم افزارهای موجود و داشتن ارتفاع سنج می تواند تا حدودی تغییر جهت دلخواه را داشته باشد.

وظیفه ی خلبان تنظیم ارتفاع در صعود و فرود بالن است.

سوخت مشعل :

سوخت غالب بالون های هوای گرم پروپان خالص یا LPG  ( گاز مایع) است. در ایران سوخت LPG در دسترس تر از پروپان می باشد ولی در مقایسه با پروپان ارزش حرارتی کمتری دارد.

به دلیل این‌که تمامی واکنش‌های سوختن در دمایی بالاتر از نقطه جوش آب رخ می‌دهند لذا تمامی آب تولید شده از واکنش سوختن کامل به حا‌لت بخار درمی‌آید.. ارزش گرمایی بالا شامل کل گرمای آزاد شده از سوخت است و شامل گرمای نهان مقدار بخار آب موجود در محصولات احتراق نیز می‌شود.

گرمای حاصل از احتراق کامل = گرمای لازم برای تبخیر آب موجود در سوخت + گرمای لازم برای تبخیر آب تولید شده + گرمای آزاد شده به محیط

پروپان

پروپان تجاری مطابق با استاندارد UN1965 یا UN1978 باید مورد استفاده قرار بگیرد. ( این استاندارد حتی برای بوتان و سایر هیدروکربن مورد استفاده قرار می گیرد.)

پروپان یک گاز مایع و نسبت به بوتان و سایر هیدروکربن ها در طراحی بالن ترجیح داده می شود، زیرا دارای نقطه جوش -42  درجه سلیوس ( بوتان -0.5 درجه سلیوس ) است. پس برای یک دمای معین فشار بخار بالاتری دارد.

پروپان سنگین تر از هواست و در شرایط ایده آل، یک گالن پروپان 91600BTU  گرما تولید می کند. ( یا 50.33 MJ/kg )

هر حجم مایع پروپان پس از سوختن محصولاتی با 6800 برابر حجم اولیه دارند.

محصولات سوخت کامل پروپان آب و کربن دی اکسید است، نسبت سوخت به اکسیژن یک پنجم می باشد.