اگر انتقال‌کننده حرارت نشت کرد چه کنیم؟ این متن دلایل نشت و راهکارهای مقابله با آن را برای شما توضیح می‌دهد

Thread Content

نشت در اختلاط‌کننده‌های حرارتی اغلب منجر به توقف کل دستگاه می‌شود؛ این امر نه تنها بر کارایی اقتصادی تولید تأثیر می‌گذارد، بلکه اغلب به طور مستقیم سلامت عملکرد موتور اصلی یا سایر تجهیزات را نیز تهدید کرده و حتی می‌تواند باعث خسارات جدی به تجهیزات شود. معرفی اختزال‌کننده‌های لوله‌ای: اختزال‌کننده‌های لوله‌ای، رایج‌ترین نوع تجهیزات اختزال در حال حاضر هستند. در مقایسه با چند نوع دیگر از انتقال‌کننده‌های حرارتی دیواره‌ای، سطح انتقال حرارتی که یک واحد حجمی از این دستگاه می‌تواند فراهم کند، بسیار بیشتر است و کارایی انتقال حرارت نیز بهتر است. عوض‌کننده حرارتی لوله‌ای از لوله‌ها، صفحات لوله، پلت‌های مختلط‌کننده، بدنه و درپوش‌های انتهایی (جعبه لوله‌ها) تشکیل شده است. هنگام انتقال حرارت، یک سیال از طریق لوله‌های اتصال در درپوش وارد می‌شود، در داخل لوله‌ها جریان پیدا کرده و از طریق لوله خروجی در سمت دیگر درپوش خارج می‌شود؛ این روش را «مسیر لوله‌ای» می‌نامند ； سیال دیگر از یک لوله ورودی در بدنه وارد می‌شود و از لوله خروجی دیگری در بدنه خارج می‌گردد؛ این روند را «مسیر بدنه» می‌نامند. علل نشت در اختلاط‌کن‌های لوله‌ای: نشت در سیستم لوله‌های داخلی اختلاط‌کن‌های لوله‌ای عمدتاً به دو دسته نشت در خود لوله‌ها و نشت در اتصالات لوله‌ها تقسیم می‌شود. دلایل نشت در ورودی‌های لوله‌های اختلاف‌جوشی: ۱. تنش حرارتی بیش از حد؛ در هنگام کارکرد اختلاف‌جوشی‌های لوله‌ای، به دلیل تفاوت دمای سیالات سرد و گرم، دمای بدنه و دیواره لوله‌ها نیز متفاوت می‌شود. این تفاوت باعث انبساط حرارتی متفاوت قاب و لوله‌ها می‌شود؛ هنگامی که تفاوت دمایی بین آن‌ها زیاد باشد، ممکن است لوله‌ها خم شوند یا از جای خود در پلت فرم جدا شوند، و حتی کل تبادل‌کننده حرارت از بین برود. در این رابطه، باید تأثیر انبساط حرارتی را از نظر ساختاری در نظر گرفت و از روش‌های مختلف جبرانی استفاده کرد. در فرآیند راه‌اندازی و خاموش کردن، نرخ افزایش و کاهش دما در اختلاط‌کننده‌های حرارتی از محدوده مجاز فراتر می‌رود؛ این امر باعث ایجاد تنش‌های حرارتی زیادی بر روی لوله‌ها و صفحات لوله‌ها می‌شود. در نتیجه، جوش‌ها یا نقاط اتصال لوله‌ها و صفحات لوله‌ها آسیب می‌بینند و این امر منجر به نشت از دریچه‌ها می‌گردد. تغییر شکل صفحه لوله‌ها عمدتاً ناشی از تغییر شکل در حین فرآیند فرزکاری و همچنین تغییراتی است که در هنگام فرآیند فرزکاری رخ می‌دهد. لوله‌ها به صفحه لوله‌ها متصل هستند؛ بنابراین تغییر شکل صفحه لوله‌ها می‌تواند باعث نشت از انتهای لوله‌ها شود. روش بستن لوله به درستی انجام نشده است؛ معمولاً از سوزن‌های مخروطی برای جوشکاری و بستن لوله استفاده می‌شود. هنگام فرو کردن پیچ مخروطی، باید نیرو را متعادل نگه داشت ； نیروی ضربه بیش