منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 49
از: BOb Limper
ماخذ: Process Heating
این که مبدل های حرارتی صفحه -قاب انتقال حرارت مناسبی را ارائه می دهند، جای تعجب ندارد. اما چند شاخص مهم وجود دارند که باید به عنوان انتخاب کننده یا کاربر این تجهیزات بخاطر داشته باشید. به عنوان مثال اگر مبدلهای حرارتی صفحه – قاب قرار است همراه با یک برج خنک کن به کار روند باید سازگار با مواد شیمیایی تصفیه آب برج طراحی شده باشند. همچنین بهتر است که بجای متوقف کردن نشتی ایجاد شده در مبدل حرارتی از بوجود آمدن آن جلوگیری نمایید.
آیا میدانید که می توانید با کم کردن سرعت نازل ها، فرسایش درگاه را به حداقل برسانید؟
این ده توصیه را هنگام انتخاب و استفاده از مبدل های حرارتی صفحه – قاب به کار گیرید.
1- همه چیز را به سازنده بگویید
اطمینان حاصل کنید که تمام اطلاعات مرتبط با کاربرد مورد نظرتان را هنگام درخواست. قیمت و مشخصات مبدل به سازنده انتقال داده اید. در جریان مایع به نامهای سمت داغ و سمت سرد به مبدل حرارتی وارد و از آن خارج می شوند شکل (۱) در نتیجه، چهار دمای مختلف در زمان تعیین اندازه مبدل باید در نظر گرفته شوند ورودي سمت داغ خروجي سمت داغ، ورودی سمت سرد و خروجی سمت سرد. حداقل اطلاعاتی که برای تعیین اندازه مبدل حرارتی برای سمتهای داغ و سرد لازم است عبارتند از : نام سیال نرخ های جریان دمای ورودی دمای خروجی فشار کارکرد و حداکثر افت فشار مجاز در سیستم در مورد سیالاتی که چندان معمول نبوده و یا اختصاصی می باشند خصوصیات فیزیکی مانند گرانروی و دماهای ورودی و خروجی هدایت گرمایی وزن مخصوص و گرمای ویژه مورد نیاز خواهند بود. بسیاری از سازندگان دارای یک پرسش نامه طراحی هستند که برای جمع آوری اطلاعات در مورد کاربرد مبدل حرارتی در اختیار شما قرار خواهند داد.
شکل ۱: دو جریان مایع از سمت داغ و سمت سرد بـه
مبدل حرارتی وارد شده و از آن خارج می شوند.
2- سازگاری مبدل با سیستم را بررسی کنید
از سازنده بخواهید به شما اطمینان دهد که بین مواد شیمیایی موجود در مایعات فرآیند و همچنین محلول های تمیزکننده با قطعات مبدل حرارتی سازگجاری کامل وجود دارد.
تعداد بسیاری از مبدلهای حرارتی صفحه – قاب دارای صفحاتی از جنس استیل ۳۱۶ هستند. این نوع استیل با بسیاری از مواد شیمیایی که معمولاً در فرآیندها به کنار می روند. سازگار بوده و در مقابل خوردگی در این محیطها مقاوم است. اما یکی از موادی که با استیل ۳۱۶ سازگاری ندارد، کلر است. تأثیر کلر بر روی این نوع استیل به دمای موجود بستگی دارد.
یک قاعده سرانگشتی برای تعیین سازگاری استیل ۳۱۶ و کلر از این قرار است:
۱۸ ppm در دمای ۱۲۲۴ (۵۰)
ppm ۱۲۰ در دمای ۱۷۰ (۷۷) و ۵۰ppm
در دمای ۲۱۲ (۱۰۰). بعضی تولید کنندگان از استیل ۳۱۶ با مقدار نیکل بالاتر استفاده می کنند که از مقاومت بیشتری در مقابل کلر برخوردار است اما بهتر است قبل از اعمال هرگونه تغییر شیمیایی با آنها مشورت نمایید.
