مقارنة مبادلات الحرارة ذات الألواح مع مبادلات الحرارة ذات الأنابيب والغلاف

Thread Content

1. معامل نقل الحرارة مرتفع لأن الألواح المموجة المختلفة موضوعة بشكل معكوس على بعضها، مما يخلق مسارات تدفق معقدة، ويؤدي ذلك إلى تدفق السائل في هذه المسارات بشكل دوراني ثلاثي الأبعاد، وبالتالي يمكن أن ينشأ تيار مضطرب عند قيم منخفضة لعدد رينولدز (عادةً Re=50~200)، ولذلك فإن معامل نقل الحرارة مرتفع، ويُعتقد عمومًا أنه يبلغ 3 إلى 5 أضعاف معامل نقل الحرارة في الأنابيب ذات الغلاف. 　　2. الفرق في درجة الحرارة المتوسطة اللوغاريتمية كبير، بينما الفرق في درجة الحرارة عند الطرفين صغير. في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي، يتدفق كل من السائلين في المسار الداخلي للأنابيب والمسار الخارجي للغلاف، وبشكل عام فإن التدفق يكون متعاكسًا، وبالتالي فإن معامل تصحيح الفرق في درجة الحرارة المتوسطة اللوغاريتمية يكون صغيرًا. أما في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي، فإن التدفق يكون إما متوازيًا أو معاكسًا، وعادةً ما يكون معامل التصحيح حوالي 0.95. بالإضافة إلى ذلك، فإن تدفق السائلين البارد والساخن في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي يكون موازيًا لسطح التبادل الحراري، دون وجود تدفق جانبي، ولذلك فإن الفرق في درجة الحرارة عند الطرفين في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي يكون صغيرًا، ويمكن أن يكون أقل من 1 درجة مئوية في حالة تبادل الحرارة مع الماء، بينما في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي، يكون الفرق عادةً حوالي 5 درجات مئوية. 　　٣. مساحة الأرض المطلوبة صغيرة: يتميز مبدأ التبادل الحراري بالألواح بتصميمه المدمج، حيث تكون مساحة التبادل الحراري في وحدة الحجم أكبر بمقدار ٢ إلى ٥ أضعاف من تلك الموجودة في أجهزة التبادل الحراري من النوع الأنبوبي. كما أنه لا حاجة إلى تخصيص مساحة لإزالة الأنابيب من أجل الصيانة، ولذلك، فإن مساحة الأرض المطلوبة لتحقيق نفس كمية التبادل الحراري تكون حوالي ١/٥ إلى ١/٨ من مساحة الأرض المطلوبة لأجهزة التبادل الحراري من النوع الأنبوبي.

٤. من السهل تغيير مساحة التبادل الحراري أو ترتيب الأنابيب؛ فمن خلال إضافة أو إزالة بعض الألواح، يمكن زيادة أو تقليل مساحة التبادل الحراري ； يمكن تحقيق تركيبة العملية المطلوبة عن طريق تغيير ترتيب الألواح أو استبدال بعضها، مما يسمح بالتكيف مع ظروف التبادل الحراري الجديدة، بينما من المستحيل تقريبًا زيادة مساحة التبادل الحراري في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي-الغلافي. 　　5. الوزن الخفيف: سمك ألواح مبدلات الحرارة من النوع اللوحي يتراوح بين 0.4 و0.8 مم فقط، بينما يتراوح سمك أنابيب التبادل الحراري في مبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي بين 2.0 و2.5 مم. كما أن هيكل مبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي أثقل بكثير من هيكل مبدلات الحرارة من النوع اللوحي، حيث يكون وزن مبدلات الحرارة من النوع اللوحي عادةً حوالي خمسة أضعاف وزن مبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي. 　　6. السعر المنخفض: باستخدام نفس المواد وفي نفس مساحة التبادل الحراري، يكون سعر مبادلات الحرارة من النوع اللوحي أقل بنسبة 40% إلى 60% مقارنة بمبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي.
7. سهولة التصنيع: تُصنع ألواح نقل الحرارة في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي عن طريق الضغط، مما يجعلها قابلة للتصنيع بكميات كبيرة، بينما يتم تصنيع مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي عادةً يدويًا. 　　8. سهولة التنظيف: يكفي في مبادلات الحرارة ذات الإطار والألواح أن يتم فك البراغي المثبتة لفك مجموعة الألواح، ثم إزالتها لتنظيفها ميكانيكيًا، وهو أمر مريح للغاية لعمليات تبادل الحرارة التي تتطلب تنظيفًا متكررًا. 　　9. فقدان الحرارة منخفض: في مبادلات التبريد من النوع اللوحي، يكون الجزء الخارجي للوحات نقل الحرارة هو الوحيد المعرض للهواء، ولذلك يمكن تجاهل فقدان الحرارة، كما أنه لا حاجة إلى تدابير عزل حراري. أما مبادلات الحرارة من النوع الغلافي، فإنها تتسبب في خسائر حرارية كبيرة، لذا يلزم وجود طبقة عازلة. 　　10. السعة أقل، حيث تبلغ نسبتها 10% إلى 20% من سعة مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي المغلف.
11. فقدان الضغط لكل وحدة طول كبير، وذلك بسبب صغر المسافات بين أسطح نقل الحرارة، بالإضافة إلى وجود تفاوتات في سطوح نقل الحرارة، مما يؤدي إلى فقدان ضغط أكبر مقارنة بالأنابيب الناعمة التقليدية. 　　12. من الصعب تراكم الرواسب: نظرًا للتيارات الداخلية القوية، فإن من الصعب تراكم الرواسب، ومعامل تراكم الرواسب فيه يبلغ فقط 1/3 إلى 1/10 من معامل التراكم في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي.
13. يجب ألا يكون الضغط التشغيلي مرتفعًا جدًا، كما يجب ألا تكون درجة حرارة السائل مرتفعة جدًا، وإلا قد يحدث تسرب. تستخدم مبادلات الحرارة من النوع اللوحي وسائد ختم للحفاظ على الختم، ويجب ألا يتجاوز الضغط التشغيلي عادةً 2.5 ميجا باسكال، كما يجب أن تكون درجة حرارة السائل أقل من 250 درجة مئوية، وإلا قد يحدث تسرب. 　　14. يسهل انسداده: نظرًا لأن الممرات بين الألواح ضيقة جدًا، حيث تبلغ عرضها عادةً من 2 إلى 5 مم فقط، فإن وجود جزيئات أو ألياف كبيرة في وسط التبادل الحراري يؤدي إلى انسداد هذه الممرات بسهولة. 　　تم تجميع المحتوى أعلاه استنادًا إلى المشكلات التي يواجهها الطلاب في عملهم الفعلي، وذلك للرجوع إليه. في حال وجود أي مشكلات، يرجى التواصل في الوقت المناسب لتقديم التصحيحات.