أشكال فشل مبدلات الحرارة

Thread Content

تشمل المكونات الرئيسية لمبدلات الحرارة من النوع الأنبوبي: الجسم الخارجي، الغطاء، مجموعة الأنابيب، لوح الأنابيب، ألواح توجيه التيار، الموصلات، الفلانشات ومشابك التمدد، وتشمل أشكال الفشل الرئيسية فشل مجموعة الأنابيب، فشل الاتصال بين الأنابيب ولوح الأنابيب، وفشل الجسم الخارجي. أولاً: فشل الأنابيب 1. فشل الأنابيب بسبب الاهتزازات: من أجل تحسين عملية نقل الحرارة في الطبقة الخارجية للأنابيب وتقليل تراكم الرواسب، يتم غالبًا استخدام طريقة رفع سرعة تدفق السائل في تلك الطبقة. ومع ذلك، فإن زيادة سرعة تدفق السائل في المسار الخارجي غالبًا ما يؤدي إلى حدوث اهتزازات في مجموعة الأنابيب، مما يسبب تلف الأنابيب نتيجة الاصطدامات، أو تمزق الأنابيب عند أجهزة توجيه التيار، بالإضافة إلى فشل الأنابيب بسبب التعب. 2. تآكل الأنابيب وفشلها بسبب الاحتكاك: ينتج معظم فشل المبادلات الحرارية عن التآكل. أكثر الأجزاء تعرضًا للتآكل هي أنابيب التبادل الحراري، يليها لوحات الأنابيب، ثم أغلفة المبادل الحراري، وأخيرًا الأنابيب ذات القطر الصغير. الأسباب الرئيسية لتآكل الأنابيب وفشلها بسبب الاحتكاك هي: التآكل الناتج عن الأوساخ، والتآكل الناتج عن المواد الموجودة داخل الأنبوب، والتآكل الناتج عن سرعة تدفق السائل العالية، بالإضافة إلى التآكل الكهربائي والتآكل الناتج عن وجود فجوات في نهايات الأنابيب. ٣. انخفاض قدرة نقل الحرارة: أثناء تشغيل جهاز تبادل الحرارة، يؤدي ارتفاع صلابة المادة العاملة، أو وجود جسيمات أو مواد معلقة في السائل، بالإضافة إلى وجود الطحالب والبكتيريا والطين في مياه التبريد، إلى تراكم الرواسب بشكل كبير على الجدران الداخلية والخارجية لأنابيب الجهاز. مع زيادة سمك طبقة الأوساخ، يزداد مقاومة نقل الحرارة بسرعة، وفي الحالات الشديدة قد تؤدي الأوساخ إلى انسداد مسارات تدفق المادة العاملة، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في قدرة التبادل الحراري. ٤. تسرب الأنابيب: في حالات تآكل وسط التبادل الحراري، أو التآكل الناتج عن الإجهاد، أو التآكل الناتج عن الفجوات، أو الاصطدامات أو الاحتكاك، قد تظهر شقوق دقيقة على سطح الأنابيب. وإذا كان هناك إجهاد شديد أو إجهاد متغير، فإن هذه الشقوق ستتوسع بسرعة مما يؤدي إلى حدوث تسرب. ثانيًا: فشل الربط بين الأنابيب ولوحة الأنابيب. وبناءً على ظروف استخدام جهاز التبادل الحراري، يمكن تقسيم أشكال وصلات الربط بين الأنابيب ولوحة الأنابيب إلى ثلاثة أنواع: اللحام، والربط بالتمدد، والجمع بين اللحام والربط بالتمدد. تختلف أشكال الموصلات، وبالتالي تختلف طرق فشلها. ١. المشاكل الرئيسية أثناء اللحام هي: ظهور عيوب في اللحام مثل الاختراق أو عدم الالتصاق الكامل ； يؤدي الإجهاد الحراري الناتج عن نقاط اللحام إلى التآكل الناتج عن الإجهاد ； قد يؤدي وجود فجوة بين الأنابيب وثقوب لوح الأنابيب إلى تآكل الفجوات ； عند لحام المواد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، يؤدي التغيير في التركيب الميكروسكوبي في المنطقة المتأثرة بالحرارة إلى انخفاض حاد في مقاومتها للتآكل. 2. بالنسبة لوصلات الضغط، يوجد إجهاد متبقي أثناء عملية الضغط، وقد تفشل الوصلة بسرعة بسبب التآكل الناتج عن الإجهاد في درجات الحرارة والظروف الكيميائية المناسبة لحدوث ذلك ； "قوة المقاومة للانفصال في الوصلات بالضغط منخفضة، خاصة عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 300 درجة، حيث يؤدي الانزلاق الحراري للمادة إلى اختفاء الإجهادات المتبقية نتيجة الضغط تدريجيًا، مما يجعل من الصعب ضمان موثوقية الوصلة. 3. يوفر اللحام بالضغط واللحام الحراري تكاملاً لمزايا كل منهما، حيث يتمتع بمقاومة للصدمات الحرارية المتكررة والتآكل الحراري، بالإضافة إلى تحسين مقاومة المفصل للتعب والقضاء على التآكل الناتج عن الفجوات. لكن، يتطلب الاستخدام المشترك لللحام بالضغط مع اللحام الحراري مستوى عالٍ من المهارة، ويُستخدم عادة في الظروف التشغيلية الصعبة. ثالثًا: فشل الغلاف. يكون البيئة التشغيلية للغلاف مشابهة إلى حد كبير لتلك الموجودة في الأنابيب، ولذلك فإن أشكال فشل الغلاف تشمل التآكل (بما في ذلك التآكل الناتج عن المواد الكيميائية والتآكل الناتج عن الضغوط)، والتسرب، والانفجار، وغيرها.