مبادلات حرارة تستخدم كمشغلين ومكثفين

Original: ENGLISH HEXNOVAS المادة

مبادلات حرارة تستخدم كمشغلين ومكثفين

مبادلات حرارة تستخدم كمشغلين ومكثفين

مبردات حرارة، مبردات مبادلات حرارية، مبادلات حرارة التبريد الصناعي، مبردات حرارة الطبق، مبردات حرارة اللوحات، مبردات حرارة مبردة، متجانسات مبردات حرارة مبردة، أمونيا مبردات حرارية شبه ملحة، مبردات مكثفات، مبادلات حرارة متحركة

مبادلات حرارة تستخدم كمشغلين ومكثفين

في التبريد، مضخة الحرارة، HVACكما أن نظام التبريد الصناعي، وهو نفس الأسرة الواسعة من مبادلات الحرارة يمكن أن تؤدي أدواراً مختلفة جداً، والمفتاح هو فهم نوع المبادلات الحرارية الأنسب للعمل كعامل مهرب، وهو أكثر ملاءمة لحامل، وكيفية تأثير التبريد والضغط والضغط والضغط ومتطلبات الخدمة على هذا الاختيار.

ويعتمد نظام التبريد على واجبين أساسيين لنقل الحرارة هما: التبخر والتثبيت. في مهرب، يمتص الثلاجة الحرارة والتغييرات من السائل إلى البخار. في مخزن، الثلاجة ترفض الحرارة والتغييرات من البخار إلى السائل. وفي حين أن هذه المهام تبدو بسيطة، فإن اختيار مبادلات الحرارة الصحيحة يمكن أن يؤثر تأثيراً كبيراً على الكفاءة، وعلى البصمات، وشحن المبردات، والصيانة، ومقاومة الضغط، والموثوقية الطويلة الأجل.

ولهذا السبب لا يعتمد المهندسون على تصميم عالمي واحد، فبمعنى ما إذا كان الواجب هو مبرد مدمج، ومصنع لتبريد الأمونيا، ومضخة حرارية، وثغرة في عملية التضليل، أو نظام صناعي عالي الضغط، تصبح أنواع مختلفة من المبادلات أكثر جاذبية.BPHEمُبادِلات حرارةِ صفائحِ مُحَلَّقةِ، مُبَارَجَاتِ حرارةِ مُحَمَّلةِ، مُبادِل حرارةِ الصدرِ، ومُبادِلاتِ حرّةِ التَحَرُّبِ.

ما الذي يجعل مهرباً جيداً أو كوندنسر؟

وينبغي أن يوفر مبادلات الحرارة الصالحة للمبردات كفاءة عالية في نقل الحرارة عند فارق حرارة منخفض، وأن يشجع على الغليان المستقر، وأن يقلل إلى أدنى حد من تكلفة المبردات حيثما أمكن، وأن يحافظ على أداء يمكن الاعتماد عليه في إطار حمولة جزئية. وينبغي أن يرفض مبادلات الحرارة الحسنة بشكل فعال، وأن يتسامح مع الضغط المكثف المطلوب، وأن يظل موثوقا به خلال العمليات المستمرة.

أولويات الإجلاء

• نقل حراري فعال
• درجة حرارة منخفضة
• حجم المبردات في الاتفاق عند الحاجة
• العمليات المستقرة في الـ دي إكس أو فيضانات
• عودة النفط الجيدة وتوزيع المبردات

الأولويات

• تكديس بخار فعال
• مقاومة كافية للضغط
• تصريف السائل الموثوق به والأداء الفرعي
• القدرة على تقديم الخدمات على المدى الطويل
• التوافق مع مياه التبريد، والجليكول، أو سوائل العمليات

مهرب من الخدمة

ويمتص المبرد الحرارة من الماء، والجلكول، والرنين، والهواء، أو سائل التمرين، والتبخر. هذا الواجب يُفضّل تصميمات المُبادِل مع مُعامِلات نقل الحرارة العالية والأداء الحراري المُتَصَدِّد.

المكثفات

الثلاجة ترفض الحرارة لتبريد الماء أو الهواء أو حلقة أخرى من العمليات و المكونات وكثيرا ما يعطي هذا الواجب الأولوية لقوة الضغط، والاستقرار الحراري، وإزالة القيود التي يمكن الاعتماد عليها.

هل يمكن لـ "النوع نفسه من مبادلات الحرارة" أن يستعمل للكلاهما؟

في العديد من الحالات، نعم. ويمكن أن تكون عدة أنواع من المبادلات الحرارية إما مهرباً أو مكثفاً. غير أن ذلك لا يعني أن نفس البناء الدقيق هو دائماً أفضل من حيث الواجبين. وقد يتغير نمط الطوابق، وقنوات الهندسة، وتصميم الضغط، والمواد، وتوافق المبردات، وفلسفة الصيانة تغيرا كبيرا بين خدمات التبخر والمكثفات.

