nasimadmin بدون دیدگاه

مبدل حرارتی با تیوب شیت (صفحه لوله) ثابت(فیکس)

یک مبدل حرارتی تیوب‌شیت ثابت رایج‌ترین نوع مبدل حرارتی در تمام صنایع است و عمدتا در کاربردهای فشار بالاتر استفاده می‌شود. این نوع مبدل حرارتی عمدتا در کاربردهای فشار بالاتر و دمای بالاتر استفاده می‌شود. ​

مبدل‌های حرارتی تیوب شیت فیکس، آن‌ دسته از مبدل‌هایی هستند که در صنایع شیمیایی فرآیندی و سرویسهای پالایشگاهی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا هیچ شانسی برای مخلوط کردن سیال‌ها وجود ندارد.

 این نوع مبدل حرارتی در جاهایی به کار گرفته می‌شود که در آن حتی کم‌ترین اختلاط سیالات را نمی توان تحمل کرد. یک مبدل حرارتی با تیوب شیت فیکس، دارای لوله‌های مستقیم است که در انتهای تیوبها محکم شده و به تیوب شیت ها، جوش داده‌شده و به پوسته متصل می‌شوند. ​

این ساختار ممکن است دارای درپوشهای چنل جدا شدنی، درپوش چنل بونت تایپ، یا تیوبشیت های یکپارچه باشد. مزیت اصلی ساخت تیوب شیت فیکس (ثابت)، هزینه پایین آن به دلیل ساختار ساده آن است. در واقع، تازمانی که نیاز به گسترش اتصال وجود نداشته باشد، تیوب شیت ثابت ارزان‌ترین نوع روش ساخت‌ است. ​

مشخصات

​ تیوب شیت در هر دو انتهای مبدل حرارتی صفحه لوله ثابت به وسیله جوشکاری به پوسته متصل و ثابت می‌شوند.

​ مبدل حرارتی صفحه لوله‌ی ثابت دارای ساختار ساده و فشرده است و هزینه تولید پایین برای قطر یکسان پوسته، بزرگ‌ترین تعداد کالادریا در مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله به طور گسترده‌ای در مهندسی استفاده می‌شود.

​ در صورت وجود یک دمای دیفرانسیلی بزرگ بین لوله‌ها و پوسته، تیوب شیتها قادر به جذب تنش دیفرانسیلی نخواهند بود در نتیجه لازم است که یک اکسپنشن جوینت را در خود جای دهند. این امر مزیت هزینه پایین را تا حد قابل‌توجهی از بین می‌برد. ​

کاربردها

مبدل حرارتی صفحه لوله‌ای ثابت این است که مسیر عبور پوسته را نمی توان با روش مکانیکی تمیز کرد و نگهداری آن دشوار است. مبدل حرارتی صفحه لوله‌ای ثابت برای تمام سرویس‌ها قابل‌استفاده است که در آن اختلاف دما بین پوسته و لوله کوچک است، یا اینکه اختلاف دما کمی بزرگ است اما فشار عبور پوسته در گذر پوسته زیاد نیست و مقیاس آن آسان نیست.

 مسیر عبور پوسته را می توان با روش شیمیایی بعد از تشکیل رسوب پاک کرد.

 مزایا

 لوله‌ها را می توان به صورت مکانیکی بعد از برداشتن پوشش یا کاور چنل خیس تمیز کرد و نشت مایع پوسته به حداقل می‌رسد چون هیچ مفصل فلنج داری وجود ندارد.

عیب این طراحی این است که از آنجایی که مجموعه به پوسته ثابت است و نمی‌تواند جدا شود، لبه‌های خارجی لوله‌ها را نمی‌توان به صورت مکانیکی تمیز کرد.

 کاربرد آن محدود به سرویسهای تمیز در پوسته است.

 برنامه پاک‌سازی شیمیایی رضایت‌بخش می‌تواند به کار گرفته شود، ساخت تیوب شیت ثابت ممکن است برای سرویسهای دارای فولینگ در پوسته انتخاب شود. ​

nasimadmin بدون دیدگاه

دلایل موثر در شکست مکانیکی مبدل‌های حرارتی لوله و پوسته

مبدل‌های حرارتی لوله و پوسته معمولا طول عمر طولانی را با نگهداری کم یا بدون نگهداری ارائه می‌دهند زیرا هیچ بخش متحرکی ندارند. با این حال، انواع مختلفی از شکست‌های مکانیکی برای این نوع مبدل حرارتی وجود دارد که می‌توانند رخ دهند، اما با کمی نگهداری و ملاحظات، می توان از آن‌ها جلوگیری کرد. ​

فرسایش فلز:

سرعت بیش از حد سیال در سمت پوسته یا در سمت لوله مبدل حرارتی می‌تواند باعث فرسایش آسیب آوری شود چون فلز لوله ها دچار فرسودگی ناشی از عبور سیال میشود. هر گونه خوردگی که در حال حاضر وجود دارد با از بین رفتن لایه های محافظ تیوب تسریع میشود و فلز خالص را در معرض حمله کاتدی بیشتر قرار میدهد. ​

بیشتر مشکلات فرسایش فلزی در داخل لوله‌ها رخ می‌دهند. خم U مبدل‌های حرارتی نوع U و ورودی‌های لوله مناطقی هستند که بیشتر مستعد فرسایش هستند. شکل زیر از بین رفتن فلز را در یک خم U ناشی از پدیده flashing آب با دمای بالا به بخار است نشان می‌دهد. ​

حوزه‌های ورودی تیوب های مبدل حرارتی، هنگامی که سیال با سرعت بالا از یک نازل، پس از ورود به مبدل حرارتی، به جریان‌های بسیار کوچکتری تقسیم می‌شود، باعث فرسایش شدید فلز می‌شوند. تقسیم جریان منجر به تلاطم بیش از حد با سرعت‌های موضعی بسیار بالا می‌شود. سرعت بالا و آشفتگی یک الگوی فرسایش نعل‌اسبی را در لوله ایجاد می‌کنند. حداکثر سرعت توصیه‌شده در لوله‌ها و نازل ورودی تابعی از متغیرهای زیادی از جمله متریال لوله، سیالی که در آن جابجا میشود و دما می‌باشد. موادی مانند فولاد، فولاد ضد زنگ و کاپرنیکل در سرعت‌های بالاتر لوله نسبت به مس مقاومت می‌کنند. سرعت حرکت سیال در تیوب مسی معمولا به ۷.۵ فوت بر ثانیه محدود می‌شود؛ تیوب با مواد دیگر می‌توانند سرعت سیال ۱۰ یا ۱۱ فوت برثانیه را تحمل کنند. اگر آب از طریق لوله‌های مسی جریان یابد، سرعت باید کم‌تر از ۷.۵ fps باشد وقتی که شامل جامدات معلق است و یا تبدیل به آب نرم شده است. ​

مشکلات فرسایش در خارج از لوله‌ها معمولا ناشی از برخورد گازهای تر و با سرعت بالا مانند بخار است. گازی که با لوله برخورد میکند با افزایش اندازه نازل‌های ورودی و یا با قرار دادن بافل های برخورد کننده در نازل ورودی کنترل می‌شود. ​

ضربه قوچ بخار یا آب:

نوسانات فشار یا امواج شوک ناشی از شتاب ناگهانی و سریع یا کاهش شتاب یک مایع می‌تواند باعث ضربه قوچ بخار یا آب شود. نوسانات فشار حاصل در سطوح تا ۲۰۰۰۰ psi اندازه‌گیری شده‌اند، که به اندازه کافی برای گسیختگی یا فروپاشی لوله در مبدل حرارتی پوسته و لوله بالا است. افزایش فشار مخرب می‌تواند ناشی از قطع جریان آب خنک‌کننده باشد. آب خنک کننده ساکن به اندازه کافی گرم می‌شود تا بخار تولید کند و از سرگیری جریان باعث چگالش ناگهانی بخار و تولید موج فشار مخرب یا واترهمر (ضربه قوچ آب) می‌شود. خنک کاری جریان آب باید همیشه قبل از اعمال گرما به مبدل آغاز شود. ​

شیرهای کنترلی جریان سیال که به طور ناگهانی باز یا بسته می‌شوند نیز تولید ضربه قوچ آب می‌کنند. ​

کنترل ولوهای تعدیل کننده نسبت به انواع شیرهای on-off ترجیح داده می‌شوند. لوله‌های خلا شکن نیز باید در صورتیکه میعانات در پوسته و یا لوله‌ها جابجا می‌شوند، فراهم شوند؛ آن‌ها از آسیب ضربه قوچ بخار ناشی از تجمع میعانات جلوگیری می‌کنند. شکل زیر نشان‌دهنده آسیب معمول لوله ناشی از ضربه قوچ بخار است. در این مورد، میعانات در پوسته جمع می‌شوند و به سرعت شتاب می‌گیرند، و یک موج شوک فشار بالا ایجاد می‌کنند که لوله را فرو می‌ریزد و باعث ایجاد حفره‌های پارگی می‌شود. ​

