هیت اکسچنجرها نقش حیاتی در بسیاری از صنایع ایفا می‌کنند و انتقال حرارت بین دو یا چند سیال را تسهیل می‌کنند. افت فشار در این مبدل‌ها، که به معنای کاهش فشار سیال در حین عبور از مبدل است، می‌تواند عملکرد و کارایی سیستم را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد. در این مطلب، به بررسی جامع افت فشار در مبدل‌های حرارتی، از جمله دلایل بروز آن و راهکارهای پیشگیری و کاهش آن خواهیم پرداخت.
افت فشار مبدل حرارتی چیست؟
افت فشار در مبدل حرارتی به معنای کاهش فشار سیال در حین عبور از داخل مبدل است. این افت فشار به دلیل اصطکاک سیال با دیواره‌های لوله‌ها، تغییرات ناگهانی در مسیر جریان، و وجود موانعی مانند رسوبات و ذرات معلق ایجاد می‌شود. افت فشار زیاد می‌تواند منجر به کاهش راندمان مبدل، افزایش مصرف انرژی پمپ‌ها، و حتی آسیب به تجهیزات شود. بنابراین، طراحی و انتخاب مناسب مبدل حرارتی با در نظر گرفتن افت فشار مجاز، از اهمیت بالایی برخوردار است.
دلایل افت فشار در مبدل حرارتی
افت یا کاهش فشار در مبدل صنعتی می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:
1.رسوب‌گذاری و گرفتگی، دلیل کاهش فشار در مبدل‌ها
رسوب‌گذاری و گرفتگی در مبدل‌های حرارتی، یکی از دلایل اصلی افت فشار است. وقتی رسوبات یا ذرات معلق در سیال روی سطوح داخلی اکسچنجر تجمع می‌کنند، سطح مقطع عبور جریان سیال کاهش می‌یابد. این کاهش سطح مقطع، باعث افزایش سرعت سیال و در نتیجه افزایش افت فشار می‌شود. به عبارت دیگر، سیال برای عبور از مسیر باریک‌تر، باید با فشار بیشتری حرکت کند. علاوه بر این، رسوبات می‌توانند باعث ایجاد ناهمواری و زبری در سطوح داخلی مبدل شوند که این امر نیز مقاومت جریان سیال را افزایش داده و منجر به افت فشار بیشتر می‌شود. در مطلب رسوب گرفتن مبدل حرارتی به طور کامل روش‌های پیشگیری از گرفتگی و شستشو مبدل را شرح داده ایم.
2.طراحی نامناسب، علت افت فشار مبدل حرارتی
افت فشار در مبدل صفحه ای یا لوله ای می‌تواند ناشی از عوامل متعددی باشد، که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به طراحی نامناسب مبدل حرارتی پوسته و لوله و مبدل صفحه ای، انتخاب نادرست نوع مبدل و... اشاره کرد. طراحی نامناسب لوله‌ها و صفحات، مانند قطر کم لوله‌ها یا فاصله نامناسب بین صفحات، می‌تواند باعث افزایش اصطکاک سیال و در نتیجه افت فشار شود. انتخاب نادرست نوع مبدل، برای مثال استفاده از مبدل‌های کوچک یا با ظرفیت کم برای حجم بالای سیال، نیز می‌تواند منجر به افت فشار شود. سرعت بالای سیال، به خصوص در مبدل‌های کوچک، می‌تواند باعث افزایش اصطکاک و افت فشار شود. تشکیل رسوب در داخل لوله‌ها و صفحات مبدل، به مرور زمان باعث کاهش سطح مقطع جریان سیال و افزایش افت فشار می‌شود. همچنین رعایت استاندارد مبدل های حرارتی می‌تواند تضمین عملکرد بهینه و طراحی اصولی اینی دستگاه‌های صنعتی باشد.
پیشنهاد می کنیم قبل از خرید مبدل صنعتی به با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید یا به صفحه سفارش مبدل حرارتی مراجعه نمایید.