فعلى سبيل المثال، قد يبدو مضخة مضخة حرارية مثبتة حرارة بالطبقات المُحمَّلة، مُشابهة لمُبيد حرارة الطبق المُتَبَق، ولكن ظروف التصميم، والتوزيع المطلوب للمبردات، وقد تختلف حدود الضغط. وينطبق نفس المبدأ على مبادلات حرارة الصفائح شبه المغلفة من أجل الأمونيا، ومبادلات حرارة اللوحة كاملة، ونظم تبريد القصف والتبريد.

بورصة قذيفة مزيفة (BPHE)

مُبادِل حرارةِ الطبقِ المُشَدَّلِ هو واحد من أكثر أنواع المُبادِلِة استخداماً في نظم التبريدِ المُتَصَدِّدةِ، مضخات الحرارة، المبردات، المبردات، الحزمة HVAC وحدات، نظراً لتصميمها المختلط للطبقات واضطراباتها العالية جداً، يمكنها أن تحقق أداء حراري ممتازاً مع بصمة صغيرة، وهذا يجعلها جذابة بشكل خاص حيث يُعتبر كلفة الفضاء والمبردات.

كـ مُـُـنـَـتـَـقِـة

A BPHE ويُستخدم المبردات عادة في أجهزة التبريد المدمجة، ومضخات الحرارة القابلة للتجدد، ومزلاجات التبريد، ويمكن أن تعمل في التوسع المباشر أو فيضانات حسب مفهوم التصميم، وبالنسبة للسوائل النظيفة وتوزيع المبردات الخاضعة للمراقبة السليمة، فإن مبردات الطبق يقدم كفاءة عالية، ونهجاً لدرجات الحرارة، وحجماً متداخلاً.

• ممتاز للمبردات المدمجة والمضخات الحرارية
• معامل نقل حراري مرتفع جداً
• انخفاض الحجم الداخلي يمكن أن يساعد على تخفيض شحنة التبريد
• مشترك مع الثلاجات مثل R410A و R32 و R134a و CO₂ في تصميمات مختارة

كـ "كوندينسر"

A BPHE كما أن المكثفات شائعة في النظم الصغيرة والمتوسطة حيث تكون ماء التبريد أو غليكول بدلا من الهواء المحيط، وفي مكثفات الماء، كثيرا ما يتم اختيار تصميمات اللوحات المزودة بالبرازوت من أجل البصمة المدمجة والكفاءة الحرارية القوية.

• حل المكثفات المزودة بالماء
• الرفض الجيد للحرارة في نظام HVAC ونظم مضخات الحرارة
• مناسبة للمعدات المحزمة التي يكون فيها الفضاء محدودا

مُبادِل حرارة اللوحات شبه المُغلفة (شبه مُحَلَّبة)

ويكتسي مبادلات الحرارة شبه المغلفة أهمية خاصة في تطبيقات التبريد باستخدام الأمونيا (NH₃) أو غيرها من السوائل التي ينبغي فيها التقليل إلى أدنى حد من التعرض للغاز من جانب واحد. وفي هذا التصميم، تكون اللوحات المتاخمة ليزراً محشوراً في قوس على جانب واحد بينما لا يزال الجانب الآخر ملوثاً بالغاز وصالحاً للخدمة. وهذا يخلق توازنا عمليا بين أمن التسرب والقابلية للاستمرار.

كـ مُـُـنـَـتـَـقِـة

ويُستخدم على نطاق واسع في نظم التبريد الصناعية، والمخازن الباردة، ونباتات الأغذية، وتبريد العمليات. وهو مناسب تماماً لواجب التبريد لأنه يجمع بين نقل حراري قوي مع تحسين الختم الجانبي من الثلاجات بالمقارنة مع مبادل حرارة باللوحات التقليدية المهتزة.

• مناسب جداً لنباتات التبريد الأمونيا
• فيضان أو إعادة إحياء واجب التبريد
• بديل عن وحدات أكثر حزماً في بعض النظم
• ولا يزال أحد الجانبين مفتوحا للتفتيش والصيانة

كـ "كوندينسر"

ويمكن أيضاً لأسرة الصرف نفسها أن تعمل بفعالية كضمان للامونيا أو تحلية، لا سيما في سماء التبريد الصناعي حيث يلزم الدمج والقدرة على الخدمة. وبالمقارنة مع تصميمات الصهاريج والغطاء، يمكن لمكثفات الصفائح شبه المغلفة أن تقدم في كثير من الأحيان درجات حرارة أقل في النهج وبصمات أقل في التركيب.