​برای جلوگیری از این نوع خرابی باید تله‌های بخار به اندازه مناسب با خطوط بازگشت که به یک گیرنده میعانی یا پمپ بازگشت میعانی پرتاب شده‌اند نصب شوند. ​

ارتعاشات :

ارتعاش بیش از حد از تجهیزاتی مانند کمپرسور هوا یا ماشین‌های تبرید می‌تواند باعث شکست لوله به شکل ترک تنش خستگی یا فرسایش لوله در نقطه تماس با بافل شود. مبدل‌های حرارتی باید از این نوع ارتعاش دور نگه داشته شوند. ​

سرعت سیال سمت پوسته بیش از ۴ فوت بر دقیقه می‌تواند ارتعاشات مخرب در لوله‌ها را ایجادکند، که باعث یک تنش برشی در نقاط تکیه گاهی با بافل می‌شود. همچنین ارتعاشات می‌تواند با سخت کردن لوله در نقاط تماس بافل و یا در نواحی خم U شکل تا زمانی که ترک خستگی ایجاد شود، باعث شکست ناشی از خستگی شود.​ ​

خستگی گرمایی:

تیوب ها، به ویژه در ناحیه خم U شکل، می‌تواند به دلیل خستگی ناشی از تنش‌های تجمعی مرتبط با چرخه حرارتی مکرر، دچار شکست شود. این مشکل تا حد زیادی با افزایش اختلاف دما در طول لوله خم U شکل تشدید می‌شود. ​

شکل زیر مثالی از خستگی حرارتی را نشان می‌دهد. تفاوت دما باعث خم شدن لوله شده که باعث ایجاد تنش اضافی می‌شود تا زمانی که استحکام کششی ماده بیشتر شود و ترک بخورد. ترک معمولا به صورت شعاعی در اطراف لوله حرکت می‌کند، و چندین بار منجر به یک شکست کلی می‌شود. در موارد دیگر، ترک تنها در وسط لوله مبدل حرارتی رخ می‌دهد و سپس به صورت طولی در امتداد آن حرکت می‌کند. ​

انبساط گرمایی:

این شکست‌ها در مبدل‌های حرارتی بخار بسیار رایج هستند. با این حال، در هر حالتی که سیال حرارت دیده بدون هیچ شرطی برای جذب انبساط حرارتی تخلیه شود، این پدیده می‌تواند رخ دهد. ​

در سیستم‌های با حرارت بخار، پس از بسته شدن شیر کنترل بخار به حرارت دادن آب یا سایر سیالات در سمت لوله، خنک سازی یا چگالش بخار باقی مانده در پوسته ادامه می‌یابد. حرارت مداوم باعث انبساط حرارتی می‌شود که باعث ایجاد فشار بسیار زیادی بر روی استحکام ورق‌های لوله، سر ریخته‌گری و دیگر اجزای مبدل حرارتی می‌شود. قطعات آهن ریخته‌گری معمولا به دلیل عدم شکل‌پذیری دچار شکست می‌شوند. ورق‌های لوله فولادی به دلیل اینکه از حد تسلیم ماده تجاوز می‌کند، خم شده و یا به طور دائم دچار اعوجاج می‌شوند. شکل زیر شکست انبساط حرارتی یک سر مبدل حرارتی چدنی را نشان می‌دهد.​ ​

شیرهای ریلیف ( یا همان شیرهای اطمینان ) در سیستم مایع گرم شده نصب می‌شوند تا از این نوع شکست کلگی مبدل حرارتی جلوگیری شود. هم چنین توصیه می‌شود که ابزارهایی برای جذب انبساط سیال فراهم کنید. به عنوان مثال، نصب یک مخزن در سیستم سیال گرم شده، از تخلیه دوره‌ای شیرهای کمکی جلوگیری می‌کند که منجر به از دست رفتن سیال سیستم و تحمیل بار اضافی بر روی شیر می‌شود. این دستگاه‌ها بین مبدل حرارتی و هر شیر تنظیم یا کنترل نصب می‌شوند. ​

فریز شدن یا انجماد

این شکست‌ها بیشتر در اواپراتورها یا کندانسورها رخ می‌دهند؛ ​ ​با این حال، در هر نوع مبدل حرارتی که در آن دما از نقطه انجماد هر یک از دو سیال در آن واحد کم‌تر باشد، می توان این پدیده را مشاهده کرد. این امر منجر به نقص در حفاظت حرارتی، نقص در سیستم کنترل حفاظت حرارتی یا دستگاه گرم‌کن محافظ، زه‌کشی نامناسب واحد برای توقف زمستان، یا تمرکز ناکافی محلول‌های ضد یخ می‌شود. ​

به عنوان مثال، فرض کنید که یک چیلر تنظیمات نامناسب و یا کنترل‌های بد عملکردی دارد که آب را تا نقطه‌ای پایین‌تر از نقطه انجماد سرد می‌کند. یخ شکل می‌گیرد و فشار فوق‌العاده‌ای را در لوله وارد می‌کند که باعث پارگی و یا فروپاشی تیوب مبدل حرارتی پوسته و لوله می‌شود. فروپاشی اواپراتور معمولا در نزدیکی تیوب شیت رخ می‌دهد که در آن لوله محافظت نمی‌شود. ​

شکست ناشی از انجماد در یک لوله کندانسور نیز می‌تواند زمانی رخ دهد که آب خنک‌کننده از حالت انجماد خارج شده‌باشد. در حال گردش در داخل لوله، مبرد بر روی سطح پوشیده شده خارجی فشرده می‌شود و این واحد به درستی برای خاموش‌کردن زمستان تخلیه نمی‌شود. اعوجاج لوله نشان می‌دهد که در معرض فشار بیش از حد ناشی از آب یخ زدن قرار گرفته‌است. ​

nasimadmin بدون دیدگاه

تمام آنچه باید در مورد مبدل های حرارتی پوسته ولوله بدانید

تمام آنچه باید در مورد مبدل های حرارتی پوسته ولوله بدانید

مبدل‌های پوسته و لوله یکی از موثرترین انواع مبدل‌های حرارتی  به حساب می آیند. این مبدل های حرارتی یک پوسته استوانه ای با یک باندل تیوب دارند. لوله‌ها (تیوب ها) از مواد رسانای گرمایی ساخته شده‌اند، که امکان تبادل حرارت بین سیالات داغ که در خارج از لوله‌ها جریان دارند و سیالات خنک‌کننده که در داخل لوله‌ها جریان دارد را فراهم می‌کند.

این مبدل‌های حرارتی یک راه‌حل خنک کاری بهینه برای کاربردهای مختلف از جمله موارد زیر هستند:

  • هیدرولیک صنعتی
  • صنایع دریایی
  • صنعت نفت و گاز و پتروشیمی
  • صنایع فولاد و آهن
  • سایر کاربردهای صنعتی که در آنها روغن مورد استفاده قرار میگیرد.

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله به طور گسترده‌ای در کاربردهایی که نیاز به خنک کاری یا گرم کردن حجم زیادی از سیالات یا گازهای فرآیند دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع مختلف طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله برای رفع نیازهای مختلف فرآیند در هر صنعت وجود دارد.

بخش‌های مهم مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله:

در زیر چهار بخش بسیار مهم یک مبدل حرارتی پوسته و لوله آورده شده‌است:

  • تیوب باندل : تیوب باندل یا دسته لوله شامل یک دسته از لوله های همسان می شود که توسط بافل ها و تایرود (میله های نگه دارنده) کنار یکدیگر نگه داشته می شوند.
  • پوسته : تیوب باندل در داخل پوسته قرار میگیرد.
  • هدر یا کلگی جلویی : این هدر که به آن بعنوان stationary header  هم یاد می شود بخشی از مبدل حرارتی است که سیال از طریق آن به بخش سمت  تیوب ها وارد میش ود.
  • هدر یا کلگی عقبی  : بخش از میدل حرارتی است که سیال داخل سمت لوله مبدل را ترک می کند یا اینکه در مبدل های چند پاس ، مجددا به داخل مبدل وارد می شود.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله بیشتر در کجا کاربرد دارند؟

مبدل حرارتی پوسته و لوله در کاربردهای مختلف فرآیند صنعتی به کار می‌رود زیرا آن‌ها می‌توانند کارهایی از قبیل:

  • حذف گرمای فرآیند و پیش گرم کردن آب
  • خنک کاری توربین، کمپرسور و موتور
  • خنک کردن روغن هیدرولیک و روانکار
  • بخار یا بخار فرآیند چگالش
  • تبخیر مایع یا بخار فرآیندی به کار روند.