مبدل های حرارتی صفحه – قاب عموماً همراه با برجهای خنک کن استفاده میشوند. مبدل حرارتی باید به تناسب نیازهای شما و با توجه به مواد شیمیایی که به منظور تصفیه آب به برج اضافه می گردند طراحی شود. اگر تصمیم دارید که برای غلبه بر مشکلاتی از قبیل وجود جلبک ها در برج خنک کن از مواد شیمیایی خورنده تری استفاده نمایید حتماً این موضوع را با سازنده مبدل حرارتی در میان بگذارید تا از سازگاری مواد جدید با صفحات و واشرها اطمینان پیدا کنید.
یکی دیگر از شرایط ویژه در صنایع غذایی پدیدار میشود که در آن تمیز کردن سیستم در محل امری رایج به شمار می آید.
این امر مستلزم به گردش در آوردن سود سوزآور به عنوان محلول تمیز کننده در سیستم است. مجدداً یادآوری میکنیم که باید مطمئن شوید این محلول تمیز کننده با صفحات مبدل حرارتی و واشرهای آن سازگاری داشته باشد.
شکل ۲: صفحات موجود در مبدلهای حرارتی صفحه – قاب معمولاً به شکل حرف ۷ و یا برعکس طراحی میشوند صفحه بعدی به صورت معکوس قرار گرفته و باعث ایجاد یک شبکه خانه خانه بین صفحات میگردد.
3- از شرایطی که باعث تغییرات ناگهانی فشار می شوند بپرهیزید
با این که سازندگان در مهندسی طراحی ضرایب اطمینان لازم را در نظر می گیرند اما مهم است که در محدوده فشار تعیین شده در مبدل حرارتی کار کنید. اگر تغییرات ناگهانی فشار در لوله کشی سیستم به علت بسته شدن سریع شیرها ضربه قوچ و غیره محتمل است باید اقدامات لازم را جهت حفاظت از مبدل حرارتی انجام دهید در غیر این صورت دچار نشتی های به وجود آمده در اثر ترکیدن واشرها خواهید شد. از تغییرات فشار بیش ازpsig ۱۵۰ در دقیقه و همچنین تغییرات دما بیش از ۲۰ در دقیقه بپرهیزید. راه حل هایی را که می توان برای این حالت در نظر گرفت عبارتند از به کارگیری شیرهای اطمینان راپچر دیسک دمپرهای ارتعاشی و جلوگیری کننده ها به توصیه های سازنده در این مورد توجه نمایید.
4- از یک صافی استفاده کنید و یا مبدل را در شروع کار از مدار خارج نمایید.
در شروع کار سیستم بهتر است از یک صافی موقتی در بخش ورودی سرد یا داغ همچنین ورودی سیال موجود در فرآیند استفاده کنید. با این که در خلال این مدت مبدل حرارتی را کلا از مدار خارج نمایید.
حتی اگر مایعات مورد استفاده در فرآیند شما تمیز بوده و حاوی هیچ گونه ذراتی نباشند استفاده از یک صافی موقتی و یا خارج کردن مبدل از مدار برای تأسیسات جدید در هنگام شروع به کار توصیه می شود. در خلال ساخت تأسیسات بسیار محتمل است که گرد و غبار قطعات باقی مانده از جوشکاری و یا ذرات دیگر به مخازن و لوله ها وارد شده و به داخل سیستم پمپ شوند سابقه داشته که یک لنگه کفش کار در قسمت مکش یک پمپ بزرگ پیدا شده است اگر این ذرات به داخل مبدل راه افزایش افت فشار و کاهش بازدهی انتقال حرارت می گردند.
5- ذرات بزرگ را از سیستم خارج کنید.
صفحات موجود در مبدل های حرارتی صفحه – قاب معمولاً به صورت ۷ شکل یا برعکس میباشند (شکل۲).
صفحه بعدی به صورت معکوس تعبیه می گردد که باعث به وجود آمدن یک شبکه خانه خانه بین صفحات، کانال نامیده شده و در بسیاری از موارد برای دستیابی به بازدهی بیشتر در انتقال حرارت بسیار کوچک می باشد.