• مستعملة لواجب الامونيا
• الاتفاق والكفاءة فيما يتعلق بحزم التبريد الصناعية
• خيار جيد حيث لا يزال الوصول إلى الصيانة مهماً

مبادلات البطاقة الممتلئة بالكامل

ويقضي مُبادِل حرارة كامل باللوحة على البطاطا الغازية من حزمة نقل الحرارة الرئيسية، وهو مُصمَّم لزيادة درجة الحرارة أو الضغط أو الظروف الكيميائية. وتشمل هذه الفئة عدة تشكيلات مغلفة تستخدم في جميع قطاعات التبريد والمواد الكيميائية واسترداد الطاقة وصناعات التصنيع. وعندما يصبح خطر الغاز، وشدة الضغط، أو التوافق في وسائط الإعلام أمراً بالغ الأهمية، يصبح البناء الكامل المبلّغ جذاباً للغاية.

كـ مُـُـنـَـتـَـقِـة

ويمكن استخدام مفاصل كامل للطبقات في نظم ذات وسائط إعلامية عدوانية، أو ضغط مرتفع، أو شروط صارمة لمراقبة التسرب. وفي مجال التبريد وتبريد العمليات، كثيرا ما يُختار عندما يكون المبادِل مُستحبا، ولكن التصميم التقليدي المُغَطَّر غير مقبول.

• مفيد للثلاجات أو وسائط الإعلام ذات الوجهة العملية
• خيار قوي حيث يفضل التخلص من الغازات
• بديل ذو أداء عال لواجبات صناعية مختارة

كـ "كوندينسر"

ويعد مقطورة مبادلات حرارة باللوحات كاملة ذات قيمة خاصة في خدمات التكثيف الصناعي العالية الضغط أو التي تتطلبها. وفي النظم الحديثة التي تنطوي على مبردات ضغط أعلى أو على تكامل عملية صعبة، يمكن لتصميمات لوحات معبأة أن تجمع بين الهندسة المدمجة وبين السلامة الميكانيكية القوية.

• مناسبة لتطبيقات التكثيف العالية الضغط
• المؤثرة التي تكون فيها موثوقية الختم الطويلة الأجل حرجة
• غالبا ما يتم اختيارها في نظم الطاقة والكيميائية والعمليات الصناعية

Spiral heat exchanger (SPHE)

مُبادِل الحرارةِ الدائريةِ مختلف جداً مِنْ الطبقِ والإطارِ أَو التصميماتِ المُتَبَقَّةِ. ومن المعروف أن مناولة اللف أو النسيج أو الألياف أو السوائل المتسخة على نحو أكثر فعالية لأن تدفقها الروحي من القناة الواحدة يمكن أن يخلق أثراً في تذوق النفس. This makes SPHE attractive in process sectors where conventional narrow channels may foul too quickly.

كـ مُـُـنـَـتـَـقِـة

مفاصل حرارة دائرية ليس خياراً غير مقصود للحزمة الرئيسية HVAC ولكن يمكن أن يكون التبريد ذا أهمية كبيرة في تطبيقات العمليات التي ينطوي فيها جانب واحد من الواجب على سائل قذر أو سائل متسخ، وفي هذه الحالات، قد تفوق القدرة على التغاضي عن المجاري الملوثة مزايا التضاؤ التي تنطوي عليها أنواع أخرى من المبادلات.

• مستعملة حيث واحد أو كلاهما السوائل معرضة للضغط
• قابلة للتقدير في الدهون، أو المياه المستعملة، أو حلقات العمليات الملوثة
• :: يمكن أن تدعم المهام التأهّدية في النظم الصناعية المتخصصة

كـ "كوندينسر"

ويمكن أيضا استخدام جهاز استشعار دوامة عندما يكون لتدفق التبريد المتوسط أو العمليات إمكانيات محفزة. وعلى الرغم من أنه أقل شيوعاً من القصف والتبريد في مواقد التبريد القياسية، فإنه يصبح جذاباً عندما تكون القدرة على الصمود والمقاومة لعرقلة الإنتاج أكثر أهمية من مجرد التوحيد.

• يعمل بشكل جيد مع وسائل التبريد القذرة
• مناسبة لمنظمي العمليات الذين يعانون من القلق
• يُفضّل أن يضيف السلوك المضاد للضغط قيمة دورة الحياة الحقيقية

مقايضة شلالات وزجاجات (STHE)

ولا يزال متبادل الدفاعات والحرارة واحدا من أكثر الحلول التقليدية قبولا على نطاق واسع لكل من خدمات التبخر والمكثفات. وهي مألوفة ميكانيكيا، ومتاحة في أحجام ومواد كثيرة، ومنشأة بشكل جيد في التبريد الصناعي، والتبريد البحري، ومصانع العمليات، ونظم التبريد المحتوية على الماء.