متریال  مورد استفاده برای مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله

مواد مختلفی برای ساخت مبدل‌های حرارتی براساس کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اینجا به رایج‌ترین متریال های سازنده سمت  لوله اشاره می‌کنیم:

  • آلیاژهای کاپرنیکل
  • تیتانیوم
  • کربن استیل
  • آلیاژهای برنج
  • استنلس استیل

مزایای استفاده از مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله چیست؟

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله به دلیل مزایای مختلفی که نسبت به مبدل‌های حرارتی دیگر دارند، به طور گسترده در بسیاری از صنایع به ویژه در پالایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند:

مبدل‌های پوسته و لوله راندمان انتقال حرارت بیشتری دارند.

این مبدل‌های حرارتی یک راه‌حل بهینه برای گرمایش استخر شنا، ماشین‌آلات معدن، بسته‌های نیروی هیدرولیکی و غیره هستند.

این مبدل‌های حرارتی می‌توانند به راحتی جدا شوند.بنابراین تمیز کردن و تعمیر کردن آنها  آسان است.

این نوع مبدل‌های حرارتی از نظر اندازه فشرده هستند.

این مبدل‌ها در مقایسه با کولرهای صفحه‌ای مقرون‌به‌صرفه هستند.

از آنجا که آزمایش فشار نسبتا ساده است، فرد می‌تواند به راحتی نشت لوله را پیدا کرده و آن‌ها را تصحیح کند.

این مبدل حرارتی می‌تواند در سیستم‌هایی که دما و فشار کاری بالاتری دارند، مورد استفاده قرار گیرد.

گروه صنعتی نسیم مبدل با بیش از ۳۴ سال سابقه طراحی و تولید انواع مبدل های حرارتی پوسته ولوله و صفحه ای ، به مشتریان گرامی اطمینان می دهد که با بهره گیری از آخرین  تکنولوژی ها، طول عمر بالا و عملکرد دقیق مبدل های حرارتی خود را تضمین می نماید.

تمامی محصولات گروه صنعتی نسیم مبدل دارای یکسال گارانتی بی قید و شرط کالا می باشند که همراه با پشتیبانی فنی و مشاوره مهندسی ، در کنار مشتریان گرامی خواهیم بود.

جهت دریافت مشاوره فنی خرید و یا ساخت ، می توانید با شماره های ۰۲۱۳۳۸۶۷۵۱۲ و  02133489184 تماس حاصل فرمایید

nasimadmin بدون دیدگاه

معیارهای انتخاب طرح اتصال تیوب به تیوب شیت در مبدلهای حرارتی تیوب و پوسته

معیارهای انتخاب طرح اتصال تیوب به تیوب شیت در مبدلهای حرارتی تیوب و پوسته بر اساس ضمیمه A استاندارد API 660-1 2020

۱- در صورتی که احتمال خوردگی شیاری در سمت پوسته وجود دارد، حداقل ۳ میلیمتر انتهایی تیوبها سمت پوسته باید اکسپند شود
۲- با توجه به کار سختی متریال ناشی از عملیات اکسپند و استعداد آن به ترک خوردگی تنشی القایی محیطی پیشنهاد می شود، از جوش استحکامی استفاده شود، که در این حالت نیاز به یک عملیات اکسپند خفیف (light expand) به میزان ۱ الی ۳ درصد ضخامت تیوبها می باشد.

:۳- الزامات جوش استحکامی :

برای شرایط زیر باید جوش استحکامی در نظر گرفته شود ( در نکته بعدی بر اساس ASME Sec VIII تفاوت جوش استحکامی و جوش آب بندی ) بررسی خواهد گردید :
اگر فشار طراحی سمت تیوب یا پوسته بالاتر از ۷۰۰۰ psi باشد.
در صورتی که متریال داپلکس در محیط سولفید هیدروژن تر به کار رفته باشد.
در صورت استفاده از تیوب تیتانیوم ( البته به شرط داشتن حداقل ضخامت کافی )
در صورتی که تیوب فولاد زنگ نزن آستنیتی و تیوب شیت فولاد فریتی بوده و دما بالاتر از ۴۰۰ فارنهایت باشد
مبدلهای حرارتی fixed tube sheet در پلنت های گوگردی نظیر کندانسورهای گوگرد، ری هیتر و پیشگرم کن های اسید گاز
دمای طراحی بالاتر از ۲۰۵ درجه سانتی گراد
سرویس های سیکلی ( دمایی – فشاری ) : اختلاف دما بالاتر از ۹۳ درجه سانتی گراد یا دامنه نوسان فشاری بالاتر از ۲۰ درصد فشار طراحی و تعداد سیکل بالاتر از ۱۵۰ سیکل در سال ( تقاطع ضربدری به API 571 و API 579 )
در سرویس های با شوک حرارتی
فاکتور Fy نسبت استحکامی تسلیمی تیوب شیت به تیوب مبدل حرارتی مطابق انکس A از Div1 ، کمتر از ۰٫۶ باشد

۴- الزامات جوش آب بند :

تحت شرایط زیر بسته به نظر کارفرما می بایست از طرح اتصال جوش آب بند یا جوش استحکامی استفاده نمود:
زمانی که نشتی از سمت پرفشار مبدل حرارتی پوسته و لوله به سمت کم فشار به دلایل فرایندی مجاز نباشد به عنوان مثال زمانی که به دلیل اختلاط و آلودگی سیال کم فشار، منجر به آسیب یا مخاطرات گردد، نظیر استیم کندانسور و آب خنک کننده، رجوع شود به خوردگی آب خنک کننده استاندارد API 571
مبدلهای حرارتی مربوط به بخار و یا آب ورودی بویلر با rating شرایط طراحی فلنج بالاتر از ۱۵۰

۵- سرویس های هیدروژنی : برای سرویس های هیدروژنی در صورتی که یکی از شرایط زیر برقرار باشد، باید ترکیب اکسپند و جوش استحکامی به کار رود:
فشار طراحی مبدل بالاتر از ۷۰۰۰ psi باشد
دمای طارحی بالاتر از ۲۳۰ درجه سانتی گراد باشد.

۶- تیوب شیت دارای کلد(Clad) :
در صورتی که هر دو سمت تیوب شیت دارای کلد یا جوش روکشی باشد، باید دارای جوش استحکامی در سمت تیوب بوده و هم چنین تمام طول تیوب درون تیوب شیت نیز اکسپند تا ۳ میلیمتری سمت پوسته مبدل ، اکسپند گردد. در صورت استفاده از شیار (serration ) باید در فلز پایه تیوب شیت بوده بوده و در سمت پوسته نیز نباشد.

nasimadmin بدون دیدگاه

رسوبگذاری بر اثر انجماد چیست؟

​رسوبگذاری ناشی از انجماد زمانی رخ می‌دهد که سیال داخل مبدل حرارتی پوسته و لوله، از حرکت می ایستد و بلوکی از مواد جامد را ایجاد می‌کند که پاک کردن آن مشکل است. دلایلی برای وقوع این پدیده وجود دارد. ​

رسوب گذاری بخشی طبیعی از تبادل گرما است. با اینحال، همه ی رسوبگذاری ها شبیه هم نیستند. برخی از انواع آنها رایجتر هستند اما آسیب کمتری دارند و بسیاری از آن‌ها را می توان مدت‌ها قبل از نصب یک مبدل پیش‌بینی کرد.

یکی از انواع رسوبگذاری که نسبتا کم‌تر شایع است اما به طور بالقوه بسیار مخرب است، رسوب بر اثر انجماد است. مهم است که این پدیده را درک کنیم، علت آن را بدانیم، بدانیم که چگونه از آن جلوگیری کنیم و چه اقداماتی باید در زمان وقوع آن انجام دهیم. ​

به طور نسبی، یکی از دلایل اصلی رسوب انجمادی، زمانی است که دمای سطح انتقال حرارت، پایین‌تر از نقطه انجماد سیال قرار می‌گیرد. این امر ممکن است در هنگام استفاده از مبدل حرارتی لوله و پوسته خنک کن آب ( واترکولر watercooler) ، زیاد دیده شود. اگر سطح انتقال حرارتی که با آب در تماس است (‏برای مثال لوله‌ها، اگر آب در سمت لوله وارد مبدل شود) ‏زیر ۳۲ درجه فارنهایت باشد، آب یخ می‌زند. میزان انجماد آن در میان سایر عوامل، تا حد زیادی به تفاوت دما بین سیالات سمت لوله و سمت پوسته بستگی دارد. این موضوع می‌تواند مربوط به یک ورقه نازک یخ بر روی سطح لوله‌ها (‏و یا پوسته، اگر آب در آن طرف باشد)‏و یا یک توده ضخیم‌تر یخی باشد. ​

هوای مرطوب نیز می‌تواند در هنگام تماس با سطح سرد یخ بزند. اگر با دماهای پایین کار می‌کنید و پیش‌بینی تبخیر و یا “مه آب” ناشی از فرآیند خود را دارید، باید این پدیده را به خاطر داشته باشید. ​

رسوب انجمادی لزوما به این معنی نیست که کل سیال جامد خواهد شد. هنگام استفاده از یک محلول، ممکن است آن محلول شامل اجزای مختلفی با نقاط انجماد مختلف باشد. آن دسته از موادی که نقطه ذوب نسبتا بالاتری دارند، می‌توانند برای نگه داشتنسیال به شکل مایع در فرآیندهای خاص، چالش برانگیز باشند. محلول ممکن است نتیجتا از هم تفکیک شود، که نه تنها منجر به یک دوغاب نیمه منجمد می‌شود، بلکه یک مایع با نسبت‌ اجزای کاملا متفاوت از اجزای پیش بینی شده را بدست می دهد.