ذراتی که به مبدل حرارتی وارد میشوند میتوانند به داخل کانال های مبدل راه یابند؛ بنابراین بسیار مهم است که اطمینان حاصل نمایید هیچ ذره ای با اندازه بیش از ۰/۰۶۲۵ اینچ اجازه ورود به داخل مبدل حرارتی نمی یابد. اگر این احتمال وجود دارد که مایعات دارای ذرات بزرگ تری هستند این ذرات باید توسط یک صافی و یا جدا کننده قبل از ورود به داخل مبدل از محلول جدا شوند. این امر به خصوص در مواردی که یک مخزن باز در سیستم وجود دارد و ذرات بزرگ می توانند به سیال وارد شوند از اهمیت بیشتری برخوردار است. افزایش سرعت نه تنها برای بازدهی سیستم حائز اهمیت است بلکه به معلق بودن ذرات نیز کمک کرده و باعث می شود که این ذرات بتوانند از داخل مبدل عبور نمایند. بیشتر مبدلهای حرارتی صفحه – قاب، اجازه عبور ذراتی با اندازه ۰/۰۶۲۵ اینچ با کوچک تر را می دهند درمورد مایعاتی که حاوی ذراتی درشت تر از این اندازه هستند صفحات دارای شکاف پهن نیز قابل استفاده می باشند.
شکل ۳: ابعاد کلی یک مجموعه صفحات بر اساس تعداد صفحات و شبکه های موجود در مبدل تعیین می شود این فاصله بین فضای داخلی هد و دنبالگر اندازه گیری می شود.
6- ابعاد مجموعه صفحات و یکپارچگی قاب ها را به صورت دوره ای بازبینی کنید.
به طور کلی جلوگیری از بروز نشتی در مبدل حرارتی بسیار آسان تر از متوقف کردن نشتی در هنگام وقوع آن است. نکته مهمی که باید به خاطر داشت این است که مبدل های حرارتی صفحه – قاب به یک ممنتوم خاص محدود نمی شوند بلکه بیشتر به ابعاد صفحات حساسند. بین هر جفت صفحه یک واشر لاستیکی وجود دارد که به صورت فشرده باعث عایق بندی فضای بین صفحات شده و از برزو نشستی جلوگیری میکند. یک مبدل حرارتی بزرگ با ۶۰۰ تا ۷۰۰ صفحه را در نظر بگیرید که بین هر یک از آنها یک واشر وجود دارد. می توانید تصور کنید که این قطعات زمانی که بازوهای نگهدارنده را محکم می کنید چه فشاری را متحمل میشوند.
سازنده مبدل، ابعاد کلی مجموعه صفحات را بر اساس تعداد صفحات و شبکه های موجود در مبدل ارائه مینماید. (شکل۳)
این فاصله بین داخل هد و دنبالگرد آن اندازه گیری می شود. بهتر است که این ابعاد را حداقل سالی یک مرتبه بازبینی کرده و بازوهای نگهدارنده را در صورت لزوم محکم کنید. هم قطعات قاب را نیز از نظر صدمات احتمالی و یا خوردگی که ممکن است در محیط های شیمیایی بروز نماید بازبینی کنید.
7- از لوله کشی مناسب استفاده کنید.
همان طور که در مورد تمام تجهیزات فرآیند نیز باید چنین باشد، استفاده از لوله کشی های مناسب الزامی است. یک مبدل حرارتی، وزنه ناجوری در سیستم لوله کشی محسوب میشود. اطمینان حاصل کنید که تمام بخش های لوله کشی به خوبی محکم شده وهیچ تنش نابجایی به اتصالات مبدل حرارتی وارد نمی کنند. در مواردی که بخار در سیستم استفاده می شود مطمئن شوید که تمام خطوط چگالیده به خوبی از مبدل حرارتی جدا شده اند.
به طوری که چگالیده با بخار مخلوط نمی شود. یک فوت مکعب آب که در دمای ۲۱۲۴ (۱۰۰) و فشار ۱۴/۶۹psg تبخیر شود، ۱۶۰۶ فوت مکعب بخار خشک اشباع تولید میکند در این سیستمها باید به تناسب دستورالعمل های موجود از تله های بخار استفاده شود.
شکل ۴: قطعات متعددی در ساختار مبدل حرارتی صفحه – قاب به کار رفته اند. اگر نیازهای گرمایشی سرمایشی تغییر کنند میتوانید با اضافه و کم کردن صفحات داخل قاب
8- اقدامات احتیاطی لازم را برای به حداقل رساندن فرسایش درگاه ها انجام دهید.