3.عوامل مرتبط با سیالات مختلف
وجود ذرات جامد معلق در سیال یکی دیگر از دلایل کاهش فشار در مبدل های صنعتی است. این ذرات می‌توانند به تدریج در داخل لوله‌ها و کانال‌های مبدل رسوب کرده و باعث کاهش سطح مقطع جریان شوند. کاهش سطح مقطع، سرعت سیال را افزایش داده و در نتیجه افت فشار بیشتری ایجاد می‌کند. علاوه بر این، ذرات جامد می‌توانند باعث ایجاد توربولانس و آشفتگی در جریان سیال شوند که این امر نیز به افزایش افت فشار کمک می‌کند.
ویسکوزیته بالای سیال نیز عامل دیگری است که می‌تواند به طور قابل توجهی افت فشار را در مبدل‌های حرارتی افزایش دهد. سیالات با ویسکوزیته بالا، مقاومت بیشتری در برابر جریان از خود نشان می‌دهند و برای عبور از مبدل به انرژی بیشتری نیاز دارند که این امر باعث افزایش افت فشار می‌شود.
4.عوامل عملیاتی، نرخ جریان انتقال حرارت در مبدل
یکی از دلایل اصلی افت فشار در هیت اکسچنجرها، نرخ جریان نامناسب است. هنگامی که نرخ جریان سیال در داخل مبدل کمتر از حد طراحی شده باشد، سرعت سیال کاهش می‌یابد و در نتیجه، افت فشار افزایش پیدا می کند. این امر به ویژه در مبدل انتقال حرارت با لوله‌های باریک یا مسیرهای جریان پیچیده بیشتر مشهود است. علاوه بر این، نرخ جریان بیش از حد نیز می‌تواند باعث افت فشار شود، زیرا افزایش سرعت سیال منجر به افزایش اصطکاک و تلاطم می‌شود.
علاوه بر نرخ جریان نامناسب، عدم نگهداری و تمیزکاری مناسب نیز می‌تواند منجر به افت فشار در مبدل شود. با گذشت زمان، رسوبات، ذرات معلق و سایر آلاینده‌ها می‌توانند در داخل مبدل حرارتی صنعتی جمع شوند و مسیر جریان سیال را مسدود کنند. این امر باعث افزایش اصطکاک و افت فشار می‌شود. در نتیجه تمیزکاری منظم مبدل‌ها برای جلوگیری از تجمع آلاینده‌ها و حفظ عملکرد بهینه آن‌ها ضروری است. برای آموزش نصب ونگهداری، پیشنهاد می کنیم مطلب نصب مبدل حرارتی را مطالعه نمایید.
5.خوردگی، دلایل کاهش فشار در مبدل‌ها
خوردگی می‌تواند به روش‌های مختلفی باعث افت فشار شود. به عنوان مثال، خوردگی می‌تواند باعث ایجاد رسوب در داخل لوله‌ها شود. این رسوب می‌تواند جریان سیال را مسدود کرده و باعث افزایش افت فشار شود. همچنین، خوردگی می‌تواند باعث ایجاد سوراخ در لوله‌ها شود. این سوراخ‌ها می‌توانند باعث نشت سیال و کاهش فشار شوند.
علاوه بر این، خوردگی می‌تواند باعث زبر شدن سطح داخلی لوله‌ها شود. این زبری می‌تواند اصطکاک را افزایش داده و باعث افزایش افت فشار شود.
چرا کنترل افت فشار در مبدل های حرارتی اهمیت دارد؟
کنترل افت فشار در مبدل انتقال حرارت صنعتی به دلایل مختلفی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است:
- • جلوگیری از انفجار: افزایش بیش از حد فشار می‌تواند منجر به آتش سوزی مبدل حرارتی و انفجار شود، که خطرات جانی و مالی فراوانی به همراه دارد.