مشکل کریستالی شدن زمانی رخ می‌دهد که برخی از مواد حل‌شده در یک محلول، جامد می‌شوند و شروع به تجمیع بر روی سطح انتقال حرارت می‌کنند. بسته به مواد حل شونده و شرایط،

​رسوبگذاری انجما​دی و رسوب کریستالی

​بسته به نوع محلول و شرایط، افرادی که با مبدل‌های گرمایی لوله و پوسته کار می‌کنند ممکن است به این پدیده با اصطلاحات مختلفی اشاره کنند، مانند:

یکی از رایج‌ترین موارد یعنی پوسته پوسته شدن، رسوب‌های جامد را توصیف می‌کند که حذف آن‌ها بسیار دشوار است. رسوبات نرم، گل و لای و یا پودری شکل، رسوبات متخلخل را توصیف می‌کنند. ​

رسوب کریستالی و رسوبگذاری انجمادی دو پدیده متفاوت هستند، اما یک نمودار ون دارند – مانند وقتی که صحبت از رسوبات مومی شکل(Wax) میشود. هنگامی که هیدروکربن‌های مومی شکل در یک جریان داغ، در تماس با سطح سرد قرار می‌گیرند، رسوبات مومی می‌توانند در سطح انتقال گرما تشکیل شوند. این نوع لایه های ته نشین شده، ممکن است از نظر فنی رسوب کریستالی باشند اما بسیاری از مردم آن را رسوب انجمادی می‌نامند. ​

“پارافین” یک ماده خاص است که معمولا منجر به یک رسوب مومی می‌شود. هیدروکربن‌های نفتنیک که مانند پارافین در نفت خام یافت می‌شوند نیز موجب به وجود آمدن رسوبات موم مانند می‌شوند، اما بسیار نرم‌تر هستند و به آن‌ها موم میکروکریستالین (ریز کریستال) گفته می‌شود و اغلب در کف پوسته ی مبدل و به شکل ماده لجنی جمع می‌شوند.  از آنجا که موم‌ها نقطه ذوب بالایی دارند، نقطه ذوب پارافین به طور کلی بین ۱۰۴ تا ۱۵۸ درجه فارنهایت است. این رسوبات اغلب در دمای محیط دیده می شوند. ​

​جلوگیری از رسوب انجمادی در مبدل حرارتی پوسته و لوله

برای جلوگیری از رسوبگذاری انجمادی در مبدل حرارتی پوسته و لوله، باید با درک سیالاتی که مورد استفاده کاربر هستند و نحوه واکنش آن‌ها به شرایط مختلف محیطی، از جمله سطح دما و فشار آغاز نمود. علاوه بر این، هنگام کار با محلولهایی که حاوی مواد حل‌شده با نقاط انجماد مختلف هستند، درک خواص همه اجزا بسیار مهم است. ​

زمانی که بدانید با چه موادی کار می‌کنید و بدانید که ویژگی‌های آن‌ها و رفتارهای مورد انتظار آن‌ها چگونه است، می‌توانید با عدم ایجاد شرایطی که در آن شرایط جامد خواهند شد، از ایجاد رسوبگذاری انجمادی جلوگیری کنید. ​

با سروکار داشتن با مواد پیچیده‌تری مانند نفت خام، تعیین دقیق این که چه شرایطی منجر به تشکیل مواد جامد خواهد شد، دشوارتر خواهد بود. در مورد پارافین، مهندسان باید دمای ظاهری موم را بدانند که نقطه ابری یا WAT نیز نامیده می‌شود که به عوامل زیادی از جمله وزن و اندازه مولکول‌های پارافین، نسبت آب به نفت، ترکیب روغن و حضور مواد دیگر که به انجماد کمک می‌کنند، بستگی دارد. ​

در برخی موارد، رسوبگذاری انجمادی می‌تواند ناشی از نقص عملکرد یا تنظیمات نادرست باشد.

این ممکن است موردی باشد که چیلر یا کندانسور شما، هنگامی که اصلا انتظار ندارید، دچار انجماد شود.

در این موارد، ممکن است برای این رویداد آماده نباشید و تشکیل یخ در صورتی که اجازه ادامه پیدا کند، آسیب قابل‌توجهی به دستگاهتان وارد خواهد کرد. مانند لوله‌ای که در طول زمستان سرد منفجر می‌شود، لوله‌ها و یا پوسته شما می‌توانند با فشار یخ در حال انبساط از هم گسیخته شوند. ​

اگر تمام اجزا به گونه‌ای که باید تنظیم شده و رفتار کنند، انجام اقدامات احتیاطی پیشگیرانه می‌تواند از یخ زدن جلوگیری کند. اگر از ضد یخ برای جلوگیری از آن استفاده می‌کنید اما به هر حال یخ شکل می‌گیرد، ممکن است لازم باشد غلظت ضد یخ را دوباره تنظیم کنید. یک دستگاه حفاظت حرارتی یا سیستم کنترل نیز می‌تواند مفید باشد. در نهایت، اگر دارید تجهیزات خود را برای یک شات داون فصلی در زمستان آماده می‌کنید،در صورتیکه به طور صحیح و کامل آن تجهیز را تخلیه نکنید می‌تواند منجر به یخ زدن شود. ​

پاسخ به رسوب انجمادی

در برخی موارد، یک فرآیند خاص، مهندسان را ملزم به استفاده از موادی می‌کند که ممکن است جامد شوند و خطر وقوع رسوب انجماد را به جان بخرند. در این موارد، مهم است که برای احتمال زمانی که رسوب انجمادی رخ می‌دهد آماده باشید تا بتوانید از آسیب بیشتر به تجهیزات جلوگیری کنید. ​

اگر مایع منجمد شونده در سمت پوسته باشد، می‌توانید تجهیزات را با استفاده از الکتریک تریس (Electric tracing) گرم کنید. مبدل‌های حرارتی در معرض شرایط محیطی سرد نیز می‌توانند عایق شوند تا به جلوگیری از آسیب المانهای آن کمک کنند. ​

با این حال، اگر بدانید که سیال، مایعی است که حذف آن به این روش بسیار چالش برانگیز خواهد بود، بهتر است آن را به سمت لوله تخصیص دهید. اگر این مواد به طور دائم و با کم‌ترین امید به پاک کردن آن از داخل مبدل، جامد شود، حداقل می‌توانید باندل تیوب را برای تعویض بردارید؛ اگر ماده‌ی جامدی که قابل جداسازی نیست، در سمت پوسته باشد، تقریبا غیر ممکن است که بتوان آن را بیرون آورد. ممکن است مجبور شوید روی یک مبدل کاملا جدید سرمایه‌گذاری کنید. ​

​اگر گرفتگی یخ زده شما شامل رسوبات مومی است، به طور کلی می‌توانید این رسوب را با ذوب کردن، استفاده از بخار، آب داغ و یا روغن داغ و یا استفاده از مواد شیمیایی برای حل کردن موم حذف کنید.

در صورتیکه مبدل حرارتی شما نیاز به تعمیرات و یا تعویض باندل تیوب دارد، می توانید با تماس با دفتر مرکزی و بخش خدمات پس از فروش گروه صنعتی نسیم مبدل، راهنمایی های لازم جهت انجام تعمیرات و یا خرید مبدل جدید را دریافت نمایید.

nasimadmin بدون دیدگاه

۳ نشانه که مبدل حرارتی پوسته ولوله شما در حال از کارافتادن است

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله هیچ قطعه متحرکی ندارند، هیچ صدایی تولید نمی‌کنند و عموما کار خود را به صورت بی سروصدا انجام می‌دهند. اما اتفاقات زیادی در داخل آن‌ها رخ می‌دهد و نقص در یک مبدل حرارتی ممکن است کل عملیات را متوقف کند چه یک نیروگاه بزرگ، یک مجتمع صنعتی، یک کشتی یا یک انتقال اتوماتیک در یک کامیون. ​

مبدل‌های گرمایی لوله و پوسته علاوه بر انتقال حرارت از یک سیال به سیال دیگر، به عنوان فیلتر یا استرینر (صافی) خشن عمل می‌کنند و به طور مداوم در معرض خطر رسوب گذاری از سوی اجسام خارجی گیر افتاده هستند. ​

بازرسی‌های دوره‌ای داخلی و رژیم تمیز کردن منظم باید اجرا شود و اگر گرفتگی یا نشت پیدا شود، واحد باید به طور کامل تمیز، ارزیابی و تعمیر یا تعویض شود. همچنین باید تحقیقاتی برای تعیین محل منبع رسوب و گام‌های برداشته‌شده برای مهار یا حذف کامل علت انجام شود. ​

