تسرب الوصلات في مبادل حراري لوحي ملحوم لمضخة حرارية بحقن البخار

سجل المشروع الأصلي

Case Study: Connection Leakage in a Vapor Injection Heat Pump BPHE

1. الحالة الميدانية المراقَبة

A brazed plate heat exchanger (BPHE) used in a vapor injection heat pump system developed leakage at the nozzle connection region. وكشف التفتيش الميداني عن تلوث كبير داخل دائرة التبريد.

• سلالات مغلفة جدا (3)
• حطام النفط والحطام المعدني
• التلوث بالحساسات الذي يؤثر على القراءات (4)
• أدلة على تدفق مبردات غير مستقرة

وتشير هذه الشذوذ الهيدروليكي إلى أن المبادِل كان يعمل في ظل ظروف تدفق غير مصممة قبل الفشل.

2. دفـع الدفـع والثـبـطـة

وعندما يُقيد التدفق الكتلي المبرد، تزداد درجة حرارة التصريف الضغطي. ويؤدي انخفاض كفاءة النقل الحراري إلى ارتفاع ضغط التكثيف، الذي يشار إليه عادة بأنه حالة عالية في الرأس.

وكثيراً ما يمثل القيد المتدفق الاضطرابات الناشئة في تسلسل الفشل.

3. الآثار الحرارية للضغط العالي

ارتفاع ضغط الرأس يزيد بشكل مباشر من ارتفاع درجة الحرارة، مع ارتفاع درجة الحرارة المكثفة، درجة الحرارة الداخلية للمعادن BPHE وبناء على ذلك، تزداد.

ويؤدي ذلك إلى ما يلي:

• ارتفاع حمولة الضغط الداخلي
• ارتفاع درجة حرارة المعادن
• زيادة الإجهاد الميكانيكي داخل المفاصل المشحونة

4. آلية الإجهاد الحراري

وينظم التوسع الحراري ما يلي:

ΔL = α · L · ΔT

في مبادلات حرارة الطبق المتصدع، لوحات فولاذية لا تُصْدَر، ومواد نحاسية مختلفة قليلاً عن معامل التوسع الحراري. وفي ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة والمتقلبة، يولد التوسع التفاضلي ضغوطا داخلية.

ويؤدي التعرض المكرر لدرجات الحرارة المرتفعة إلى ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة الدراجات الحرارية.

5. التركيز على الإجهاد في منطقة نوزل

وتمثل منطقة التحول إلى الألغاز مجالاً لتغيير الهندسة ونقطة تركيز للإجهاد الطبيعي. فبموجب الحمل الجماعي للضغوط والتدوير الحراري المتكرر، يمكن أن يبدأ التكسير الدهون في المناطق المتنازعة.

وتشمل عوامل المساهمة ما يلي:

• تسارع دورات الضغط العالي
• التدرجات الحرارية المحلية
• سوء فهم التوسع في المواد

6. السبب في التعاقب

مضغوط عالية درجة الضغط

واستناداً إلى الأدلة الميدانية الملاحظـة، يبدو أن التسرب هو نتيجة ثانوية لعدم استقرار النظام بدلاً من عيب تصنيعي أولي.