مبدل های حرارتی هوا خنک که گاهی اوقات از آنها به عنوان کولرهای هوایی هم یاد می شود. در پالایشگاه ها،پلنت های پتروشیمیایی پلنت های پالایش گاز کمپرسور خانه ها نیروگاه های برق و دیگر تاسیسات مورد استفاده قرار می گیرد. مبدل های حرارتی هوا خنک برای فرایندهای خنک کاری و یا کندانس کردن مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فرآیندها اغلب بسیار حیاتی برای فعالیت پلنت هستند. عدم کارکرد درست مبدل هوا خنک می‌تواند باعث از کار افتادن و یا کار کردن در پایینترین ظرفیت ممکن پلنت شود و این امر به معنی هزینه های بسیار زیاد و ضرر مالی می باشد.
در این مقاله به عملکرد مبدل های هوا خنک می پردازیم و اجزای حیاتی آنرا که در صورت خراب شدن باعث کم شدن ظرفیت خنک‌کاری میشوند به همراه روش هایی برای افزایش عمر این نوع مبدل ها ارائه می‌کنیم.اصول عملکرد یک مبدل هوا خنک بسیار ساده است. سیال داغ به یکی از ورودی‌های مبدل حرارتی وارد شده و در داخل تیوب ها جریان پیدا می کند در حالیکه هوای محیط دور تا دور و در میان جریان دارد که معمولاً این نوع تیوب ها دارای سطح فین دار می باشد. گرما در طی این فرآیند به هوا منتقل میشود که باعث خنک شدن سیال داغ می گردد و هوای داغ نیز به درون فضای بیرون تخلیه می شود که این امر معمولاً توسط فن های مکش انجام میپذیرد.
با وجود اینکه چنین مفهوم عملکردی بسیار ساده است، حفظ عملکرد بهینه مبدل حرارتی هوا خنک به دقت بسیار زیادی نیاز دارد.اندازه این واحدها بسیار متنوع هستند. از واحدهای خیلی کوچک نظیر رادیاتور خودرو یا رادیاتور کامیون گرفته تا اندازه های بسیار بزرگ نظیر کندانسورهای وکیوم بخارتایپ A . به همین جهت بهینه سازی مبدل های هوا خنک موجود می تواند با رویکردهای متفاوتی انجام پذیرد.
در موارد مطرح شده در این مطلب بهینه سازی محدود به آن مبدل های حرارتی هوا خنکی می شود که در پالایشگاه ها، پلنت های شیمیایی یا نیروگاه های برق و تحت استاندارد api661 کار میکنند.دو نوع اصلی مبدل های حرارتی هوا خنک در پلنت های پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد:
۱- جریان دمشی (Forced draft) : که در آن یک فن در زیر باندل فرآیندی قرار دارد و هوا به صورت اجباری در میان تیوب ها دمیده می شود.
۲- جریان مکشی (Induced draft) که در آن فن در بالای باندل فرآیندی قرار دارد و هوا از میان تیوب ها مکیده میشود.
یک مبدل هواخنک رایج از اجزای زیر تشکیل شده است: یک یا تعدادی از باندل های سطح انتقال حرارت که شامل تیوبهای فین دار یا تیوب های معمولی می شود توسط هدر ها به یکدیگر متصل شدند. یک تجهیز به حرکت دراورنده هوا نظیر فن آکسیال یا یک بلوئر یا یک دودکش به جز در مواردی که جریان طبیعی است، یک موتور الکتریکی محرک فن و همچنین یک تجهیز انتقال قدرت نظیر تسمه یا گیربکس برای به چرخش درآوردن تجهیز دمنده هوا نیاز است. مقداری فضا بین باندل ها و تجهیز به حرکت در آورنده هوا یک سازه حمایتی که به اندازه کافی بلند باشد تا اجازه دهد هوا با سرعت مناسبی وارد قسمت زیرین مبدل هوا خنک شود یک فضای جداگانه برای تعمیرات یک خروجی اضافی جهت کنترل دمای سیال خروجی داکت هایی جهت به چرخش درآوردن و جلوگیری از یخ زدن یا جامد شدن سیالات در هوای سرد. استفاده از یک فن با محرک فرکانس متغیر جهت کاهش مصرف برق و کنترل دما هدرها سیال را از پایپینگ منبع به سمت تیوبهای فین دار هدایت می‌کند. برای اغلب کاربردها یک هدر با طراحی پلاک باکس برای باندل تیوب درنظر گرفته میشود. در صورتی که قسمت داخلی هدر قابل دسترس باشد، نیاز است که طراحی کاور پلیت مدنظر قرار گیرد. با اینکه این روش گران‌تر است اما به طور کامل اجازه دسترسی به داخل هدرها را برای تمیزکاری و بازرسی می دهد.
تعمیرات و نگهداری روتین قابلیت اعتماد و عملکرد گرمایی هر مبدل حرارتی هواخنک بستگی به این موضوع دارد که اجزای مکانیکی آن با چه کیفیتی مورد تعمیرات و نگهداری قرار گرفته‌اند. شکل شماره ۵ نحوه قرارگیری بخش‌های مختلف مکانیکال یک مبدل حرارتی هوا خنک را نشان میدهد اجزای مبدل هوا خنک بسیار رایج هستند معمولاً هر مجموعه مبدل دارای ۱ تا ۳ فن برقی هستند. بیشتر مبدل های هوا خنک دارای یک کاهش دهنده سرعت هستند که معمولاً شامل یک تسمه V شکل یا یک گیربکس زاویه دار می باشد.یک سیستم رانش تسمه ای دارای ۴ بیرینگ می باشد که نیاز به روغن کاری دارند دو عدد بیرینگ موتور و دو عدد بیرینگ فن. جهت خنک کاری این برینگ ها معمولاً مداری از روغن به آنها متصل است که عملیات خنک کاری روغن را انجام میدهد سازندگان معمولاً پیشنهاد می دهند که بیرینگ ها توسط گریس یک بار در ماه و درحالیکه مجموعه در حال کار است روانکاری شوند. جهت بررسی عملکرد صحیح مبدل هوا خنک نیاز است که کشش تسمه به صورت ماهانه و با دقت چک شود که این فاصله معمولاً هر شش هفته می باشد. مواردی که باید در تسمه بررسی شود شامل کشش مناسب خوردگی فرسودگی و یا خلل و فرج در داخل ان میباشد. مورد بعدی که باید بررسی شود فن ها هستند که در مراحل زیر به آنها می پردازیم: ۱. به صورت دیداری هرکدام از پره ها و دایره داخلی فن را چک کنید و به دنبال اثری از ترک ،ساییده شدن و یا فرسودگی بیش از حد باشید. ۲. تمامی پیچ و مهره ها و بولت هایی که روی مجموعه بسته شده بخصوص بولتهای نگهدارنده تیغه ها را از نظر گشتاور مناسب چک کنید. ۳. تیغه ها را از نظر فاصله مناسب که در دیتاشیت مبدل هوا خنک ذکر شده است چک کنید. ۴. حتما چک کنید که تیغه ها در یک صفحه در فضا در حال گردش باشند و از نظر فیزیکی در یک صفحه قرار داشته باشد یا کج نشده باشند. ۵. حتماً چک کنید که نوک فن ها دارای لقی مناسبی که مطابق با محدودیتهای استاندارد است باشند تا مشکلی از نظر ساییدگی یا کشیده شدن به دیواره محفظه فن نداشته باشد.