از حد است و باعث تغییر شکل سوراخ‌های لوله می‌شود؛ این امر بر اتصالات لوله‌های مجاور به صفحه لوله تأثیر گذاشته و منجر به خسارت و نشت جدید می‌گردد. در فرآیند جوشکاری، در صورتی که گرم‌کردن اولیه، محل و ابعاد لبه جوش مناسب نباشد، باعث آسیب به نقاط اتصال لوله‌ها به پلاتهای لوله‌ها می‌شود. استفاده از روش‌های دیگر برای مسدود کردن لوله، مانند مسدود کردن با فشار یا انفجار، در صورتی که به درستی انجام نشود، می‌تواند منجر به نشت از ورودی‌های مجاور لوله شود. بنابراین، باید از فرآیند سختگیرانه‌ی مسدودکردن لوله‌ها پیروی کرد. دلایل نشت در خود لوله‌های اختلاف‌دما: ۱. فرسایش ناشی از جریان: یکی از دلایل، زمانی است که سرعت جریان بخار بالا باشد و جریان بخار حاوی قطرات بزرگ آب باشد؛ در این صورت، دیواره خارجی لوله تحت فشار جریان دوفازی بخار و آب قرار گرفته، نازک می‌شود، دچار سوراخ شدن می‌گردد یا تحت فشار آب ورودی پاره می‌شود. دلیل دیگر، تأثیر مستقیم بخار یا مواد ضدآب است. به دلیل مواد نامناسب پانل‌های محافظتی و روش‌های نادرست متصل کردن آن‌ها. در حین کار خرد شده یا جدا می‌شود و از عملکرد محافظتی در برابر سیلاب باقی نمی‌ماند ； مساحت صفحه محافظ در برابر جریان، کافی نیست؛ قطرات آب همراه با جریان هوای سریع، به لوله‌های خارج از صفحه محافظ برخورد می‌کنند ； فاصله بین محفظه و مجموعه لوله‌ها بسیار کم است، که باعث می‌شود سرعت جریان بخار در ورودی بسیار بالا باشد. لرزش لوله‌ها: در شرایطی مانند دمای بسیار پایین آب تأمین‌کننده یا بار بیش از حد دستگاه، هنگامی که جریان و سرعت بخار بین لوله‌های خنک‌کننده بسیار فراتر از مقادیر طراحی باشد، مجموعه لوله‌هایی که دارای الاستیسیته هستند، تحت تأثیر نیروهای ناشی از تغییرات جریان مایع در سمت پوسته، دچار لرزش می‌شوند. هنگامی که فرکانس نیروهای محرکه با فرکانس لرزش طبیعی مجموعه لوله‌ها یا چندبرابر آن هماهنگ شود، باعث رزونانس در مجموعه لوله‌ها می‌شود؛ این امر منجر به افزایش دامنه لرزش‌ها می‌گردد و در نتیجه، نقاط اتصال لوله‌ها به صفحات مربوطه تحت فشارهای مکرر قرار گرفته و مجموعه لوله‌ها آسیب می‌بیند. خوردگی در انتهای ورودی لوله‌های تأمین آب: خسارت ناشی از خوردگی در انتهای لوله‌های ورودی تنها در احتراق‌کننده‌های فولاد کربنی رخ می‌دهد؛ این فرآیند، نتیجه ترکیبی از خوردگی و فرسایش است. مکانیسم آن اینگونه است که لایه اکسیدی که روی دیواره فلزی لوله تشکیل می‌شود، توسط جریان آب با سرعت بالا از بین می‌رود و فلز به طور مداوم از بین می‌رود. در نهایت منجر به پارگی لوله می‌شود. هنگامی که لوله‌های اختلاف فشاری از جنس مس هستند، لوله‌های مسی در این دستگاه‌ها اغلب به دلیل نشت شدید مجبور به تعویض می‌شوند. در محدوده pH ۸.۵ تا ۸.۸، نرخ خوردگی مس در کمترین حد خود قرار دارد. اما برای فولاد کربنی، مقدار pH باید حداقل ۹.