اعادة تاهيل المبادلات الحرارية

المبادلات الحرارية

Heat Exchangers

المبادل الحراري عبارة عن وسيط يقوم بنقل الطاقة الحرارية من مائع ذو درجة حرارة مرتفعة إلى مائع آخر ذو درجة حرارة منخفضة دون اختلاط المائعين ببعضهما. ويعتبر التبادل الحراري من العمليات التطبيقية الهامة في العديد من المجالات مثل مجال هندسة التصنيع الغذائي خاصة في تصنيع المواد التي لها حساسية عالية لدرجات الحرارة المرتفعة، كذلك التي يصعب تسخينها أو رفع درجة حرارتها بالطرق المباشرة وغيرها من المواد. وتستخدم المبادلات الحرارية في عمليات هندسية عديدة نذكر منها عمليات التبريد، التبخير، التعقيم، البسترة، التكثيف وغيرها من العمليات الحرارية المختلفة.

اولا : أنواع المبادلات الحرارية Types of Heat Exchangers

صنفت تقسم المبادلات بناءا على اعتبارات كثيرة منها ما يصنف حسب طريقة السريان ومنها حسب عدد الموائع المستخدمة فى التبادل ومنها حسب طريقة الانشاء وسطح التبادل ومنها حسب آلية التبادل الحرارى ، وعموما يوجد أربعة من المبادلات الحرارية صنفت على حسب طريقة سريان المائع الساخن و البارد خلالها:-
(1) المبادل الحراري ذو المائع الواحد و الثابت في درجة الحرارة

(2) المبادل الحراري المتوازي

(3) المبادل الحراري ذو السريان العكسي

(4) المبادل الحراري ذو السريان المتعامـد

1- المبادل الحراري ذو المائع الواحد والثابت في درجة الحرارة

[ltr]One Fluid Constant Temperature Heat Exchanger[/ltr]

يحتوى هذا النوع من المبادلات على مائع يتم الحفاظ على درجة حرارته ثابتة و يبقى كذلك حتى نهاية عملية التبريد أو التسخين ، بينما يكون المائع الآخر متغير في درجة الحرارة على حسب نوع العملية. فإذا كان لدينا مائع ساخن يراد تبريده فيمكن تبريده بواسطة هذا المبادل و الذي يحتوى في هذه العملية على مائع آخر يكون عند درجة حرارة منخفضة ( صفر درجة مثلاً) ويبقى كذلك حتى نهاية عملية التبريد

2- المبادل الحراري ذو السـريان المتوازي Parallel Flow Heat Exchanger

وهو عبارة عن أنبوبتين متداخلتين بحيث يمر احد الموائع في الأنبوبة الداخلية ويمر الأخر في الفراغ بين الأنبوبتين وهو ابسط أنواع المبادلات حيث يتحرك المائعين الساخن والبارد في هذا النوع من المبادلات في نفس الاتجاه (اتجاه واحد) من بداية دخول المبادل الحراري وحتى الخروج من المبادل كما هو موضح شكل (6-2) فإذا كان المائع الساخن aعند درجة حرارة دخول للمبادل الحراري t_a1 والمائع الآخر هو المائع البارد b عند درجة حرارة دخول للمبادل الحراري t_b1 فأن كلا المائعين يتحركان في اتجاه واحد على طول ماسورة المبادل الحراري من البداية وحتى النهاية، حيث يخرج المائع الأول (المائع الساخن) على درجة حرارة t_a2 وهي بالطبع درجة حرارة أقل من درجة حرارة الدخول، كذلك المائع الثاني (المائع البارد) يخرج من المبادل على درجة حرارة t_b2 وهى بالطبع درجة حرارة أعلي من درجة حرارة الدخول.