مشاهده مقداری گرفتگی، یک فرآیند طبیعی است که در طول عملکرد تمام مبدل‌های گرمایی لوله و پوسته رخ می‌دهد. مواد ته‌نشین شده توسط سیال‌ها در سطح انتقال حرارت، مقاومت حرارتی در برابر انتقال حرارت را افزایش داده، کارایی آن را کاهش و مقاومت هیدرولیکی در برابر جریان سیال را افزایش می‌دهد. نهایتا، اثربخشی حرارتی و بازده هیدرولیکی فرآیند تبادل گرما به خطر می‌افتد و آن را ناکارآمد می‌کند. برای جلوگیری از این اتفاق و برای اطمینان از عملکرد مبدل حرارتی خود، به ۳ علامت زیر توجه کنید. ​

۱. تغییر دما به صورت کاهش دما در هر دو سمت مبدل حرارتی

رایج‌ترین نشانه مبدل حرارتی (گرمایی) آسیب‌دیده زمانی مشاهده میشود که دما از مقادیر پیشین خود تغییر کرده‌است. ​

در طول عمر یک مبدل حرارتی، کاهشی کوچک در عملکرد می‌تواند به طور طبیعی رخ دهد و همزمان با اینکه که آلاینده‌ها افزایش می یابند، عملکرد نیز بدتر خواهد شد. اما تغییر ناگهانی در دما اغلب نشانه این است که مواد خارجی به شکل ذرات سنگین (‏شکل ۱ a)‏، خوردگی و یا رشد صدفها و گیاهان دریایی وارد واحد شده‌اند (‏شکل ۱ b)‏. با استفاده از سنسور حرارتی دستی در لوله‌های ورودی و خروجی روغن می‌توان تشخیص داد که آیا مبدل حرارتی شما کار خود را به درستی انجام می‌دهد یا خیر. اگر هیچ تغییری در دمای سیالات در آن نقاط وجود نداشته باشد، به احتمال زیاد این واحد به صورت طراحی‌شده عمل نمی‌کند و در مورد علت آن باید فورا تحقیق و بررسی انجام شود. ثبت تمام مقادیر دما به ارزیابی عملکرد مبدل حرارتی شما کمک خواهد کرد. ​

۲. افزایش افت فشار در سراسر مبدل حرارتی

برخلاف تغییرات دما، مشاهده و ردیابی افت فشار در یک مبدل حرارتی بدون تجهیزات ابزاردقیق کار دشواری است. افت فشار در یک مبدل حرارتی تحت‌تاثیر تعدادی از عوامل است و هندسه مسیر نقش مهمی را در این خصوص ایفا می‌کند. افزایش افت فشار، چه در یک دوره کوتاه و چه در یک دوره بلند مدت مشاهده شود، همواره به انسدادهای جزیی یا کامل در سیستم اشاره دارد. (‏شکل ۲ b)‏. ​

گروه صنعتی نسيم مبدل on Instagram: “افت فشار زیاد در #مبدل_حرارتی پوسته و لوله، معمولاً نشان از عملکرد نادرست آن دارد. مقادیر زیاد افت فشار ممکن است به دلایل زیر اتفاق…”

​از سوی دیگر، کاهش ناگهانی یا تدریجی در افت فشار در یک طرف مبدل حرارتی، چه در طرف پوسته و چه در طرف لوله، معمولا به نشت داخلی ناشی از شکست آب‌بندهای استاتیک (گسکت‌ها یا اورینگها)‏، اتصالات لوله یا تیوب شیت آسیب‌دیده، یا لوله‌های سوراخ شده و یا در غیر این صورت تیوب های آسیب‌دیده مانند شکل ۳ اشاره دارد. ​

این شکست معمولا منجر به آلودگی سیالات می‌شود و با توجه به پیامدهای جدی آلودگی سیال (‏هم محیطی و هم تجاری)‏، تغییرات در خوانش افت فشار باید همواره مورد بررسی قرار گیرد تا علت شناسایی و حل شود. ​

۳. مایع آلوده سیالات آلوده، که در آن یک سیال عبوری از داخل مبدل حرارتی با سیال دیگر تداخل پیدا کرده است، یک نشانه قطعی از شکست مبدل حرارتی است. هر چه باشد، وظیفه اصلی یک مبدل حرارتی این است که دو سیال را از هم جدا کند در حالی که تنها خواص گرمایی آن‌ها تبادل می‌شود. ​

به طور کلی سیال‌هایی که از یک مبدل حرارتی عبور می‌کنند در فشارهای مختلفی قرار دارند و شکستن مانع بین این سیال‌ها (‏مبدل حرارتی)‏عموما منجر به جریان یافتن سیال با فشار بیشتر به داخل سیال با فشار کمتر می‌شود. ​

آلودگی متقاطع سیالات می‌تواند ناشی از نقص لوله (‏سوراخ شدن، پارگی یا خوردگی)‏، نقص در واشرها یا اورینگها و یا نقص در اتصال یا جوش بین انتهای لوله که به تیوب شیت متصل می‌شود، باشد. ​

در نهایت لوله‌ها ممکن است به قدری نازک شوند که به مدت طولانی نتوانند فشارهای سیال را تحمل کنند و دچار پارگی شوند. ​

اتصال بین لوله و تیوب شیت با سایش و سرعتهای بالای سیال، به خطر می‌افتد و دو انتهای لوله می‌تواند فرسوده شده یا ترک بردارد. گستکتها و اورینگها می‌توانند در طول زمان خراب شوند و یا آسیب ببینند. ​

آلودگی بین سیالات در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله یک مساله بسیار مهم است و باید از آن اجتناب شود و در صورت وقوع باید فورا ترمیم گردد. ​

تمیز کردن و نگهداری مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله

پاک‌سازی تجهیزات کارخانه از تخریب و رسوبات برای حفظ بهره وری و کاهش هزینه های عملیاتی ، امری ضروری است. ​

تمیز کردن داخلی و خارجی مبدل‌های حرارتی، تنها یک جنبه از تعمیر و نگهداری روزمره است که باید به طور منظم انجام شود اما اگر به طور نادرست انجام شود، می‌تواند مشکلات تجهیزات را پیچیده تر نماید. ​

سیخ زدن یا پیگ رانی در داخل تیوبهای مبدل حرارتی نیز می توان باعث آسیب دیدن مبدل حرارتی و ضعیف شدن دیواره های تیوبها گردد. تعویض نادرست گسکتها، یا قراردادن گسکت و اورینگ کهنه و یا نصب بد آنها یا جمع شدگی اورینگها نیز باعث نگرانی شده و باید بررسی شود. ​

تلاش برای تمیز کردن قسمت‌های پنهان یک مبدل حرارتی، مانند داخل یک تیوب باندل، می‌تواند کار مشکلی باشد و تمیز کردن اولتراسونیک در حذف آلودگی‌هایی که دسترسی به آن‌ها در هر دو طرف لوله و پوسته لوله‌ها مشکل است، موفق بوده‌است. ​

برخی از فرآیندها شامل موادی مانند نفت، کربن و پلیمرهای چسبناک هستند که حذف آنها سخت و هزینه‌بر است و برخی دیگر حاوی آب کثیف حامل زباله، جامدات ساینده، رسوبات آهکی یا رشد بیولوژیکی و دریایی هستند. بسته به ماهیت رسوبگذاری، برخی از مبدل‌های حرارتی به خدمات تمیز کاری ویژه‌ای نظیر سیستمهای اولتراسونیک، پیگ رانی، تمیزکاری با جت پرفشار آب و یا ترکیبی از اینها نیاز دارند تا بتوان اجسام خارجی را از سیستم حذف نمود. ​

برای دریافت مشاوره فنی در خصوص هر یک از این خدمات و انجام بازرسی و ارایه گزارش در خصوص مبدل‌های گرمایی لوله و پوسته، لطفا با واحد فنی و مهندسی گروه صنعتی نسیم مبدل تماس حاصل فرمایید. ​

nasimadmin بدون دیدگاه

۶ دلیل که تیوبهای مبدل حرارتی پوسته و لوله دچار شکست عملکردی می شوند

در طیف وسیع صنایع مختلف، هرکدام از انواع مبدل های حرارتی نقش منحصر به فردی دارد و مزایا و معایب خاص خود را دارا می‌باشد .در این مقاله مشکلاتی را که ممکن است برای تیوب های مبدل حرارتی پوسته و لوله به وجود آید بررسی می کنیم و در مقالات آتی به این موضوع می پردازیم که چگونه این نوع مسائل را حل کرده و یا از آنها پیشگیری کنیم.

