التطبيقات الصناعية
R718 نظم التبريد في المياه: تصميم المنظور الهندسي وبورصات المياه
تعلم كيف الماءR718)يعمل التبريد في ظل ظروف فراغ عميقة وسبب قيام مبادلات حرارة الطبق بدور حاسم في نظم التبريد المكنسة. HEXNOVAS توفير حلول متقدمة لمبادلات الحرارة الصناعية لتطبيقات التبريد المستدامة، بما في ذلك CO2 التبريد على أساس الماء
Original: ENGLISH HEXNOVAS المادة
R718 نظم التبريد في المياه: تصميم المنظور الهندسي وبورصات المياه
R718 نظم التبريد في المياه: تصميم المنظور الهندسي وبورصات المياه
وتمر صناعة التبريد بتحول هيكلي حيث تعجل الأنظمة البيئية بالتخلص التدريجي من المبردات ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي. ويتمثل أحد المفاهيم التي أُعيد ظهورها مؤخراً في المناقشات الهندسية في استخدام المياه (R718) كمبرد. وعندما تعمل المياه في ظل ظروف فراغ عميقة، فإنها يمكن أن تعمل كسائل عمل مستدام لنظم التبريد.
وبالنسبة للمهندسين العاملين في نظم التبريد الصناعية، فإن اعتماد R718 يستحدث مجموعة جديدة من الاعتبارات التقنية - لا سيما فيما يتعلق بتصميم أجهزة تكديس عالية الكفاءة ومبادلات حرارة الطبق.
لماذا الماء (R718) يجذب الانتباه مرة أخرى
ومن بين جميع المبردات المتاحة حالياً، توجد في المياه أكثر الملامح البيئية ملاءمة. وله قدرة على استنفاد الأوزون الصفري، وإمكانية الاحترار العالمي الصفري، مما يجعله ممتثلاً تماماً للأنظمة المناخية الطويلة الأجل.
وبالإضافة إلى المزايا البيئية، فإن المياه لها أيضا خصائص دينامية حرارية ممتازة. وترتفع حرارة التبخير فيها بدرجة كبيرة عن معظم الثلاجات الاصطناعية، مما يعني أن تدفقاً جماعياً صغيراً نسبياً يمكن أن ينقل طاقة حرارية كبيرة.
- 100 mbar → درجة الحرارة المغلية ≈ 46°C
- 50 ميلاً مربعاً ⁇ تغلي درجة الحرارة تسارع إلى 33 درجة مئوية
- 20 ميلاً مربعاً ⁇ تغلي درجة الحرارة تسارع 18 درجة مئوية
فهم دورة تبريد R718
وعلى الرغم من أن سائل العمل مختلف، فإن الدورة الدينامية الحرارية لنظام R718 لا تزال متشابهة من الناحية المفاهيمية مع التبريد التقليدي للقمع.
داخل المبرد، يبخر الماء تحت الفراغ العميق ويمتص الحرارة من حمولة التبريد. ويجب بعد ذلك الضغط على البخار الذي ينتج عن انخفاض الضغط - الذي عادة ما يكون حاملا في الطاردات المركزية عالية السرعة - لرفع درجة حرارة التشبع.
ثم يدخل البخار إلى المخزن حيث يتم رفض الحرارة إلى حلقة مياه التبريد. وبعد التكثيف، تعود المياه السائلة إلى المبرد وتكمل دورة التبريد.
وفي معدات التبريد المدمجة، كثيراً ما تنفذ عمليات التكثيف هذه باستخدام مبادلات حرارة باللوحات النحاسية التي توفر كفاءة عالية جداً في نقل الحرارة في بصمة صغيرة.
التحدي الهندسي الحقيقي: عملية الإنقاذ العميق
وخلافاً لنظم التبريد التقليدية التي تعمل فوق ضغط الغلاف الجوي، فإن نظم R718 عادة ما تتراوح بين 20 و100 ميلبر من الضغط المطلق.
- كثافة بخار منخفضة جداً تتطلب ضغطاً كبيراً
- الحفاظ على التشدد في الفراغ على المدى الطويل
- منع وقوع الغازات غير القابلة للتكثيف
- التكثيف المستقر في ظروف ضغط منخفضة
الآثار المترتبة على مقايضة النفاية
When plate heat exchangers are used as condensers in R718 systems, they operate under highly asymmetric conditions. قد يكون جانب البخار تحت فراغ عميق، في حين أن حلقة المياه التبريدية تعمل في عدة حانات.
وفي ظل هذه الظروف، يصبح الوضع الميكانيكي لحزمة الصحون أمراً بالغ الأهمية. وحتى التشوه الهيكلي الصغير يمكن أن يقيد قنوات التكثيف، ويزيد من انخفاض الضغط، ويزعج نظم التدفق من مرحلتين.
ولهذا السبب، كثيراً ما تُفضَّل مبادلات حرارة اللوحات الغازية المصممة تصميماً سليماً في منشآت صناعية كبيرة تُشترط فيها القدرة الهيكلية على الصمود والاستمرارية.
وبالإضافة إلى ذلك، تتسم نظم التبريد بالثغرات بالحساسية الشديدة إزاء الغازات غير القابلة للتكثيف. وإذا دخل الهواء إلى النظام، فإنه يميل إلى التراكم في الحاوية وخلق حاجز انتشاري يوقف أداء نقل الحرارة.
تطبيقات المستقبل R718 التبريد
وعلى الرغم من أن نظم تبريد المياه لا تزال آخذة في الظهور، فإنها تُنظر بصورة متزايدة في تطبيقات حساسة بيئياً مثل التبريد في مراكز البيانات، وتبريد العمليات الصناعية، ونظم التبريد المستدامة.
وعلى وجه الخصوص، تطبيقات التبريد ذات الضغط العالي مثل CO₂ وتبين نظم التبريد كيف تؤدي هندسة مبادلات الحرارة دورا حاسما في التمكين من تكنولوجيات التبريد الجديدة.
تحميل كتيب هندسة " HEXNOVAS " لتطبيقات مبادلات الحرارة العالية الضغط.