3- المبادل الحراري ذو السـريان العكسـي Counter Flow Heat Exchanger

ويماثل في تركيبه النوع الموازى ولكن يتحرك المائعين الساخن والبارد في هذا النوع من المبادلات في اتجاهين متضادين (عكس بعضهما البعض) من بداية دخول المبادل الحراري وحتى الخروج من المبادل كما هو موضح شكل (6-3) فإذا كان المائع الساخن aيدخل المبادل من أحد طرفيه على درجة حرارة دخول عالية مقدارها t_a1 فإنه يخرج من الطرف الآخر للمبادل على درجة حرارة أقل مقدارها t_a2 في نفس الوقت فإن المائع البارد b يدخل المبادل الحراري من الاتجاه العكسي للمائع الأول (المائع الساخن) على درجة حرارة منخفضة مقدارها t_b2 ويخرج من المبادل الحراري على درجة حرارة t_b1 وهى بالطبع درجة حرارة أعلي من درجة حرارة الدخول. يعتبر هذا النوع من المبادلات الحرارية هو الأعلى من حيث الكفاءة الحرارية، لذا فإنه النوع الأكثر انتشاراً واستخداماً داخل المصانع الكبيرة لحفظ الأغذية.

3- المبادل الحراري ذو السـريان المتعامـد Cross Flow Heat Exchanger

يتحرك المائعين الساخن والبارد في هذا النوع من المبادلات في اتجاهين متعامدين علي بعضهما البعض من بداية دخول المبادل الحراري وحتى الخروج من المبادل كما هو موضح شكل (6-4) فإذا كان المائع الساخن aيدخل المبادل الحراري من أحد طرفيه (الفتحات العلوية في مسار رأسي) على درجة حرارة دخول عالية مقدارها t_a1 فإنه يخرج من الفتحات السفلية للمبادل على درجة حرارة أقل مقدارها t_a2 في نفس الوقت فإن المائع البارد b يدخل المبادل الحراري من الجانبية للمبادل الحراري على درجة حرارة منخفضة مقدارها t_b1 ويخرج من المبادل الحـراري على درجة حرارة t_b2 وهى بالطبـع درجـة

حرارة أعلي من درجة حرارة الدخول.

تتم عملية انتقال الحرارة في المبادلات الحرارية الأربعة السابقة الذكر من خلال المساحة السطحية الفاصلة بين المائعين، لذا فإن المساحة السطحية للمبادل الحراري تعتبر أحد أهم العوامل التي تتحكم في معدل انتقال الحرارة من المائع الساخن إلى المائع البارد. فإذا كانت كمية الحرارة المطلوب نقلها من المائع الساخن إلى المائع البارد كبيرة فإن هذا يتطلب مبادل حراري ذو مساحة سطح كبيرة (مساحة سطح التبادل الحراري كبيرة). يمكن زيادة مساحة سطح التبادل الحراري عن طريق زيادة عدد وطول مواسير المبادل الحراري مع نقص قطر مواسير المبادل. يسمي المائع الذي يمر داخل مواسير المبادل الحراري بمائع الأنبوبة Tube fluid بينما يسمي المائع المار خارج مواسير المبادل الحراري بمائع الغلاف Shell fluid .

العوامل المؤثرة علي الأداء الحراري للمبادلات الحرارية

[ltr]Parameters affecting thermal performance of heat exchangers[/ltr]

يوجد العديد من العوامل التي تؤثر تأثيراً كبيراً ومباشراً على الأداء الحراري للمبادلات الحرارية والتي يجب أن توضع في الاعتبار عند تصميم وتشغيل هذه المبادلات نذكر منها ما يلي:-

(1) كتلة معدل سريان المائع

(2) مساحة سطح التبادل الحراري

(3) معامل التوصيل الحراري

(4) معامل انتقال الحرارة بالحمل

(5) درجات حرارة دخول وخروج المائع الساخن والبارد

(6) الحرارة النوعية للمائع

» المبادلات الحرارية الزجاجية لابراج التبريد( تنظيف/تركيب/اعادة تاهيل)
» طرق معالجة المبادلات الحرارية
» غسيل المبادلات الحرارية وابراج التبريد لشركة اكوح للبلاستيك
» معالجة وتنظيف وغسيل المبادلات الحرارية لمصنع الشركة المصرية للعبوات الزراعية-السادات
» غسيل وتنظيف منظومة تبريد (المبادلات الحرارية/الشيللرات/الكباسات) لشركة اكوح للبلاستيك-مدينة السادات