مبدل های حرارتی عضو حیاتی اکثر کاربردهای صنعتی می‌باشند. مبدل های حرارتی پوسته و لوله بسیار قابل اعتماد و همچنین با عملکرد قابل قبول میباشد که در سایزهای مختلفی تولید می شوند. از مبدلهای حرارتی بزرگ و سفارشی گرمکن آب تغذیه تا خنک کن های روغن هیدرولیک که در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل صنایع تولید برق پالایشگاه های نفت و گاز صنایع کشتی سازی و ماشین آلات راهسازی. 

مبدل حرارتی پوسته و لوله با داشتن یک پوسته و یک تیوب باندل یا همان دسته لوله، دو سیال را به صورت مجزا از هم، وادار به انتقال حرارت می کند و گرما همان طور که جریانها در جهت مخالف حرکت می کنند، از طریق سیال داغ به سیال گرم تر انتقال می یابد. یکی از این سیالات در داخل پوسته و سیال دیگر در داخل لوله حرکت می کند. مبدل های پوسته و لوله به دلیل اینکه هیچ گونه قطعه متحرک ندارند،از عمر کاری بالایی برخوردار هستند و نیاز کمی به نگهداری و تعمیرات دارند اما این قطعات به عنوان عضوی حیاتی از سیستم‌های صنعتی، در معرض تهدیدهایی قرار دارند که عملکرد مطلوب آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهد و یا به ایرادات عملکردی منجر می شود که می تواند موجب قطع کامل فعالیت های مجموعه شود.

۶ دلیل که تیوبهای مبدل حرارتی پوسته و لوله دچار شکست عملکردی می شوند

۱- خوردگی تیوب

بزرگترین تهدید برای مبدل حرارتی پوسته و لوله که تیوبهای آن از جنس کربن استیل است، اکسید شدن یا همان خوردگی سطوح انتقال حرارت تیوبهای آن است. واکنش شیمیایی بین اکسیژن و آهن رایج ترین نوع قابل مشاهده خوردگی است. این واکنش شیمیایی لایه ای از اکسید آهن را روی سطح تیوب کربن استیل به جا می گذارد که منجر به کاهش انتقال گرما شده و به تدریج باعث سوراخ شدن تیوب ها میشود. 

این مشکل به سختی قابل مبارزه است و اغلب تنها زمانی شناسایی می‌شود که تیوب ها آنقدر خورده شدند که سطوح انتقال حرارت و عملکرد حرارتی آنها به شدت کاهش یافته  و جریان سیال نیز به طرز قابل توجهی کاهش پیدا کرده است یا دچار سوراخ شدگی هستند و نشتی دارند. 

۲- فرسایش تیوبها

فرسایش تیوبها ، مسئله فرسایش فیزیکی فلز توسط سیالات است. سیالات با سطوح بالای جامدات محلول، نظیر سیلیکا، سیلت یا آب دریا که شامل نمک است‌ و شن، فرسایش تیوب های مبدل حرارتی را هم از داخل و هم از لبها سرعت می بخشند. اگرچه همه تیوب ها در معرض فرسایش در طول زمان قرار دارند اما ضعیف ترین نقاط برای تیوب ها معمولاً در خم یو شکل (در صورتیکه در تیوب باندل وجود داشته باشد ) و همچنین در لبه تیوبهای ورودی می باشد.

فرسایش خم U شکل

سرعت سیال در سمت تیوب اگر بیشتر از سرعت توصیه شده سازنده باشد می‌تواند منجر به آسیب فرسایشی در طول سطح داخلی خم خارجی برگشتی U شکل گردد. تغییر در جهت جریان در این نقطه مقاومت نسبت به جریان که موجب تمرکز نیروی سیال و هرآنچه داخل آن وجود دارد، در مقابل دیواره دورتر تیوب گردد که به طور ثابت موجب فرسایش تیوب در این نقطه میگردد. 

فرسایش انتهای تیوب در ورودی مبدل

فرسایش قابل توجه تیوب ها را می توان در انتهای تیوب ها در ورودی مبدل نیز مشاهده کرد که تیوب ها به تیوب شیت جوش شده اند و با نیروی تمام و کمال سیال ورودی مواجه می شوند. در این نقطه تقسیم شدن جریان سیال از یک جریان واحد به تعداد زیادی جریان های کوچک تر، منجر به توربولانس و همچنین سرعت های محلی بسیار بالا در داخل تیوب ها می گردد. 

۳- 

ضربه قوچ آب یا بخار

ضربه قوچ آب یا بخار نیروی قدرتمندی است که میتواند منجر به پارگی یا شکستن پوسته و یا تیوبهای مبدل حرارتی پوسته و لوله گردد. ضربه قوچ یا water hammer معمولا در نقطه ای به وجود می آید که تخلیه فشاری که ناشی از ورود ناگهانی جریان آب به داخل جریان اصلی است اتفاق می افتد یا تبخیر سریع آب و یا عدم کارکرد درست پمپ وجود داشته باشد. این پدیده را می توان در گرمکن های آب تغذیه به طور رایج مشاهده نمود که در آنها فشار بخار زیاد شانس وقوع ضربه قوچ را افزایش میدهد. 

ضربه قوچ معمولا قابل شناسایی توسط صدای بلندی است که داخل لوله ها شنیده می شود اما احتمال اینکه به پوسته آسیب بزند، بسیار کم است. تیوب ها به دلیل اینکه از پوسته ضعیف تر و نرمتر هستند، بیشتر در معرض آسیب به دلیل ضربه قوچ خواهند بود، اگرچه که آسیب به تیوبها تنها با بازرسی داخل و یا هنگامی که نشتی به وجود می آید قابل شناسایی از طریق ظاهر است. 

خستگی حرارتی 

تیوبهای مبدل حرارتی ، به دلیل تنش تجمع یافته ناشی از سیکل گرمایی دائمی و یا تفاوت های دمایی بسیار قابل توجه، نسبت به پارگی (تنش کششی) و ترک حساس و آسیب پذیر هستند. خستگی گرمایی هنگامی اتفاق می افتد که تفاوتهای دمایی بین پوسته و لوله منجر به انعطاف بیش از حد تیوب گردد. خستگی گرمایی ممکن است منجر به خمیدگی تیوبها نیز شوند که این امر بارهای تنشی ایجاد میکند که از مقاومت کششی متریال تیوب فراتر هستند و در نهایت منجر به پارگی آن می شوند. 

یکی دیگر از نتایج تفاوتهای دمایی زیاد، انبساط گرمایی فیزیکی و یا انقباض طولی تیوبها است که ممکن است نهایتا یکپارچگی تیوب با تیوب شیت را تحت تاثیر قرار داده و منجر به نشتی گردد. 

تهدید خستگی گرمایی تقریبا تا زمان وقوع شکست، قابل عیب یابی یا مشاهده نیست.

۵- ارتعاشات یا رزونانس

ارتعاش و رزونانس از هر منبعی که باشد یا حتی اگر منشأ خارجی یا داخلی داشته باشد، می تواند نیروهای قدرتمندی را بر روی تیوبهای مبدل حرارتی پوسته و لوله وارد آورد تا جایی که تیوبها دچار پارگی و شکست گردد و آب بندی خود را از دست دهد.

بافل ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله حمایت ضروری برای تیوبها به وجود می آورند و سیال سمت پوسته را هدایت میکنند تا انتقال حرارت به خوبی انجام پذیرد. تیوب های مبدل حرارتی معمولا یا به تیوب شیت ها، جوش داده میشوند و یا اکسپند شده اند تا اطمینان حاصل شود که محل اتصال آنها دچار نشتی نیست. هردو پایانه اتصال تیوب به بافل ها و تیوب شیت، نقاط ضعف هستند. سرعت های بیشتر از استاندارد سیالات ممکن است منجر به ارتعاشات تیوب یا رزونانس آن در فرکانسهای بالا گردد که همین امر موجب سایش بیش از حد بین تیوب و لبه بافل می‌گردد. که منجر به پاره شدن تیوب و یا ممزوج شدن تیوب و تیوب شیت منجر به عدم آب بندی می شود.

تجهیزات و ماشین آلات پایین دست یا بالادست مبدل حرارتی نیز ممکن است ارتعاشات خارجی را به تیوبهای مبدل حرارتی منتقل کنند که موجب آسیب به تیوبها می شود.

۶- وجود حفره در تیوب ها

خوردگی ناشی از واکنش های شیمیایی می‌تواند منجر به ایجاد حفره در تیوبهای مبدل حرارتی شده و به نقطه ای برسد که باعث ایجاد نشتی در تیوب گردد. ایجاد حفره منتج به وقوع اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی که ناشی از اختلاف بین درون و بیرون تیوب است (که به عنوان سلول متمرکز شناخته می شود) میگردد. محیط سرشار از اکسیژن در این سلول به عنوان آند عمل کرده و سطح فلزی به عنوان کاتد عمل می کند که منجر به حفره گذاری آرام در سطح فلز می شود که حضور ترکیبات شیمیایی دیگر نظیر کلرید یا سولفات حتی موجب سرعت بخشیدن به این موضوع نیز می گردد.

nasimadmin بدون دیدگاه

اهمیت عایقکاری مبدل حرارتی

همه سطوحی که دمای بالاتری نسبت به اشیا و محیط اطرافشان دارند حرارت از دست می دهند. اتلاف حرارت بستگی به فاکتورهای متعددی دارد اما دمای سطح و اندازه آن بسیار تاثیر گذار هستند. معمولا مبدل حرارتی پوسته ولوله به دلیل حجم بالای سیالی که از آن عبور میکند، دارای دمای بدنه بسیار متفاوتی از محیط اطراف است که همین امر موجب اهمیت بالای عایقکاری در مورد آن میگردد. 

