درباره رسوب زدایی مبدل حرارتی بیشتر بدانید

مبدل حرارتی چیست و انواع آن کدامند؟

برای اطلاع از نحوه رسوب زدایی مبدل حرارتی و روش‌های آن، خالی از لطف نیست که ابتدا توضیحی درباره مبدل حرارتی و انواع آن داشته باشیم. اینکه اصولا مبدل حرارتی چسیت، چه وظایفی دارد و انواع آن کدامند؟ در پاسخ به این سوالات می‌توان گفت:

مبدل حرارتی، به دستگاهی گفته می‌شود که بین دو سیال، تبادل دمایی برقرار می‌کند، بدون اینکه این دو باهم مخلوط شوند. درواقع تنها دمای دو سیال به یکدیگر منتقل می‌شود و تماس مستقیمی بین آن‌ها اتفاق نمی‌افتد. برای درک بهتر باید اشاره کرد که رادیاتور خودرو یک مبدل حرارتی است که بسیاری از ما با آن سر و کار داشته‌ایم.

مبدل‌های حرارتی انواع مختلفی دارند که در کاربردهای متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرند. مبدل‌ها در بسیاری از بخش‌های ریز و درشت زندگی ما نقش دارند. از رادیاتور منازل گرفته تا صنایع نفت و گاز. انواع مبدل حرارتی دسته‌بندی‌های مختلفی دارند که عبارتند از:

 انواع مبدل حرارتی براساس نوع سیالات

این دسته را باید گسترده‌ترین دسته ‌بندی مبدل‌های حرارتی دانست. مبدل های گاز – جامد، مبدل های مایع – گاز، مبدل های مایع – جامد این دسته‌بندی را تشکیل می‌دهند.

انواع مبدل حرارتی براساس نحوه تبادل حرارت

در این دسته‌بندی شاهد دو گروه مبدل‌های حرارتی مستقیم و مبدل‌های حرارتی غیرمستقیم هستیم. در مبدل‌های مستقیم سیالات در تماس مستقیم قرار گرفته و تبادل دمایی صورت می‌گیرد. اما در نوع غیرمستقیم، تبادل را یک مانع فیزیکی با قدرت تبادل گرمایی بالا انجام می‌دهد و دو سیال ارتباط مستقیم ندارند. رواج استفاده از نوع مستقیم در کاربردهای مختلف بیشتر است.

انواع مبدل حرارتی براساس الگوی جریان

این دسته‌بندی به الگوی جریان سیال یا درواقع جریان تبادل گرمایی اشاره دارد. در این گروه‌بندی نیز با دسته مبدل جریان موازی، جریان متقاطع و ضد جریان مواجه هستیم.

انواع مبدل حرارتی از هر نوع و گروه در زندگی ما نقش مهمی دارند. این حقیقت که کولر گازی نوعی مبدل حرارتی است، این نقش را آشکارتر می‌کند. در نتیجه رسوب زدایی مبدل حرارتی نیز می‌تواند امری ضروری و مفید در روزمره ما باشد. البته شستن مبدل‌های حرارتی در صنایع بزرگ مانند صنایع نفت و گاز بسیار حیاتی‌تر و مهم‌تر است.

چرا رسوب زدایی مبدل حرارتی امری واجب است

اهمیت و لزوم رسوب زدایی در انواع مبدل حرارتی به‌دلایل مختلفی مطرح می‌شود. درنظر داشته باشید که تبادل دمایی از طریق جداره مبدل صورت می‌گیرد. حال وقتی دیواره‌ها و جداره‌های مبدل دراثر تجمع رسوب‌ها ضخیم‌تر می‌شوند، انتقال حرارت و دما بین سیالات به‌خوبی صورت نمی‌گیرد و کندتر می‌شود.

ضمن اینکه، مسیر جریان سیالات دراثر رسوب‌ها تغییر کرده (رسوبات مسیر را باریک‌تر و کوچکتر می‌کنند و سطح رسوب‌ها به‌دلیل زبری اصطکاک را بالا برده . فشار جریان را کاهش می‌دهند.) و سرعت و دبی سیالات را مختل می‌کند. همین کاهش سرعت و دبی نیز بر سرعت و میزان تبادل حرارت تاثیر دارد.

