مزايا وعيوب مبادلات الحرارة من النوع اللوحي

Thread Content

١. الميزة الأولى: معامل نقل الحرارة المرتفع. من الناحية الهيكلية، فإن تصميم مبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي-الغلافي جيد من حيث المتانة، لكنه غير مثالي من ناحية نقل الحرارة، وذلك لوجود مسارات بديلة أثناء تدفق السائل داخل الغلاف، وهي مسارات تربط بين الألواح الفاصلة والغلاف، وبين الألواح الفاصلة وأنابيب التبادل الحراري، وبين مجموعة الأنابيب والغلاف. السائل الذي يمر عبر هذه المسارات الجانبية لا يشارك بشكل كافٍ في عملية تبادل الحرارة. أما مبدلات الحرارة ذات الألواح، فلا تحتوي على مسارات جانبية، ويمكن للتموجات الموجودة على الألواح أن تسبب تيارًا توربولوجيًا في السائل حتى عند سرعة تدفق منخفضة. لذلك، فإن مبادلات الحرارة من النوع اللوحي تتمتع بمعامل نقل حراري أعلى، وعادةً ما يكون ذلك 3 إلى 5 أضعاف معامل نقل الحرارة في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي. 2: مساحة الأرض المطلوبة صغيرة؛ فهيكل مبدلات الحرارة من النوع اللوحي مدمج، ومساحة التبادل الحراري لكل وحدة حجم تبلغ 2 إلى 5 أضعاف مساحة التبادل الحراري في مبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي. كما أنه لا يلزم تخصيص مساحة لإخراج مجموعات الأنابيب كما هو الحال في مبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي. لذلك، عند تحقيق نفس مهمة التبادل الحراري، فإن مساحة الأرض المطلوبة لمبدلات الحرارة من النوع اللوحي تكون حوالي 1/5 إلى 1/10 من مساحة الأرض المطلوبة لمبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي. ٣: الوزن المنخفض، فسمك ألواح مبادلات الحرارة من النوع اللوحي يتراوح بين ٠.٦ إلى ٠.٨ مم، بينما سمك أنابيب التبادل في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي يتراوح بين ٢.٠ إلى ٢.٥ مم ； هيكل مبدل الحرارة من النوع الغلافي أثقل بكثير من إطار مبدل الحرارة من النوع اللوحي. عند أداء نفس مهمة تبادل الحرارة، فإن المساحة المطلوبة لتبادل الحرارة في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي أصغر من تلك المطلوبة في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي. ٤: السعر المنخفض (مقارنة بأنواع أخرى من مبادلات الحرارة ذات نفس مساحة التبادل)، ففي حال استخدام نفس المواد، يكون تكلفة الإنتاج أقل بالتأكيد مقارنة بمبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي، وذلك لأن الإطار يحتاج إلى كمية أقل من المواد. 5: الفرق في درجة الحرارة عند الطرفين صغير جداً. في مبادلات الحرارة من النوع الأنبوبي، يتدفق السائل داخل الغلاف بشكل متقاطع مع سطح التبادل الحراري، كما يوجد تدفق جانبي أيضاً. أما في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي، فإن تدفق السوائل الباردة والساخنة يكون موازياً لسطح التبادل الحراري، دون وجود تدفق جانبي. وهذا يجعل الفرق في درجة الحرارة عند الطرفين في مبادلات الحرارة اللوحية صغيراً جداً؛ حيث يمكن أن يكون هذا الفرق أقل من 1 درجة مئوية في حالة تبادل الحرارة بين الماء والماء، بينما في مبادلات الحرارة الأنبوبية يكون الفرق حوالي 5 درجات مئوية. وهذا أمر مفيد جداً لاسترداد الطاقة الحرارية ذات الدرجة المنخفضة. ٦: معامل الأوساخ منخفض. يكون معامل الأوساخ في المبادلات الحرارية ذات الألواح أقل بكثير من معامل الأوساخ في المبادلات الحرارية ذات الأنابيب، والسبب في ذلك هو التيارات العنيفة للسائل، مما يجعل من الصعب تراكم الشوائب ； مساحة المنطقة غير الفعالة في ممرات بين الألواح صغيرة ； سطح تبادل الحرارة المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ناعم، ويحتوي على كمية قليلة من المواد المتراكمة الناتجة عن التآكل، كما أنه سهل التنظيف. ٧: تبادل الحرارة بين وسائط متعددة، إذا كان مبدأ التبادل الحراري على شكل لوحات مزودًا بحواجز وسطية، فيمكن للجهاز أن يقوم بتبادل الحرارة بين ثلاث وسائط أو أكثر. 8: سهولة التنظيف والصيانة: بعد إزالة لوحة الضغط في مبادل التبريد من النوع اللوحي، يمكن فك مجموعة الألواح وإزالتها لتنظيفها ميكانيكيًا. ٩: من السهل تغيير مساحة التبادل الحراري أو تركيبة المسارات، فمن خلال إضافة (أو إزالة) الصفائح، يمكن الوصول إلى المساحة المطلوبة للتبادل الحراري. (ثانياً) العيوب: 1: الضغط التشغيلي أقل من 2.5 ميجا باسكال. يعتمد مبدأ عمل مبادلات الحرارة من النوع اللوحي على استخدام وسائد ختم لضمان الإغلاق، وطول حواف الختم كبير، كما أن حالة الدعم في نقاط الختم عند الزوايا ضعيفة، مما يؤدي إلى عدم توفر قوة ضغط كافية على وسائد الختم. لذلك، فإن أقصى ضغط تشغيلي ممكن لمبادلات الحرارة من النوع اللوحي هو 2.5 ميجا باسكال فقط ； عندما تكون مساحة اللوح الواحد أكبر من 1 متر مربع، فإن الضغط التشغيلي له عادةً ما يكون أقل من 2.5 ميجا باسكال. 2: درجة الحرارة أثناء التشغيل تكون أقل من 200 درجة مئوية (بعد استخدام جهاز تخفيض درجة الحرارة). تعتمد درجة الحرارة المسموح بها لمبدلات الحرارة من النوع اللوحي على درجة الحرارة التي يمكن لوسادات الختم تحملها. عند استخدام وسائد مرنة من الكاوتشوك، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى للعمل 200 درجة مئوية ； عند استخدام وسادات الأسبستوس المضغوطة (Caf)، فإن أقصى درجة حرارة عمل تكون بين 250 و260 درجة مئوية. ٣: لا يُنصح باستخدامه لتبادل الحرارة مع المواد التي قد تسبب انسداد الممرات. فالممرات بين الألواح في مبادلات الحرارة من النوع اللوحي ضيقة جدًا، حيث تتراوح أبعادها عادة بين ٣ إلى ٥ مم. وعندما يحتوي مائع تبادل الحرارة على جزيئات صلبة كبيرة أو ألياف، فإن ذلك قد يؤدي إلى انسداد هذه الممرات. في مثل هذه الحالات لتبادل الحرارة، يجب التفكير في تركيب جهاز تصفية عند المدخل، أو استخدام نظام تبريد قابل لإعادة التدوير.