نصب عایق حرارتی بر روی یک سطح داغ موجب کاهش دمای سطح خارجی می‌شود. با استفاده از عایق کاری سطح خارجی آن شیئ بیشتر می‌شود اما تاثیر کاهش دمای متعاقب آن بیشتر است و در نتیجه اتلاف حرارت کاهش پیدا می‌کند.

هنگامی که دمای سطح کمتر از محیط اطرافش باشد وضعیت مشابهی اتفاق می‌افتد. در هر دو حالت انرژی از دست می‌رود. این اتلاف های انرژی می‌تواند توسط نصب عایقهای اقتصادی و کاربردی بر روی سطوحی که دمای آن ها به مقدار قابل توجهی متفاوت از محیط است کاهش پیدا کند.

دسته بندی متریال های عایق

سرویس ها یا متریال های عایق ممکن است بر اساس طیف دمایی سرویس دسته بندی شود.

گزینه های متنوعی برای دسته بندی عایق های مکانیکی بر اساس طیف دمایی سرویسی که عایق کاری می شود وجود دارد. به عنوان مثال کلمه کرایوژنیک به معنی تولید سرمای منجمد کننده است اگرچه که این اصطلاح به طور فراگیری به عنوان هم معنی برای بسیاری از کاربردهای دما پایین استفاده می شود. به خوبی تعریف نشده است که در چه نقطه ای در طیف دمایی، انجماد به پایان می‌رسد و کرایوژنیک آغاز می شود.

موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی در آمریکا حوزه کرایوژنیک را بین محدوده دمایی کمتر از منفی ۱۸۰ درجه سانتیگراد در نظر می گیرد. آنها اساس تعریف خود را بر درک این موضوع که نقاط جوشش نرمال گاز های دائمی مانند هلیوم ، هیدروژن ، نیتروژن ،اکسیژن و هوای معمولی زیر منفی ۱۸۰ درجه قرار دارد در حالیکه مبردهای فریون، هیدروژن سولفید و سایر مبرد های رایج نقاط جوش بالاتر از منفی ۱۸۰ درجه دارند.

با در نظرگرفتن این موضوع که ممکن است طیف های متفاوت دمایی در صنایع مختلف برای عایق بندی مدنظر باشد صنعت عایق های حرارتی مکانیکی به طور کلی دسته بندی زیر را مد نظر قرار داده است: 

CategoryDefinition
Cryogenic Applications-50°F and Below
Thermal Applications:
Refrigeration, chill water and below ambient applications-49°F to +75°F
Medium to high temp. applications+76°F to +1200°F
Refractory Applications+1200°F and Above

عایق های حرارتی گرانولار

کلسیم سیلیکات

تعریف  عایق حرارتی کلسیم سیلیکات توسط موسسه astm ، عایق حرارتی که متشکل از متریال پایه سیلیکات کلسیم هیدروس است و معمولاً شامل فیبرهای تقویت کننده می باشد

عایق های لوله و بلوکی شکل در استاندارد astm c ۵۳۳ معرفی شده است. این استاندارد شامل سه نوع طبقه بندی اولیه بر اساس ماکسیمم دما و دانسیته مورد استفاده، 

TypeMaximum Use Temp (°F) and Density
IMax Temp 1200°F, Max Density 15 pcf
IAMax Temp 1200°F, Max Density 22 pcf
IIMax Use Temp 1700°F

این استاندارد دمای کاری را بین ۸۰ درجه فارنهایت تا ۱۷۰۰ درجه فارنهایت محدود می کند. عایق کلسیم سیلیکات لوله به شکل سیلندر های توخالی که از وسط به دو نیمه تقسیم شده‌اند. یا به صورت بخشهایی ازمنحنی هستند. عایقهای لوله معمولاً در طول های ۳۶ اینچی ساخت می شوند و در سایزهای مختلف موجود هستند تا بتوانند متناسب با اغلب سایزهای استاندارد لوله باشند. معمولاً ضخامت این عایق ها از یک اینچ تا سه اینچ در یک لایه متغیر است.

عایق بلوکی کلسیم سیلیکات به صورت مقاطع تخت تهیه میشود که هرکدام طول، عرض و ضخامت های متفاوتی دارند که بسته به نوع استفاده، متغییر می باشد. 

برای عایقکاری شکل های پیچیده تر نظیر ولو یا فیتینگ، باید از شکلها و مقاطع استاندارد استفاده نمود. معمولاً عایق کلسیم سیلیکات با یک لایه محافظ از جنس فلز یا نسوز برای محافظت در مقابل آب و هوا و زیبایی ظاهری پوشیده می شود.

کاربردهای رایج شامل پایپینگ و تجهیزاتی که در دماهای بالای ۲۵۰ درجه فارنهایت کار می کنند،مخازن تحت فشار،مبدل های حرارتی،پایپینگ بخار عایق کاری ولوو فیتینگ ها بویلرها ونت ها و داکت های اگزاست مورد استفاده قرار می گیرد

nasimadmin بدون دیدگاه

عیب یابی مبدل های حرارتی پوسته و لوله

معمولاً هنگامی که مبدل های حرارتی در خط قرار می گیرند و آن طور که باید کار نمی کنند فضایی از استرس بر خط تولید حاکم می‌شود. همچنین زمانی که بار حرارتی روی مبدل تغییر می کند و مبدل درست عمل نمی کند، اگر چاه حرارتی یا گیجهای فشار و یا فلومتر وجود نداشته باشد بسیار خطرناک می باشد. به علاوه به شما گفته شده که صدها میلیون تومان در روز به دلیل کاهش تولید ضرر دیده اید پس مشکل باید به سرعت پیدا شده و رفع گردد.

در بسیاری از موارد سیستم باید شات دان شود.

در این مقاله به مواردی می پردازیم که می تواند در پیدا کردن عیوب و همچنین از بین بردن آنها به شما کمک کند مواردی نظیر:

  • اطلاعاتی که باید جمع آوری شود و مواردی که باید به دنبال آنها باشیم
  • اهمیت افت فشارهای محاسباتی و چگونگی آنالیز مشکل به کمک آن ها
  • جریان دو فاز با تاکید بر انتقال حرارت کم به دلیل جریان طبقه ای
  • کارهای انجام شده واقعی از مشکلات و ارورهای طراحی و ساخت به منظور کمک به عیب یابی مبدل حرارتی

در این مقاله تمرکز ما بر مسائل حرارتی می باشد مسائل ناشی از ارتعاشات و نشتی مبدل حرارتی در این مقاله بررسی نمی گردد و می توانید برای اطلاعات بیشتر به مقاله مسائل ناشی از نشتی مبدل حرارتی مراجعه بفرمایید.

فاز شماره ۱ : جمع آوری اطلاعات

علاوه بر اطلاعات واضح فرآیندی درباره جریان دما ها و افت فشار ها احتمالاً به نقشه های سازنده مبدل حرارتی هم نیاز خواهید داشت.

احتمالاً شما نیازی به تست های مبدل حرارتی ندارید اما اگر هم نیاز داشته باشید پروسه‌هایی برای این کار وجود دارد.

با استفاده از اطلاعات فرایندی جمع آوری شده باید یکبار محاسبات طراحی حرارتی بر روی نرم افزار کامپیوتری اجرا گردد. نتیجه این اجرا اطلاعات دقیق تری را نسبت به جدول مشخصات استاندارد مبدل حرارتی به شما ارائه می کند. در مورد موارد زیر باید نتیجه اجرا را چک کنید:

آیا هیچ پیغام خطایی درباره مشخصات فیزیکی مبدل مورد استفاده در نرم افزار دیده می شود؟

آیا پیغام خطایی در باره اطلاعات ورودی مشاهده می شود؟

بخشی را که کامنت‌هایی را درباره طراحی آنالیز میکند چک کنید.  

آیا نوع انتقال حرارت درستی در داده های ورودی انتخاب شده است؟

آیا اخطارهای خاصی در طراحی مبدل حرارتی نادیده گرفته شده؟

آیا نکات تجهیزات آب بندی تیوب باندل رعایت شده است؟

اگر مسئله, یخ زدگی یا گرمای بیش از اندازه بوده آیا دماها در شرایط تمیز می توانند مشکل ساز به حساب آیند؟

در بعضی موارد اندازه گیری دما ها در بدنه مبدل حرارتی می تواند کمک کننده باشد. این کار به شناسایی گازهای خارج نشده جریان‌های لایه لایه و یا بای پس سیال کمک می کند. اگر دمای بدنه مبدل خیلی داغ یا خیلی سرد نباشد میتوان آنها را با دست هم تست کرد. 