جمع این موارد باعث می‌شود که راندمان مبدل به‌شکل چشمگیری کاهش یابد و رسوب زدایی از آن‌ها به یک ضرورت تبدیل شود. نکته مهم اینکه، براساس آمار به‌دست آمده از تحقیقات صورت گرفته، در کشورهای صنعتی زیان ناشی از رسوب در مبدل های حرارتی ۲۵% درصد از رشد ناخالص ملی را شامل می‌شود. به‌طوری که در قرن ۲۱، یکی از اصلی‌ترین دلایل اتلاف انرژی رسوب‌پذیری مبدل ‌های حرارتی ذکر شده است.

انواع رسوب در مبدل‌های حرارتی

رسوب پذیری مبدل حرارتی، که ضرورت رسوب زدایی را ایجاد می‌کند، به تجمع رسوب و سختی سیالات روی سطح انتقال حرارت گفته می‌شود. البته درصدی رسوب‌پذیری در تمامی مبدل‌های حرارتی قابل قبول است و ایجاد مشکل نمی‌کند. اما اگر مدت زمان کارکرد مبدل زیاد باشد یا سن آن بالا رفته باشد، میزان رسوب‌پذیری و تجمع رسوب‌ها بالا می‌رود. رسوب تجمع کرده روی سطح انتقال حرارت مبدل، شامل موارد زیر می‌شود:

• رسوب ذرات ریز معلق
• رسوب‌ ناشی از خوردگی و رشد بیولوژیکی ذرات حاصل از خوردگی
• رسوب‌ ناشی از تشکیل کریستال‌های جامد
• رسوب‌ ناشی از واکنش‌های شیمیایی
• رسوب‌ ناشی از انجماد رسوب‌ها و ذرات معلق
• رسوب ناشی از پلیمرها
• رسوب نمک‌های غیر آلی

البته راه‌هایی برای کنترل رسوب‌پذیری مبدل های حرارتی در صنعت مطرح می‌شود اما به دلایلی مانند عدم رعایت دستور العمل‌ها عملیاتی، عدم سازگاری مواد شیمیایی موجود در سیالات و کیفیت پائین آب‌های مناطق مختلف، این پدیده غیرقابل کنترل بیشتر است.

روش های رسوب زدایی مبدل حرارتی

همانطور که نوع رسوب تجمع کرده در مبدل‌ها، میزان رسوب‌ها و نوع دستگاه‌ها و نحوه عملکرد آن‌ها متفاوت است، روش‌های مختلفی برای رسوب زدایی از مبدل‌های حرارتی مطرح می‌شود. روش‌هایی که باتوجه به نوع مبدل، شرایط رسوب و حتی عمر مبدل انتخاب می‌شود. انواع روش های رسوب زدایی مبدل حرارتی شامل موارد زیر می‌شود:

رسوب زدایی شیمیایی مبدل حرارتی

معمولا در این شیوه، ابتدا از طریق نمونه‌برداری از رسوبات مبدل، نوع آن‌ها را مشخص می‌کنند. این کار کمک می‌کند تا نوع ماده‌ای که برای رسوب زدایی شیمیایی مبدل مناسب است، براساس نوع رسوب انتخاب شود. برای مثال، شوینده اسیدی مشخصی که برای نمک کلسیم  و منیزیم به‌کار می‌برند، برای حل رسوب پلیمرها مناسب نیست.

رسوب زدایی مکانیکی مبدل حرارتی

روش‌های مکانیکی در گذشته پردردسر و سخت بودند. چرا که پس از باز کردن لوله یا پوسته مبذل، بدنه آن را با جسمی نوک‌تیز تراشیده و سپس رسوب‌های جدا شده را با آب می‌شستند. این کار ضمن پردردسر و زمان‌بر بودن، احتمال آسیب دیدن مبدل را همراه داشت. امروزه اما به ‌لطف انواع واترجت صنعتی فشار قوی رسوب زدایی از مبدل‌هاتی حرارتی ساده و سریع شده است، تاجایی که استفاه از واترجت‌ها در این کار، رایج‌ترین روش محسوب می‌شود. البته استفاده از ابزاری به نام pig یا استفاده از برس‌های تمیزکاری نیز در رسوب زدایی مبدل‌های حرارتی کاربرد دارند اما این ابزار معمولا درمورد رسوب‌های نرم و جدید یا مبدل‌هایی که کوچکند و ساختاری ظریف دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