كـ مُـُـنـَـتـَـقِـة

وتُستخدم مفاصل القصف والتبريد في نظم أكبر، بما في ذلك المبردات المغمورة بالفيضانات من أجل المبردات والتبريد الصناعي. ويمكنها أن توفر أداء مستقرا، وقوية ميكانيكية قوية، وقدرة كبيرة على أداء المهام، لا سيما عندما يقلل حجم النظام من أهمية البصمة المدمجة.

• مشتركة في المبردات الكبيرة والنباتات الصناعية
• مناسبة لتشكيلات التبريد المغمورة بالفيضانات
• ميكانيكية قوية ومألوفة لدى العديد من المشغلين

كـ "كوندينسر"

ويشكل نظام تبريد المدافع والزيوت أحد أكثر الترتيبات القائمة في هذه الصناعة. وفيما يتعلق بالنظم التي تُعمَّل المياه، لا يزال هذا النوع من المبادلات شائعاً لأنه يمكن أن يتعامل مع القدرة الكبيرة وطائفة واسعة من ظروف التشغيل.

• الحل الكلاسيكي للمكثفات التي تعمل بالماء
• مناسبة لنظم التبريد والعمليات ذات القدرات الكبيرة
• الإلمام الميكانيكي الجيد عبر الأسواق العالمية

أيّ مُبادِلات حرارة يمكن أن تستخدم كـ مُخلّفات و مُحدّثات؟

ويوجز الجدول الوارد أدناه كيفية استخدام الأسر الرئيسية التي تقوم بتبادل الحرارة بشكل شائع. وفي الممارسة العملية، لا يزال الاختيار النهائي يعتمد على التبريد، وفئة الضغط، ونظافة السوائل، والتوافق المادي، وتوقعات الصيانة، واقتصادات المشاريع.

كيف نختار مُبادِل النفاية الصحيحة لـ "إيفابورد" أو "كوندينسر"

ونادراً ما يكون الجواب الصحيح هو " الزرع أفضل " أو " الرصاص والتربة أكثر أماناً " . وينبغي أن يستند القرار الصحيح إلى ظروف المشروع الفعلية. وفي العديد من نظم التبريد الصناعية، يُختار النوع المثالي للمبادلات عن طريق تحقيق التوازن بين الأداء الحراري وبين الموثوقية وتكاليف دورة الحياة.

عوامل الاختيار الرئيسية

• Refrigerant: nh3, co2, hfcs, hfos, hydrocarbons, and process vapors all influence allowable construction and sealing strategy.
• مستوى الضغط: قد يدفع ضغط التشغيل العالي المشروع نحو بناء قذيفة مثبتة أو ملحمة أو ثقيلة المدخرات.
• تطهير السوائل: المياه القذرة، والحمأة، ومجاري الألياف، أو توسيع نطاق وسائل الإعلام في كثير من الأحيان لصالح التصميمات المفتوحة أو المضادة للضغط.
• القيود المفروضة على البصمات: كثيرا ما تستفيد المعدات المجهزة والتصميمات المزخرفة من تكنولوجيات اللوحات المدمجة.
• فلسفة الصيانة: بعض النباتات تقدر قيمة المبادلات المفقودة؛ ويحتاج آخرون إلى تفتيش كامل وإتاحة إمكانية للتنظيف الميكانيكي.
• اشتراط النهج الحراري: كثيرا ما تتجه درجات الحرارة إلى استخدام تكنولوجيات اللوحات بسبب ارتفاع كفاءة النقل الحراري.

خاتمة

وتغطي مبادلات الحرارة المستخدمة كمتهربين ومكثفات طيف تقني واسع النطاق. BPHE, semi-welded plate heat exchangers, full welded plate heat exchangers, spiral heat exchangers, and shell-and-tube heat exchangers can all be used in these duties, but not under the same assumptions. ولكل من هذه البلدان قوة حرارية خاصة به، وقدرات ضغط، وإثارة التسامح، ووصف الصيانة.

وبعبارة أخرى، فإن السؤال ليس مجرد ما إذا كان يمكن للمبادل أن يتصرف كمهرب أو مكثف. والسؤال الأفضل هو نوع مبادلات الحرارة الذي يخلق أفضل توازن في الكفاءة والموثوقية والقابلية للتنظيف وتكلفة دورة الحياة بالنسبة لنظام التبريد المحدد. هذا هو المكان الذي يؤدي فيه الاختيار الهندسي المناسب إلى الاختلاف.

وفيما يتعلق بالمشاريع التي تنطوي على التبريد، والمضخات الحرارية، وتبريد العمليات، أو واجبات التكثيف الصناعي، يمكن للمنشور HEXNOVAS أن يدعم اختيار المبادلات على أساس الواجب الحراري، ونوع التبريد، وظروف الضغط، ومتطلبات الصيانة.