تولید مبدل حرارتی با ورق استیل 321

Image for post
Image for post

مقدمه

کاربرد مبدل حرارتی در زمینه تبادل گرما بین دو یا چندین سیال می باشد. این وسیله عمدتاً در فرآیندهای سرمایشی و گرمایشی مورد استفاده واقع می شود. مبدل های حرارتی با توجه به شرایط حاکم می تواند از جنس انواع ورق استیل ضد سایش یا مقاوم به حرارت ساخته شود، اما با این حال، فاکتورهای دیگری نیز در بحث انتخاب مواد وجود دارد که ممکن است برگزیدنِ آلیاژ موردِ کاربرد را به کلی دستخوشِ تغییرات کند (مثلاً قیمت ورق استیل 321). مبدل های حرارتی در انواع مختلفی چون صفحه ای، پوسته-لوله، فن دار و لوله ای ساخته می شود و معمولاً در صنایع نفت، گاز، پالایش، پتروشیمی، صنعت برق و غیره کاربردهای گسترده ای دارد.

انواع مبدل های حرارتی

همانطور که در پاراگراف قبل اشاره شد، مبدل حرارتی در چهار نوع صفحه ای، دارای فن، لوله ای و پوسته-لوله به مرحله ی ساخت و تولید می رسد. مبدل حرارتی صفحه ای همانطور که از نامش مشخص است، متشکل از تعدادی صفحه است که به یکدیگر متصل شده اند. این مبدل نیز در انواع مختلفی ساخته می شود که رایج ترین اشکال آن جوشی و واشر دار می باشد. در ظرفیت های پایین از مبدل های حرارتی صفحه ای جوشی و در ظرفیت های بالا از مبدل های حرارتی دارای واشر استفاده می شود. صفحاتِ مرتبط با این نوع مبدل، از کانال هایی برای عبور سیال برخوردار می باشد. این صفحات می توانند از جنس ورق استیل 321 (همان ورق استیل ضد سایش) ساخته شوند. کاربرد این آلیاژ در ساخت صفحاتِ مبدل حرارتی صفحه ای مزایایی چون تبادلِ خوبِ گرما، مقاومت فوق العاده در مقابل خوردگی، استحکام بالای حرارتی و همچنین رسوب پذیریِ پایین را به دنبال خواهد داشت. مقرون به صرفه بودن قیمت ورق استیل 321 نیز از دیگر مواردی است که می توان به ویژگی های فوق اضافه کرد. مبدل های گرماییِ دارای فن نوع دیگری از این تجهیزات هستند که متشکل از تعدادی کویل و فن بوده و به نام مبدل های حرارتیِ هوا-خنک نیز شناخته می شوند. این مدل از مبدل خود در سه نوع وی-شکل، افقی و عمودی به مرحله ی ساخت و تولید می رسد. مکانیزم این مبدل ها به گونه ای است که سیال در آن با درجه حرارت بالا از داخل کویل عبور می کند و به واسطه ی جریانِ هوای تولید شده به وسیله ی فن ها، از ناحیه بیرونی کویل و در نتیجه اصابت ذره های هوا با ناحیه داغِ لوله ها و پره های کویل، حرارت اضافی از سیال گرفته می شود.

 

Image for post
Image for post

 

مبدل حرارتیِ لوله ای نیز متشکل از دو لوله است که به شکل هم مرکز داخل یکدیگر قرار دارند. در این مبدل ها، یک سیال در لوله ی بیرونی و سیال دیگری در لوله ی درونی جریان پیدا می کند. طول، قطر و جنس لوله ها از جمله ی پارامترهایی است که قابل تغییر و دارای اهمیت می باشند. این مبدل ها برای رسیدن به فشار پایین با دمای مورد نظر در ظرفیت های بالا می توانند به شکل سری یا موازی تعبیه شوند. با هدف رسیدن به بیشترین سطحِ تبادل، کاهش سرعت فلو و در ادامه ی آن افزایش راندمان، سطح لوله های داخلی به صورت آجدار ساخته می شود. نکته حائز اهمیت در این مبدل ها این است که سیال ها در دو لوله در جهت های مخالف یکدیگر جریان می یابند. مبدل حرارتی پوسته-لوله در بین تمامِ انواعِ فوق الذکر، پرکاربردترین می باشد. این تجهیزات متشکل از دو قسمت اصلیِ پوسته و لوله های باریکِ دارای مقاطع دایره ای می باشد. پوسته های این مبدل معمولاً از جنس آهن یا فولاد و لوله های آن مسی هستند. سیالات با ویسکوزیته (گرانروی) بالاتر یا سیالاتی که درون آنها مواد جامد وجود دارد، داخل پوسته قرار می گیرند و سیالاتِ رقیق تر درون لوله جریان می یابند. با توجه به تبادل حرارت در این مبدل ها و افزایش تشکیل رسوبات، بکارگیری سیستم های کاهش سختی در ورودی این تجهیزات، عملکرد آنها را بهینه تر خواهد نمود. کاهش دمای روغن، مولدهای بخار، صنعت غذا، نوشیدنی و سیستم های گرمایشی و سرمایشی از جمله کاربردهای مبدل های حرارتی پوسته-لوله می باشد.

عملکرد مبدل های حرارتی

مبدل گرمایی وسیله ای است گرما را از یک محیط گرفته و آن را به محیطی دیگر منتقل می کند. از جمله نکاتِ مهمی که شاید کمتر به آن توجه شود این است که انجام بسیاری از فرآیندهای صنعتی بدون این تجهیزات غیرممکن است. ماهیت سیال، فشار، دمای محیط، نرخ انتقال حرارت از جمله مواردی هستند که در انتخابِ مناسب ترین نوعِ مبدل حرارتی برای هر کاربردِ خاص تاثیرگذارند. به همین جهت، با در نظر گرفتن نوع کاربرد و مدنظر قرار دادن نکته های مذکور می توان انتخابی مناسب و آگاهانه در این خصوص انجام داد.

 

Image for post
Image for post

کاربردهای مبدل های حرارتی

زمینه های استفاده از مبدل های حرارتی فن دار، لوله ای، صفحه ای و پوسته-لوله به شدت گسترده است، به طوری که کاربرد این تجهیزات را می توان در کارخانه ها و کارگاه های صنایع غذایی و نوشیدنی، نیروگاه های برق، صنعت نفت، گاز، پالایش، پتروشیمی، صنعت فولاد و ذوب فولاد، صنعت دارو، تاسیسات گرمایشی، سرمایشی و تهویه، استخرهای شنا، سونا، جکوزی و غیره به طور گسترده مشاهده کرد.