【سؤال وجواب، السؤال رقم 173】 10.10.2016
Thread Content
آخر تحرير لهذه التدوينة كان بواسطة liuquan1100 في تاريخ 2017-8-25 الساعة 22:29. 【سؤال وجواب، السؤال رقم 173】 بتاريخ 2016.10.10، ما هي المبادئ التي يتم اتباعها لتحديد ما إذا كان الوسط سيمر عبر الأنابيب الداخلية للمبادل الحراري أم عبر الغلاف الخارجي له؟ يمكن رؤية الإجابات المرجعية بعد الرد، ويكفي تحديد النقاط الرئيسية للحصول على الدرجة. الجواب: المسار الداخلي للأنابيب: 1. يُستخدم هذا المسار للمواد التي من السهل تراكم الرواسب فيها أو التي ليست نظيفة، وبالتالي يسهل تنظيفها. 2. يمر الوسط عالي الضغط عبر الأنابيب، مما يمنع تعرض الغلاف للضغط ويقلل من استهلاك معدن الغلاف. 3. يمر الوسط المسبب للتآكل عبر الأنبوب، لتجنب تآكل الغلاف والأنبوب في نفس الوقت. 4. تمر الوسائط السامة عبر الأنابيب لتجنب فرص التسرب. الجانب الخارجي: 1. يمر البخار المشبع عبر الجانب الخارجي، مما يسهل تصريف المكثفات ويجعله نظيفًا نسبيًا. 2. يمر السائل المبرد عبر الجانب الخارجي، ويمكن استخدام الغلاف لزيادة تأثير التبريد. 3. تمر السوائل ذات اللزوجة العالية أو التدفق المنخفض عبر الجانب الخارجي، حيث تساعد اللوحات المطوية على تحقيق التدفق المضطرب عند أعداد رينولدز منخفضة، مما يزيد من معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري. 4. عندما يكون الفرق في درجة حرارة التيارات الباردة والساخنة كبيرًا، فإن معامل التبادل الحراري في المسار الخارجي يكون كبيرًا، لأن درجة حرارة السطح تكون قريبة من الجانب ذو معامل نقل الحرارة الأكبر.
①يُفضل تمرير السوائل غير النقية والتي تميل إلى الترسب عبر الأنابيب، لأن تنظيفها يكون أسهل من الداخل； ②يفضل أن تمر السوائل المسببة للتآكل عبر مسار الأنابيب، حتى لا يتعرض كل من مجموعة الأنابيب والهيكل للتآكل في نفس الوقت ； ③يُفضل تمرير السائل ذو الضغط العالي عبر مسار الأنابيب، لتجنيب الغلاف تحمل الضغط ； ④يُفضل أن يمر البخار المشبع عبر المسار الخارجي، لأن معامل نقل الحرارة بسبب تكثيف البخار لا يعتمد على سرعة التدفق، كما أن السائل الناتج عن التكثيف يمكن التخلص منه بسهولة ； ⑤إذا كان الفرق في درجات حرارة السائلين كبيرًا، فعند اختيار مبادل حراري ذو لوح تثبيت ثابت، يُفضل أن يمر السائل ذو معامل نقل الحرارة الأكبر عبر المسار الخارجي للمبادل، وذلك لتقليل الإجهاد الحراري.
يعتمد اختيار ما إذا كانت الوسائط ستمر عبر مسار الأنابيب أو مسار الغلاف على الظروف المحددة، ويتم التقرير بناءً على مقارنة الوسائط؛ لكن يجب الالتزام بالمبادئ التالية: (1) تمرير الوسائط المسببة للتآكل عبر مسار الأنابيب، وذلك لتجنب تآكل مواد كل من مسار الأنابيب والغلاف. (2) تمر المواد السامة عبر مسار الأنابيب، مما يقلل من فرص التسرب. (3) يجب أن يمر السائل ذو التدفق المنخفض عبر مسار الأنابيب لاختيار سرعة تدفق مثالية، بينما يفضل أن يمر السائل ذو التدفق العالي عبر مسار الغلاف. (4) تمر السوائل ذات درجة الحرارة والضغط المرتفعين عبر المسار الداخلي للأنابيب، وبما أن قطر الأنابيب صغير، فيمكنها تحمل ضغوط أعلى. (5) تمر السوائل التي يسهل تكون الرواسب فيها عبر مسار الأنابيب في مبادلات الحرارة ذات اللوح الثابت واللوح العائم، بينما تمر عبر مسار الغلاف في مبادلات الحرارة ذات الأنابيب على شكل حرف U، مما يسهل عملية التنظيف وإزالة الرواسب ； في الخلاطات، عادةً ما يسري الماء المبرد داخل الأنابيب، بينما يسري السائل المراد تبريده داخل الغلاف. (6) تمر السوائل ذات اللزوجة العالية عبر المسار الخارجي، لأن مقطع التدفق واتجاهه في هذا المسار يتغيران باستمرار، مما يساعد على نقل الحرارة. (7) يؤثر اتجاه تدفق السائل أيضًا بشكل كبير على نقل الحرارة. ومن أجل الاستفادة القصوى من مبدأ التيار الحراري لنفس الوسط، بهدف رفع كفاءة نقل الحرارة وتقليل استهلاك الطاقة، فإنه سواء في المسار الداخلي للأنابيب أو في المسار الخارجي، عندما يتم تسخين السائل أو تبخيره، يجب أن يكون اتجاه التدفق من الأسفل إلى الأعلى ； عندما يتم تبريد السائل أو تكثيفه، يجب أن يكون اتجاه تدفقه من الأعلى إلى الأسفل.
يجب أن تمر الوسائط التي تحتوي على خصائص تآكلية أو سمية، أو التي تكون درجة حرارتها أو ضغطها مرتفعًا، بالإضافة إلى الوسائط التي يسهل ترسب الرواسب فيها، عبر الأنابيب
المسار الخارجي ذو اللزوجة العالية أو التدفق المنخفض
تمر الوسائط التي تسبب التكلس وغير النظيفة، والوسائط عالية الضغط، والوسائط المسببة للتآكل، والوسائط السامة عبر مسار الأنابيب. نظيف، لزوجته عالية، يشكل طبقة واقية
الغلاف ساخن والأنبوب بارد، الضغط العالي يرفع الضغط داخل الأنبوب ويخفضه في الغلاف، الأنابيب عرضة للتآكل بينما الغلاف مقاوم للتآكل