افت فشار

اندازه گیری افت فشار می تواند کمک بسیار بزرگی در آنالیز مسائل و مشکلات عملیاتی مبدل حرارتی باشد. همچنین اندازه گیری این مقادیریک چک سرانگشتی از نرخ جریان را هم برای ما به ارمغان می آورد. 

اگر مشکل رسوبگذاری وجود داشته باشد، افت فشار در جریانهای تک فاز باید بین مقدار محاسبه شده و مقدار اندازه گیری شده قرار بگیرد.  افت فشار در جریان های دو فاز معمولاً نزدیک به یکدیگر خواهد بود اگر زون بندی شده باشند و الگوهای جریان مد نظر قرار گیرد. 

افت فشار های کمتر از میزان محاسبه شده نشان دهنده بای پس سیال می باشد. افت فشار کم در سمت تیوب به معنی این است که کل جریان وارد تیوب ها نمی شود. 

ممکن است در محلی که پلیت های پاس چنل یا پلیت های پاس  کلگی جدا شونده به تیوب شیت ها می رسند مشکلی به وجود آمده باشد.

تیوب باندل باید بیرون کشیده شود و پلیت های تعیین کننده پاس و گسکت دور تیوب شیت بررسی گردد.

ممکن است مشکل خوردگی یا مسئله‌ای برای گسکت و یا ایراداتی در هنگام تولید وجود داشته باشد. افت فشار در سمت پوسته که کمتر از میزان محاسبه شده باشد، نشان دهنده این است که آب بندی تیوب باندل به درستی انجام نشده است. جریان های بای پس از تیوب باندل، موجب کاهش انتقال حرارت می شود. هر فضای باز در بالا یا پایین تیوب باندل، باید بخشی از جریان متقاطع که توسط seal strip ها بلاک می شود، را داشته باشد.

این امر بخصوص برای ناحیه جریان لایه ای بسیار مهم است. اگر مبدل حرارتی دارای دو پاس باشد جریان سیال احتمالاً از بافل لانگ، در صورتی که جوش داده نشده باشد، دچار بای پس شده است.

بافل های لانگ با آب بندی leaf آب بندی کاملی را ارائه نمی دهند این نوارهای نازک فلزی نمی‌توانند ضربات سیال را تحمل کنند. گاهی اوقات در هنگام ساخت مبدل حرارتی پوسته و لوله این نوارها آسیب می بینند. همچنین ممکن است در هنگام نصب در کارخانه محل استفاده، وقتیکه تیوب باندل در آورده شده و سپس دوباره نصب می شود، دچار آسیب گردد. 

مقادیر زیاد افت فشار ممکن است به دلایل زیر اتفاق بیفتد: 

  • عدم تخلیه گاز درست
  • رسوب گذاری بسیار زیاد
  • وجود آشغالهای اضافی ناشی از استارت آپ
  • فریز شدن جریان فرایند
  • وجود جریان لخته ای(slug flow) برای جریانهای دوفاز 
  • مشکلات ساخت

عدم وجود تخلیه درست ، معمولاً یکی از اولین علل افت فشار های بالا است که باید ابتدا بررسی گردد این موضوع معمولاً در کندانسورها اتفاق می افتد.

در مقالات بعدی به سایر موارد اشاره شده در بالا خواهیم پرداخت.

nasimadmin بدون دیدگاه

پنج مشکل رایج در عملکرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله صنایع غذایی و روشهای جلوگیری از آنها

همانند همه تجهیزات، مبدل های حرارتی پوسته و لوله نیز دچار مشکلات عملکردی در طی عمر کاری خود می شوند.نشتی ها می توانند در سیستم های مبدل حرارتی رخ بدهند اما مشکل زمانی جدی می شود که محصول نهایی شما دچار آلودگی‌های ناشی از نشتی شود.

در این مقاله به پنج مورد از رایج ترین مشکلات مبدل حرارتی نصب شده و درحال کار و روش‌های جلوگیری از آن می پردازیم.

۱- نشتی ناشی از سرویس ضعیف

معمولاً مبدل های حرارتی پوسته و لوله در فاصله ۶۰۰۰ ساعت عملکرد یا حدود ۲ سال عملکرد، باید مورد سرویس قرار بگیرند. این سرویس باید به صورت منظم در این بازی زمانی انجام شود و حتماً باید توسط یک مهندس خدمات تایید صلاحیت شده انجام پذیرد.

استفاده از مهندسین خدمات آموزش دیده، از اشتباهات ناشی از سرویس نظیر جایگزینی نادرست گسکت‌های قدیمی که می تواند موجب نشتی شود ، جلوگیری می‌کند.

۲- نشتی به دلیل استفاده از گسکت های نادرست

مبدل های حرارتی مورد استفاده در صنایع غذایی تعداد زیادی گسکت ویا اورینگ دارند. انواع مختلف این نوع گسکت ها برای جاهای متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرند اما ممکن است شبیه به یکدیگر به نظر بیایند. 

برخی از این گسکت ها برای مقاومت در برابر دماهای بالا ساخته شده اند و برخی از آنها نیز تحمل دماهای زیاد را ندارند. مهم است که از گسکتهای اورجینال با کیفیت الاستیسیته مناسب و همچنین با استانداردهای لازم استفاده گردد.

۳-نشتی ناشی از خوردگی

اگرچه این مشکل تقریباً غیر رایج است اما ممکن است اتفاق بیفتد و هنگامی که اتفاق بیفتد می‌تواند مشکلات بسیار جدی برای کارکرد سیستم به وجود بیاورد.برای کاربرد های صنایع غذایی و نوشیدنی ای که از نمک استفاده نمی کنند یک مبدل حرارتی که از استنلس استیل ۳۱۶ گرید بالا ساخته شده است می تواند کافی باشد اما باید این موضوع را مدنظر داشت که ممکن است در آینده همان مبدل حرارتی را برای انجام پروسس محصولاتی استفاده کرد که میزان مشخصی از غلظت نمک را دارند. 

محلول نمکی می تواند به این نوع از مبدل استنلس استیل حمله کرده و به خصوص در نواحی که غلظت آن زیادتر است و در دمای بالاتری قرار دارد آسیب بیشتری به سیستم وارد نماید.

اگر در داخل مبدل سوراخ هایی ایجاد شود و محصول ورودی به داخل پوسته با محصول خروجی از داخل آن ترکیب شود دردسرهای بزرگی به همراه خواهد داشت. در صورتی که شما نیاز به برنامه‌ریزی برای تغییر فرایند از محلول های غیر نمکی به معلول های نمکی دارید لازم است که سازنده مبدل حرارتی را در مورد برنامه ریزی های خود مطلع نمایید تا بتوانند با استفاده از آلیاژی از استنلس استیل که شامل مقادیر بالاتری از مولیبدن است مقاومت مبدل حرارتی را در مقابل محلولهای نمکی بالاتر ببرد.

۴- آلودگی به دلیل تمیزکاری ضعیف

تمیز کاری دقیق بر اساس دستورالعمل های موجود استریل بودن مبدل حرارتی را تضمین می کند. در صورتی که در مجموعه شما محلول های شوینده و یا تمیز کننده های قوی وجود دارد که خوب کار می‌کنند بهتر است که آنها را تغییر ندهید. ممکن است با تغییر محلول شوینده و یا کاهش زمان های تمیزکاری بتوانید مقداری پول حفظ کنید اما ممکن است تمیزکاری شما کارهای لازم را نداشته باشد و منجر به تشکیل رسوب هایی در داخل مبدل شود. این بدین معناست که باکتری های ناخواسته ای می توانند در داخل این شیار و حفره رشد کنند و در نهایت شما این تجهیزات را به خوبی استرلیزه نکرده‌اید. همچنین اگر تمیزکاری در فواصل معینی تکرار نشود و انجام نگردد، ممکن است به مشکلاتی برخورد کنید.

به همین منظور جهت جلوگیری از مشکلات تمیزکاری مبدل حرارتی ، باید همیشه مطابق برنامه پیشنهادی سازنده برای انجام تمیزکاری در محل صورت پذیرد.

۵- افت فشار بسیار زیاد است

عوامل زیادی در افت فشار موثر هستند. ممکن است یکی از متریال ها نظیر مشتقات نشاسته ، با محصولات تأمین کننده های دیگر جایگزین شده باشد و ویسکوزیته محصولات تغییر کرده باشد. در این صورت باید از سازنده مبدل حرارتی در مورد راه حل برای این موضوع سوال نمایید تا آنها راه حل جایگزینی را برای این سیال با ویسکوزیته بالاتر پیشنهاد دهند.

در هنگام انتخاب مبدل حرارتی پوسته و لوله ، دانستن مشخصات فیزیکی دقیق محصولات، بسیار برای سازنده حائز اهمیت است.