- • جلوگیری از نشتی: فشار بالا می‌تواند باعث آسیب به واشرها و اتصالات شود و در نتیجه نشتی سیال را به دنبال داشته باشد. نشتی سیالات سمی یا قابل اشتعال می‌تواند خطرات جدی ایجاد کند.
- • جریان مناسب سیال: کنترل فشار به حفظ جریان مناسب سیال در مبدل کمک می‌کند. جریان مناسب برای انتقال حرارت کارآمد ضروری است.
- • جلوگیری از افت فشار بیش از حد: افت فشار بیش از حد می‌تواند منجر به کاهش راندمان مبدل حرارتی و افزایش مصرف انرژی شود.
- • جلوگیری از کاویتاسیون: کاویتاسیون پدیده‌ای است که در اثر کاهش فشار موضعی در سیال رخ می‌دهد و می‌تواند به هیت اکسچنجر آسیب برساند.
- • کنترل دمای دقیق: در برخی فرآیندها، کنترل دقیق دما برای حفظ کیفیت محصول ضروری است. کنترل فشار به حفظ دمای دقیق کمک شایانی می‌کند.
روش‌هایی برای کنترل افت فشار مبدل حرارتی
راهکارهای زیر برای کنترل افت فشار مبدل استخر، موتورخانه، مبدل آبگرم مصرفی، تهویه مطبوع و... ضروری می باشند.
- • پیشگیری از رسوب: استفاده از روش‌های پیشگیری از رسوب، مانند فیلتراسیون، نرم‌سازی آب و استفاده از مواد شیمیایی ضد رسوب، می‌تواند از تشکیل رسوب در داخل مبدل جلوگیری کند.
- • تمیزکاری منظم: تمیزکاری منظم مبدل حرارتی، به ویژه در شرایطی که رسوب‌گذاری محتمل است، می‌تواند از افزایش افت فشار جلوگیری کند.
- • استفاده از شیرهای کنترل: استفاده از شیرهای کنترل مناسب، می‌تواند به تنظیم جریان سیال و کنترل افت فشار شود.
- • طراحی مناسب سیستم لوله‌کشی: طراحی مناسب سیستم لوله‌کشی، از جمله انتخاب قطر مناسب لوله‌ها و کاهش تعداد خمیدگی‌ها و اتصالات، می‌تواند به کاهش افت فشار در کل سیستم کمک کند.
- • استفاده از مواد با ضریب اصطکاک پایین: استفاده از مواد با ضریب اصطکاک پایین، مانند فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مس، می‌تواند به کاهش افت فشار در داخل مبدل کمک کند.
- • بازرسی و نگهداری منظم: بازرسی و نگهداری منظم مبدل صنعتی می‌تواند به شناسایی و رفع مشکلات احتمالی قبل از بروز حادثه شود.
| با توجه به اهمیت کنترل فشار، لازم است که در طراحی، نصب و بهره‌برداری از مبدل‌های حرارتی، به این موضوعات توجه ویژه‌ای شود.
خرید و قیمت استانداردترین مبدل حرارتی در مشهد از آرکا صدر
شرکت آرکا تجهیز صدر، به عنوان برترین تولیدکننده مبدل حرارتی در مشهد و ایران، با تکیه بر دانش فنی روز و استفاده از مواد اولیه با کیفیت، مبدل‌هایی با طراحی استاندارد و عملکرد بی‌نظیر تولید می‌کند. این شرکت با ارائه محصولاتی با طول عمر بالا و تضمین کیفیت و قیمت مبدل حرارتی، توانسته است جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساخت مبدل‌های صنعتی به دست آورد و رضایت مشتریان را جلب کند. آرکا تجهیز صدر، با بهره‌گیری از متخصصان مجرب و تجهیزات پیشرفته، همواره در تلاش است تا محصولاتی مطابق با آخرین استانداردهای جهانی و نیازهای مشتریان خود ارائه دهد.