۵ باشد. pH آب ورودی دیگ بخار بیش از حد بود که منجر به خوردگی لوله‌های مسی شد. ۵. مواد و فرآیندهای ساخت نامناسب: کیفیت مواد تشکیل‌دهنده لوله‌ها خوب نیست، ضخامت دیواره لوله‌ها یکنواخت نیست، لوله‌ها قبل از مونتاژ دارای نقص هستند، قسمت‌های پهن شده لوله‌ها بیش از حد پهن شده‌اند، و روی سطح خارجی لوله‌ها آثار آسیب ناشی از کشیدگی وجود دارد. در شرایط غیرعادی در اختلاط‌کننده‌ها، این موارد منجر به آسیب شدید لوله‌ها می‌شود. اقدامات لازم برای رفع نشت در اختلاط‌کن‌های لوله‌ای: اقدامات پس از وقوع نشت؛ هنگام وقوع نشت، فشار آب ورودی کاهش یافته و مقدار آب ورودی به دیگ کاهش می‌یابد. بنابراین، هنگام کشف نشت در سیستم لوله‌های اختلاط حرارتی، باید فوراً عملکرد آن را متوقف کرد تا تعداد لوله‌های آسیب‌دیده کاهش یافته و میزان خسارت نیز کمتر شود. هنگام توقف واحد، باید بررسی شود که آیا سیستم گرمایشی دارای نشت است یا خیر و راهی برای رفع آن یافت شود. در مورد نشت در ورودی‌ها، باید فلز جوش داده شده قبلی برداشته شده و سپس دوباره جوش داده شود؛ همچنین باید عملیات حرارتی مناسبی انجام شود تا تنش‌های حرارتی از بین بروند. در مورد نشت در خود لوله‌ها، ابتدا باید نوع و محل نشت مشخص شده و سپس روش مناسبی برای مسدود کردن لوله انتخاب گردد تا هر دو ورودی لوله مسدود شوند. صرف‌نظر از روش مسدودکردن لوله، برای تضمین کیفیت آن، قسمت انتهایی لوله باید به خوبی پردازش شود تا صفحه لوله و سوراخ‌های آن یکدست و تمیز باشند و سطح تماس خوبی با قطعه مسدودکننده داشته باشند. در صورت وجود ترک یا فرسایش در محل اتصال لوله به پلاته، باید مواد اصلی لوله و فلز جوش داده شده در انتها حذف شوند تا پرکننده با پلاته در تماس نزدیک قرار گیرد. اقدامات پیشگیرانه در برابر نشت در تبادل‌کننده‌های حرارتی ۱. اقدامات پیشگیرانه در برابر نشت در انتهای لوله‌ها: علاوه بر داشتن صفحات لوله‌ای با ضخامت کافی در فرآیند ساخت، تبادل‌کننده‌های حرارتی باید دارای فرآیندهای مناسبی برای فرزکاری سوراخ‌های لوله‌ها، لحیم‌کاری، اتصال لوله‌ها و جوشکاری نیز باشند. همچنین، در حین کارکرد، نرخ افزایش و کاهش دما در هنگام راه‌اندازی و خاموش کردن تبادل‌کننده حرارتی نباید از محدوده مشخص شده فراتر رود؛ در سمت آب نیز باید شیرهای ایمنی وجود داشته باشد تا از فشار بیش از حد جلوگیری شود. در فرآیندهای تعمیر و نگهداری نیز باید از روش‌های صحیح برای مسدود کردن لوله‌ها استفاده شود. ۲. اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از نشت در خود لوله‌ها، اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از فرسایش ناشی از شستشو، محدود کردن سرعت جریان بخار یا آب تخلیه در سمت پوسته، و جلوگیری از فراورش بخار در بخش‌های سردسازی ； بخار خروجی از بخش خنک‌سازی با بخار، باید دارای گرمای اضافی کافی باشد ； محکم بودن نصب صفحه مقاومت در برابر جریان، داشتن وسعت کافی و کیفیت خوب مواد ضروری است ； سطح آب در سمت پوسته را در حالت طبیعی نگه دارید؛ کارکرد با سطح آب پایین یا بدون آب ممنوع است. اقدامات پیشگیرانه برای لرزش لوله‌ها: نصب دریچه ایمنی در سمت بخار محفظه گرمایشی ； محدود کردن سرعت جریان بخار یا مواد ضدآب در سمت پوسته ； فاصله بین لوله‌ها باید به اندازه کافی زیاد باشد؛ این امر از یک سو سرعت جریان در سمت پوسته را کاهش می‌دهد و از سوی دیگر، احتمال برخورد و ساییدگی لوله‌ها با یکدیگر را کاهش می‌دهد: همچنین این امر طول بخش آزاد مجموعه لوله‌ها را محدود می‌کند. اقدامات پیشگیرانه در برابر خوردگی در ورودی لوله‌های تأمین آب: سرعت جریان مایع در داخل لوله، نه تنها بر مقدار ضریب انتقال حرارت همرفتی تأثیر می‌گذارد، بلکه بر مقاومت حرارتی ناشی از آلودگی‌ها نیز تأثیر گذاشته و در نتیجه بر مقدار کلی ضریب انتقال حرارت تأثیر می‌گذارد. انتخاب سرعت جریان مناسب بسیار مهم است. محدود کردن سرعت جریان آب ورودی، غیرفعال کردن یکی از رآکتورهای تبادل حرارت، یا وجود تعداد زیادی لوله مسدود در رآکتورها، همگی باعث افزایش قابل توجه سرعت جریان در داخل لوله‌ها می‌شوند. در چنین شرایطی، باید بخشی از آب ورودی از طریق مسیر فرعی به داخل دیگ بخار وارد شود یا بار واحد تولیدی کاهش یابد. اقدامات پیشگیری از خوردگی: رفع تنش‌ها؛ تنش‌ها می‌توانند از منابع مختلفی نشأت بگیرند، مانند تنش‌های خارجی، تنش‌های باقی‌مانده، تنش‌های ناشی از جوشکاری و همچنین تنش‌های حاصل از محصولات خوردگی. هنگام انتخاب مواد، سیستم دستگاه را به سیستم بدون مس تبدیل می‌کنند که این امر هم برای ضدزنگی کل دستگاه و هم برای کنترل کیفیت بخار مفید است ； باید سیستم مناسبی برای تخلیه گاز وجود داشته باشد؛ به طور کلی، برای اتصال لوله‌ها، استفاده از روش متوالی شدن لوله‌ها توصیه نمی‌شود، تا از تجمع گازهای غیرقابل تبخیر در خنک‌کننده‌هایی که فشار کمتری دارند، جلوگیری شود ； باید عملکرد صحیح سیستم تخلیه هوا تضمین شود؛ در زمان راه‌اندازی، هوای موجود در سمت آب و سمت بخار باید کاملاً خارج شود و کیفیت آب ورودی نیز باید استاندارد باشد ； هنگام تولید، باید اقدامات مناسبی برای جلوگیری از خوردگی انجام شود تا در طول فرآیند نگهداری و حمل‌ونقل، خوردگی رخ ندهد. در مورد انتقال‌کننده‌های حرارتی ساخته شده از لوله‌های فولادی کربنی، معمولاً برای جلوگیری از خوردگی، هم در سمت بخار و هم در سمت آب، از گاز نیتروژن استفاده می‌شود ； هنگام توقف عملکرد اختلاط‌کن‌ها، معمولاً بسته به مدت زمان توقف، از روش‌هایی مانند پر کردن آن با آب، بخار یا نیتروژن برای جلوگیری از خوردگی استفاده می‌شود؛ همچنین pH آب حذف‌کننده اکسیژن در سمت آبی نیز به منظور حفاظت، به‌طور مناسب تنظیم می‌گردد. اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از نشت لوله‌ها ناشی از کیفیت پایین مواد و روش‌های ساخت؛ ضخامت دیواره لوله باید حداقل ۲.