تصميم وبناء مبادل حراري شديد التحمل

المبادل الحراري عبارة عن جهاز ينقل الحرارة بين تدفقات عملية أو أكثر. يمكن أن يؤدي اختيار النوع المناسب من التصميم إلى تقليل تكاليف الطاقة ووقت التوقف عن العمل.

هناك عدة أنواع مختلفة من المبادلات الحرارية ، بما في ذلك التدفق المتوازي والتدفق المعاكس والتدفق المتقاطع. يعتمد أفضل تصميم على قابلية التوسع المستقبلية وسهولة الصيانة.

تصميم

يبدأ اختيار التصميم المناسب للمبادل الحراري بفهم متطلبات العملية ، مثل مقدار الناتج الحراري وتغير درجة الحرارة المطلوب بين السوائل. تشمل العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها لزوجة السوائل المعنية ومحتوى الجسيمات والتركيب الكيميائي. اعتمادًا على نوع العملية ، يمكن أن تكون المبادلات الحرارية من غاز إلى غاز أو غاز إلى سائل أو سائل إلى سائل أو مرحلتين.

يحتوي المبادل الحراري للقذيفة والأنبوب على سلسلة من الأنابيب في وعاء ضغط أسطواني محكم الغلق. قد يتم تصنيعها من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم أو Inconel أو مواد أخرى. الأنابيب مصممة لتحمل درجات الحرارة والضغط والضغوط الحرارية. يتم وضعها مع مسمار فاصل في المركز لمنع تجاوز السوائل واختلاطها. تم تحسين عرض ورقة الأنبوب والفجوة لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وسهولة الوصول والنظافة.

تلفيق

توجد العديد من خيارات التصنيع للمبادلات الحرارية شديدة التحمل. يمكن لتلك المصممة للتطبيقات المسببة للتآكل استخدام الأنابيب المقواة بالألياف لتحمل ظروف التشغيل القاسية التي توجد غالبًا في المواد العضوية المكلورة. تشتمل المبادلات الحرارية للوحة على سلسلة من ألواح السبائك المموجة التي يتم ربطها وضغطها معًا داخل إطار من الصلب الكربوني لإنشاء مجموعة من قنوات التدفق. ممرات التدفق هذه تدفقات مباشرة للسوائل وتمنع اختلاط السوائل.

يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل لبناء مبادلات حرارية أنبوبية وقذيفة وأنبوب. هذه الوحدات هي العمود الفقري في صناعات الأغذية والمشروبات والأدوية. يمكنهم التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة اللازمة للحفاظ على استمرار الإنتاج.

تثبيت

في عمليات الهضم اللاهوائية الخضراء التي تنتج الغاز الحيوي من روث الماشية ، والمنتجات الغذائية الثانوية والدهون ، يمكن للمبادل الحراري اللولبي اللولبي نقل الميثان الخالي من مسببات الأمراض إلى خطوط الأنابيب للنقل والتخزين. يمكن بعد ذلك حرق الغاز الحيوي لتوليد الكهرباء والحرارة. يمكن إزالة المياه المتبقية من المخلفات الصلبة الحيوية الخالية من مسببات الأمراض واستخدامها لتكييف التربة كسماد.

في المنازل ، يقوم المبادل الحراري من الهواء إلى الهواء بإعادة تدوير الهواء الداخلي القديم ، وتسخينه لجلب هواء نقي ودافئ والتخلص من بخار الماء الزائد الذي قد يؤدي إلى تكاثف النافذة. كما أنه يساعد في الحفاظ على صحة الركاب من خلال تصفية المواد الكيميائية الضارة والجسيمات والرادون والملوثات الأخرى.

صيانة

يعد الحفاظ على المبادل الحراري في حالة جيدة أمرًا أساسيًا للحفاظ على سير الإنتاج بسلاسة. يمكن أن يؤدي التلوث المفرط إلى تلوث المنتج أو عدم استخدامه ، والتآكل والتسريبات. وفقًا لمجلة Ethanol Producer ، يمكن أن يشكل خطر الحريق.

لحسن الحظ ، هناك العديد من الطرق للمساعدة في الحفاظ على نظافة المبادل الحراري. يعتبر أخذ العينات طريقة فعالة لقياس حالة النظام ، ويوصى بأخذ عينات متعددة من السوائل من جميع أنحاء النظام بأكمله. هذه المعلومات حيوية عند التخطيط ليوم صيانة.

بالنسبة للمبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب ، من المهم اختيار تصميم برأس من نوع غطاء المحرك لسهولة الصيانة. يمكن أن يكون هذا النوع من الرؤوس مشفهًا أو ملحومًا ، وعادةً ما يكون له أغطية قنوات قابلة للإزالة لسهولة الفحص. يجب أن يكون طول الأنابيب كافياً ليسمح بإزالة واستبدال بسهولة