مبادله گرما صنعتی چیست؟ اصول، انواع و کاربردهای آن

جواب دادن به سوال اصلي:یک مبادله گرما صنعتی چیست و چگونه انرژی حرارتی را بین مایعات فرآیند منتقل می کند؟یک مبادله گرما صنعتی یک دستگاه تحت فشار است که برای انتقال گرما از یک جریان مایع به جریان دیگر بدون اجازه مخلوط شدن جریان طراحی شده است.با هدایت انرژی حرارتی از طریق دیوارهای فلزی، تیتانیوم، یا آلیاژ های مقاوم در خوردگی این واحدها، گرما مصرفی، جریان های فرآیند خنک کننده، بخار های فشرده سازی و مواد اولیه را در کارخانه های شیمیایی، پالایشگاه ها، نیروگاه ها،و امکانات مواد غذایی و نوشیدنی، به طور معمول به بهره وری بازیافت گرما 70٪ 90٪ دست می رسد.

1اصول اصلی عملکرد مبادلات گرما صنعتی

عملکرد مبادله گرما توسط ترمودینامیک رسانا و محرک کنترل می شود:

·عبور از ديوار مانع:گرما از مایع داغ از طریق لوله فلزی یا دیوار صفحه به مایع سرد از طریق هدایت حرکت می کند.و رسوبات داخلی به طور مستقیم ضریب انتقال حرارتی کلی (U-value) و کل کار حرارتی را که مبدل می تواند ارائه دهد تعیین می کند.

·ترتیب جریان و LMTD:جریان ضد جریان، که در آن دو مایع در جهت های مخالف حرکت می کنند، تفاوت میانگین دما را در طول کل سطح نسبت به جریان هم جریان بالا نگه می دارد.این به حداکثر رساندن تفاوت درجه حرارت متوسط (LMTD)، بازیافت گرما بیشتر در هر متر مربع از منطقه انتقال.

·مدیریت آلودگی و کاهش فشار:مقیاس، فیلم های خوردگی و مواد جامد معلق مقاومت حرارتی و گذرگاه های باریک جریان را افزایش می دهند.طرح های موثر سرعت مایع را با سرعت کافی برای پاک کردن رسوبات در برابر کاهش فشار و محدودیت های فرسایش در ورودی لوله تعادل می دهند.

2انواع عمده مبادلات گرما صنعتی

تاسیسات صنعتی پیکربندی های مبدل را بر اساس فشار عملیاتی، دمای و شرایط سرویس انتخاب می کنند:

·مبادلات گرما شیل و لوله:استاندارد صنعت برای وظیفه های سخت گیرانه. یک بسته از لوله ها یک مایع را در داخل یک پوسته استوانه ای حمل می کند در حالی که مایع دیگر از طریق بسته لوله هدایت می شود.تنظیم شده بر اساس تعیین TEMA، این واحدهای قوی با فشارها و دماهای بالا در پالایشگاه، پتروشیمی و کاربردهای برق برخورد می کنند.

·مبادله گرما صفحه ای:واحدهای فشرده از صفحات فلزی نازک لوله کش شده که با گاسکیتی، بریز یا جوشکاری ساخته شده اند، کانال های آشفتگی بالا را ایجاد می کنند.آنها بالاترین ضریب انتقال گرما در هر واحد حجم را ارائه می دهند و برای خدمات مایع به مایع در پردازش مواد غذایی و نوشیدنی ایده آل هستند، تهویه مطبوع و خدمات شیمیایی.

·مبادلات گرما خنک شده با هوا:بسته های لوله دار با فن های فشار یا تحریک شده که گرمای فرآیند را مستقیماً به هوای محیطی رد می کنند. برای گیاهان در مناطق کم آب ضروری است.مصرف آب خنک کننده و هزینه های مربوطه را به طور کامل از بین می برند.

فناوری های مبادله گرما صنعتی ماتریس مقایسه

سوالات متداول (FAQ)

س: کارکرد اصلی یک مبدل گرما صنعتی چیست؟

ج: یک مبادله گرما صنعتی انرژی حرارتی را بین دو یا چند جریان مایع بدون مخلوط کردن آنها منتقل می کند، که امکان بازیابی گرما، خنک سازی فرآیند، تهویه بخار،و پیش گرم کردن مواد اولیه در کارخانه های تولیدی.

س: تفاوت بین یک پوسته و لوله و یک مبادله گرما صفحه چیست؟

ج: مبادله کننده های شیل و لوله یک مایع را از طریق لوله های داخل یک پوسته فشار هدایت می کنند و در فشار و دمای بالا عالی هستند. مبادله کننده های صفحه مایعات را بین صفحات موج دار انباشته می کنند.ارائه بهره وری بالاتر در یک اثر فشرده فشرده اما با توانایی فشار محدودتر.

سوال: TEMA چیست و چرا هنگام مشخص کردن یک مبادله کننده اهمیت دارد؟

A: TEMA (انجمن تولید کنندگان مبادله لوله) پیکربندی های استاندارد پوسته، سر جلو و سر عقب را برای مبادله های پوسته و لوله تعریف می کند.مشخص کردن یک نام TEMA تضمین می کند که ابعاد استاندارد باشد، طرح های سازگار با کد و قطعات قابل تعویض.

س: آلودگی چگونه بر عملکرد مبادله گرما تاثیر می گذارد؟

A: سپرده های فولینگ مقاومت حرارتی را افزایش می دهند و ضریب انتقال حرارتی کلی را در خدمات شدید 30٪ تا 50٪ کاهش می دهند در حالی که کاهش فشار را افزایش می دهند.طراحان عوامل آلودگی را اعمال می کنند و اپراتورها از تمیز کردن شیمیایی یا مسواک زدن مکانیکی برای بازگرداندن ظرفیت استفاده می کنند.