طراحی و ساخت مبدل حرارتی سنگین

مبدل حرارتی تجهیزاتی است که حرارت را بین دو یا چند جریان فرآیند انتقال می دهد. انتخاب نوع طراحی مناسب می تواند هزینه های انرژی و خرابی را به حداقل برساند.

انواع مختلفی از مبدل های حرارتی وجود دارد، از جمله جریان موازی، جریان مخالف و جریان متقاطع. بهترین طراحی به مقیاس پذیری آینده و سهولت نگهداری بستگی دارد.

طرح

انتخاب طرح مبدل حرارتی مناسب با درک الزامات فرآیند، مانند مقدار خروجی حرارتی و تغییر دمای مورد نیاز بین سیالات شروع می شود. عوامل دیگری که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از ویسکوزیته مایعات درگیر، محتوای ذرات و ترکیب شیمیایی. بسته به نوع فرآیند، مبدل های حرارتی می توانند گاز به گاز، گاز به مایع، مایع به مایع یا دو فاز باشند.

یک مبدل حرارتی پوسته و لوله شامل یک سری لوله در یک مخزن تحت فشار استوانه ای مهر و موم شده است. آنها ممکن است از فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، اینکونل یا مواد دیگر ساخته شوند. لوله ها برای تحمل دما، فشار و تنش های حرارتی طراحی شده اند. آنها با یک گل میخ فاصله دهنده در مرکز قرار می گیرند تا از دور زدن و مخلوط شدن سیال جلوگیری شود. عرض و شکاف ورق لوله برای حداکثر کارایی، دسترسی آسان و تمیزی بهینه شده است.

ساخت

چندین گزینه ساخت برای مبدل های حرارتی سنگین وجود دارد. لوله هایی که برای کاربردهای خورنده طراحی شده اند می توانند از لوله های تقویت شده با الیاف برای مقاومت در برابر شرایط عملیاتی ناهموار که اغلب در مواد آلی کلردار یافت می شود استفاده کنند. مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای مجموعه‌ای از صفحات آلیاژی موج‌دار را ترکیب می‌کنند که واشر شده و در داخل یک قاب فولادی کربنی فشرده شده‌اند تا مجموعه‌ای از کانال‌های جریان ایجاد کنند. این گذرگاه های جریان، جریان سیال را هدایت می کنند و از اختلاط سیال جلوگیری می کنند.

از فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای نیکل برای ساخت مبدل های حرارتی لوله ای و پوسته و لوله استفاده می شود. این واحدها در صنایع غذایی، آشامیدنی و داروسازی پیشرو هستند. آنها می توانند دمای بالای مورد نیاز برای ادامه تولید را تحمل کنند.

نصب و راه اندازی

در فرآیندهای هضم بی هوازی سبز که بیوگاز را از کود دامی، محصولات جانبی غذایی و چربی ها تولید می کند، یک مبدل حرارتی صفحه مارپیچی می تواند متان عاری از بیماری زا را برای حمل و نقل و ذخیره سازی به خطوط لوله انتقال دهد. سپس بیوگاز می تواند برای تولید برق و گرما احتراق شود. جامدات زیستی بدون پاتوژن باقی مانده را می توان آبگیری کرد و برای تهویه خاک به عنوان کود استفاده کرد.

در خانه‌ها، یک مبدل حرارتی هوا به هوا، هوای کهنه داخل خانه را بازیافت می‌کند و آن را گرم می‌کند تا هوای تازه و گرم‌شده وارد کند و بخار آب اضافی را که منجر به تراکم پنجره می‌شود، از بین ببرد. همچنین با فیلتر کردن مواد شیمیایی مضر، ذرات معلق، رادون و سایر آلاینده ها به سلامت سرنشینان کمک می کند.

نگهداری

نگه داشتن یک مبدل حرارتی در شکل خوب، کلید حفظ عملکرد روان است. رسوب بیش از حد می تواند به محصول آلوده یا غیرقابل استفاده، خوردگی و نشت منجر شود. به گفته مجله تولید کننده اتانول، حتی می تواند خطر آتش سوزی ایجاد کند.

خوشبختانه راه های زیادی برای کمک به تمیز نگه داشتن مبدل حرارتی وجود دارد. نمونه برداری روشی موثر برای سنجش وضعیت یک سیستم است و توصیه می شود که از کل سیستم چند نمونه سیال گرفته شود. این اطلاعات هنگام برنامه ریزی یک روز تعمیر و نگهداری حیاتی است.

برای مبدل های حرارتی پوسته و لوله، انتخاب طرحی با سر از نوع کلاه برای سهولت در نگهداری مهم است. این نوع سر می تواند فلنجی یا جوشی باشد و به طور معمول دارای روکش های کانال قابل جدا شدن برای بررسی آسان است. طول لوله ها نیز باید به اندازه ای باشد که امکان جداسازی و تعویض آسان را فراهم کند.