۰ میلی‌متر باشد تا استحکام آن در برابر سایش افزایش یابد. قبل از مونتاژ، باید هر لوله از نظر عیب‌یابی و آزمایش فشار آب مورد بررسی قرار گیرد ； مجموعه لوله‌ها باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرند و فاقد نقص‌های ظاهری باشند ； سوراخ‌های لوله روی صفحه لوله باید دارای سطح خشنی، تغییرات اندازه مشخص و هم‌مرکزی مناسبی باشند؛ همچنین، گوشه‌های سوراخ‌ها باید صاف باشند و فاقد زبری باشند. مسدودسازی پیشگیرانه لوله‌ها: انجام مسدودسازی پیشگیرانه برای لوله‌ها. توصیه می‌شود هنگام مسدود کردن بخشی از لوله‌ها، سوراخ‌های مسیر جانبی با اندازه مناسبی روی پلات لوله‌ها ایجاد شود تا سرعت جریان آب ورودی کاهش یابد و فرسایش کاهش یابد. این روش در بسیاری از نیروگاه‌های داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گرفته است و نشان داده است که می‌تواند عمر اختزال‌کننده‌ها را به طور مناسب افزایش داده و تعداد نشت‌ها را کاهش دهد. انتخاب فرآیند: در انتقال‌کننده‌های حرارتی، برای تعیین اینکه کدام مایع از داخل لوله‌ها و کدام یک از خارج آن‌ها عبور کند، می‌توان از نکات زیر به عنوان اصول کلی برای انتخاب استفاده کرد: الف) مواد ناخالص یا آنهایی که به راحتی رسوب تشکیل می‌دهند، باید از سمتی عبور کنند که تمیز کردن آن آسان‌تر باشد. در مورد بسته لوله‌های مستقیم، مواد فوق معمولاً باید از داخل لوله‌ها عبور کنند؛ اما هنگامی که بسته لوله‌ها قابل جدا شدن و شستشو باشد، می‌توانند از خارج لوله‌ها نیز عبور کنند. ب) مایعاتی که نیاز به افزایش سرعت جریان برای بالا بردن ضریب انتقال حرارت همرفتی دارند، باید در داخل لوله‌ها جریان یابند؛ زیرا مساحت مقطع داخل لوله‌ها معمولاً کوچکتر از مساحت مقطع بین لوله‌هاست، و استفاده از چندین مسیر جریانی نیز به راحتی می‌تواند به افزایش سرعت جریان کمک کند. ج) مواد خورنده باید از طریق لوله‌ها منتقل شوند؛ به این ترتیب می‌توان بدنه را از مواد معمولی ساخت، و تنها لوله‌ها، صفحات لوله و درپوش‌ها باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی استفاده شوند. د) موادی که فشار بالایی دارند، از درون لوله عبور می‌کنند؛ به این ترتیب، پوسته نیازی به تحمل فشار بالا ندارد. ه) موادی که دمایشان بسیار بالا یا بسیار پایین است، باید از طریق لوله‌ها منتقل شوند تا از اتلاف گرما جلوگیری شود. البته، برای تخلیه بهتر گرما، می‌توان مواد داغ را نیز در مسیر پوسته عبور داد. و) معمولاً بخار وارد مسیر پوسته می‌شود، زیرا این کار باعث تخلیه آب مرطوب شده می‌گردد؛ همچنین بخار تمیزتر است و ضریب انتقال حرارت همرفتی آن ارتباط کمتری با سرعت جریان دارد. گ) مایعاتی با چگالی سیالاتی بالا، معمولاً در فضای مسیر پوسته جریان دارند؛ زیرا هنگام جریان در مسیر پوسته که دارای مانع‌هایی است، مقطع مسیر و جهت جریان به طور مداوم تغییر می‌کند. در شرایط شماره رینولدز پایین (رینولدز بزرگتر از ۱۰۰)، می‌توان به حالت توربولانس رسید که این امر به بهبود ضریب انتقال حرارت همرفتی مایع در خارج از لوله کمک می‌کند.