یک قاعده سرانگشتی مناسب حفظ سرعت درگاه در مبدل حرارتی در حدود ۲۰ فوت بر ثانیه است. علاوه بر این نوارهای درگاه را از جنس مشابه صفحات در نظر بگیرید، حتی در مواردی که تنها آب در سیستم جریان دارد. این نوارها که از آلیاژهای مختلفی ساخته میشوند از فرسایش و خوردگی هد استیل در سیستم های دارای جریان بالا و ساینده جلوگیری می کنند. به عنوان مثال در مواردی که آب دریا (نمک) در سیستم وجود دارد استفاده از قاب فولادی با نوارهای درگاه و صفحات از جنس تیتانیوم معمول است. این کار باعث ایجاد اطمینان می شود که هر یک از قطعاتی که با آب دریا در تماس هستند از تیتانیوم که در مقابل خوردگی مقاوم است. ساخته شده اند.
9- طراحی آینده را در نظر داشته باشید اما نیازهای فعلی خود را خریداری نمایید.
یکی از بزرگترین مزیتهای مبدل های حرارتی صفحه – قاب علاوه بر بازدهی بالای انتقال حرارت مدولار بودن آن است. اگر نیازهای گرمایشی سرمایشی در آینده دچار تغییر شوند، به آسانی قادر خواهید بود نیازمندی های جدید را با اضافه با حذف کردن صفحات در داخل قاب برآورده سازید با یک برنامه ریزی صحیح این انعطاف پذیری به شما اجازه خواهد داد تا سیستمی را که در حال حاضر نیاز دارید با علم به این که نیازهای فزاینده آینده قابل تأمین هستند، خریداری نمایید.
شکل ۴ اجزای تشکیل دهنده مبدل های حرارتی صفحه – قاب را نشان میدهد. با یک بار خریداری این تجهیزات هد و دنبالگر بدون تغییر باقی خواهند ماند. بیشتر سازندگان قابهایی با طول های مختلف برای هر مدل تولید میکنند.
برخی مبدل های حرارتی صفحه ای به جای داشتن ساختار جوشکاری شده دارای میله های پیچ شده در قسمت فوقانی و تحتانی میباشند. با استفاده از طراحی پیچی تنها لازم است میله های بلندتری را به کار گرفته تعداد بیشتری از صفحات لازم برای نیازهای تولید خود را نصب نموده و بازوهای نگهدارنده را با نوع بلندتر آن جایگزین کنید.
اما به خاطر داشته باشید که تنها زمانی باید این کار را انجام دهید که نیازهای توليدي شما دستخوش تغییر شده باشند. سعی نکنید در حال حاضر یک مبدل حرارتی بزرگ تر را به امید این که نیازهای شما در آینده افزایش خواهند یافت، خریداری نمایید.
بازدهی مبدلهای حرارتی صفحه – قاب بستگی به متغیرهای متعددی دارد که یکی از آنها وجود سرعت و تلاطم مناسب در بین صفحات است. اگر اندازه مبدل حرارتی بیش از نیازهای فرآیند شما باشد، سرعت سیال کاهش یافته و در نتیجه احتمال رسوب گیری و کثیف شدن صفحات افزایش می یابد.
10- برای اجتناب از مشکلات مربوط به ضمانت قطعات، آنها را از تأمین کنندگان اصلی تهیه کنید.
همان طور که در مورد بقیه تجهیزات نیز صادق است، پیدا کردن شرکت هایی که به علت مسائل قیمتی، تمایل به ارائه قطعاتی غیر از تولید کنندگان اصلی دارند، امری رایج به شمار می آید. با این که برخی از این شرکت ها امکانات مهندسی لازم را در اختیار شما گذاشته و
خدمات پس از فروش نسبتاً مناسبی هم دارند بعضی دیگر از این شرکت ها ممکن است چنین نباشند.
قبل از هرگونه تصمیم گیری منافع و مضرات خریداری قطعات غیر اصلی جایگزین شونده را به دقت بررسی کنید.
اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های آموزشی تاسیسات مکانیکی ثبت نام کنید.
