دمای کاری لوله حرارتی به معنای دمای محصول کاری درون لوله است یا دمای ماده حرارتی در خارج از لوله؟
Thread Content
سؤال یک فرد تازهکار: در بسیاری از منابع، محدوده دمای کاری لولههای حرارتی با مواد مختلف ذکر شده است؛ به عنوان مثال، محدوده دمای کاری لولههای حرارتی مربوط به مذاب فولاد ۳۰ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد است. پس آیا این محدوده دما به معنای دمای معقولی است که ماده موجود در داخل لوله میتواند تحمل کند، یا به معنای دمای خود مایع حرارتی در خارج از لوله است؟ اگر مورد اول باشد، آیا میتوان با تغییر نسبت طول بخش گرمایشی و بخش تخلیه حرارت لوله حرارتی و همچنین ضریب انتقال حرارت، محدوده دمای گرمایش در خارج از بخش گرمایشی لوله حرارتی را تغییر داد؟ برای مثال، دمای کاری لوله حرارتی برای مذاب فولاد ۳۰ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد است؛ من میخواهم از آن برای انتقال حرارت در محیطهایی با دمای منبع حرارتی بسیار بالاتر از ۲۵۰ درجه سانتیگراد استفاده کنم. آیا میتوان بخش گرمایشی لوله حرارتی را بسیار کوتاه و بخش تخلیه حرارت را بسیار بلند در نظر گرفت تا لوله حرارتی برای دماهای بالاتر مناسب شود؟
سه سؤال: اولاً، دمای کاری لولههای حرارتی فولادی در محدوده ۳۰ تا ۲۵۰، به معنای دمای بخار درون لوله است؛ یعنی دمای محیط کاری ماده. کمترین مقدار این دما تحت تأثیر عملکرد راهاندازی لوله حرارتی قرار دارد، و برای مشخص کردن بیشترین مقدار آن، میتوان از فشار بخار اشباع در دمای بالاترین مقدار مربوطه (که بخار در آن حالت به حد حمل خود رسیده است) و همچنین استاندارد GB150 برای محاسبه تحمل فشار لوله استفاده کرد. در این فرآیند، باید به ضرایب جوشکاری، روشهای تولید، انبساط حرارتی و پایداری خطی نیز توجه کرد. دوم: روشی که در آن طول لولههای سمت سرد بسیار بیشتر از طول لولههای سمت گرم باشد، قابل قبول نیست؛ زیرا بخار موجود در سمت گرم ممکن است قبل از رسیدن به عمق سمت سرد، کاملاً متراکم شود و در نتیجه لولههای اضافی در سمت سرد بیفایده عمل کرده و هزینهها را افزایش دهند. در طراحی، سعی کنید جریان حرارتی در سمت گرم بیشتر از سمت سرد باشد. سوم: ضریب انتقال حرارت، مقداری است که از طریق آزمایشها به دست میآید و همچنین یک مقدار تجربی نیز محسوب میشود. هر شرکت فرمول خاص خود را برای محاسبه آن دارد و این مقدار به صورت دستی تغییر نمیدهد. علاوه بر این، ضریب انتقال حرارت دارای ویژگی چندوجهی است؛ مقاومت حرارتی، جریان جرمی، رسانایی حرارتی، محیطهای موجود در سمت حرارتی و غیره همگی تأثیر زیادی بر آن دارند و کنترل مقدار آن دشوار است. اگر دمای سمت گرم بیش از حد باشد و باعث شود دمای بخار درون لوله از مقدار مجاز فراتر رود، میتوان به قابلیت تنظیم جریان حرارتی لولههای حرارتی توجه کرد. ۱. در مناطق با دمای بالا، تعداد بالهها در هر واحد طول را کاهش داد تا سطح تبادل حرارت کمتر شده و در نتیجه جریان حرارتی نیز کاهش یابد؛ یا میتوان از لولههای ساده استفاده کرد. ۲. کوتاه کردن طول لوله در سمت گرم امکانپذیر است و باید نسبت طولهای سمتهای سرد و گرم با توجه به تجربه مورد بررسی قرار گیرد. ۳. افزایش نسبت قطر بلند لوله برای کاهش جریان حرارتی. ۴. کاهش مناسب سرعت جریان خارج از لولههای سمت گرم، بدون ایجاد رسوب گرد و غبار. ۵. در مناطق با دمای بالاتر، از تجهیزات مبادله حرارتی دیگر استفاده میشود. لولههای حرارتی محدودیتهایی دارند، اما کاربردی بسیار بالایی دارند؛ میتوانند به شکل انعطافپذیر، ایمن و کارآمد در حوزههای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. آیندهی بسیار روشنی در پیش دارند و منتظر توسعهی آنها توسط ماست.
یک مسئله دیگر نیز وجود دارد که همچنان مربوط به لولههای حرارتی فلزی است؛ اگر بخواهیم از آنها در شرایطی با دمای بالاتر در سمت گرم استفاده کنیم، آیا میتوانیم این کار را با افزایش توان جذب حرارت در بخش تقطیر انجام دهیم؟ مثلاً با کاهش دمای محیط خارجی لولههای حرارتی در بخش تقطیر، یا با افزایش مناسب نسبت طول سمتهای گرم و سرد، در صورتی که این کار برای لولههای حرارتی مجاز باشد
تا زمانی که به محدودیتهای مختلف لوله حرارتی نرسیده شود، از نظر تئوری امکانپذیر است؛ بهتر است خودتان محدودیتهای مختلف را محاسبه کنید