رسوب زدایی الکترونیکی از مبدل حرارتی

این شیوه، روش جدیدی در رسوب زدایی مبدل‌های حرارتی است که درمورد رسوب کربنات کلسیم کاربرد دارد. این شیوه که به کاهش حجم رسوب کمک می‌کند، انحلال یون‌های غیرقابل‌حل در حجم محلول را تشدید خواهد نمود. این شیوه از طریق پیاده‌سازی یک میدان الکترومغناطیسی که منجر به جهت‌دهی یون‌ها می‌شود، از طریق عبور جریان پالسی از یک سیم‌پیچ، انجام می‌شود.

باید اضافه کرد که انتخاب نوع روش رسوب زدایی از مبدل‌های حرارتی، بستگی دارد به اینکه قرار است کدام بخش از مبدل رسوب زدایی شود. برای مثال رسوب زدایی از دیواره‌های داخلی یا خارجی لوله‌های مبدل با شیوه‌های یکسان انجام نمی‌شود.

نحوه رسوب زدایی مبدل حرارتی توسط واترجت صنعتی

در بالا اشاره شد که استفاده از واترجت برای شستشوی مبدل حرارتی و رسوب زدایی از مبدل‌ها از طریق آب پرفشار، از رایج‌ترین روش‌ها، است. تاثیر زیاد، اجرای ساده و سرعت عمل در اجرای رسوب زدایی به این شیوه را باید از دلایل اصلی استفاده بیشتر از این شیوه دانست. وارد آمدن آسیب‌های احتمالی به بدنه مبدل در روش‌های دیگر رسوب زدایی مبدل حرارتی را نیز باید یکی دیگر از دلایل استفاده از واترجت برای اینکار دانست. کلیات روند شستشوی مبدل حرارتی توسط واترجت به این شرح است:

آب پر فشار به بدنه، دیواره و داخل دستگاه مبدل (لوله‌ها) گرفته می‌شود. هدایت درست آب به همه قسمت‌ها در اینکار مهم است. آب به‌دلیل فشار زیاد، به داخل حفره های مبدل حرارتی وارد شده و از تمامی منافذ و خلل و فرج رسوبات عبور می‌کند. معمولا برای تاثیر بیشتر و بهتر رسوب زدایی مبدل حرارتی، استفاده از واترجت صنعتی آب گرم توصیه می‌شود.

درمورد نحوه استفاده از واترجت در شستشوی مبدل حرارتی باید اضافه کرد که استفاده از نازل مناسب در رسوب زدایی قسمت‌های مختلف بسیار مهم است. همچنین با توجه به شرایط و نوع رسوب، مقاومت و توانایی بدنه و لوله‌های مبدل، باید توجه کرد که چه فشار آبی مناسب است و از چه نوع واترجتی باید استفاده شود. این موارد با نظارت کارشناسی، انتخاب شده و سپس پیاده خواهد شد.

استفاده از واترجت صنعتی برای رسوب زدایی مبدل حرارتی نکات مثبت متعددی دارد. عدم استفاده از ماده شوینده در این روش، باعث حفاظت بیشتر از محیط زیست و تامین بهتر سلامت کارکنان خواهد شد. ضمن اینکه مواد شوینده می‌توانند به اپراتور و لوله های مبدل حرارتی آسیب وارد نمایند.

تجهیزات شستن مبدل حرارتی توسط واترجت

گفته شد که انتخاب نوع واترجت و نازل آن، همچنین دبی خروجی آب در رسوب زدایی مبدل حرارتی مهم است و باید با نظر کارشناسی صورت گیرد. بررسی‌های متعدد و تجربه‌هایی به‌دست آمده در موارد مختلف ثابت کرده است که معمولا فشار بهینه استفاده از واترجت صنعتی ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ بار برای اینکار مناسب است. البته در موارد خاص و در مورد رسوبات بسیار سخت، ممکن است فشار بسیار بالا تا ۲۵۰۰ بار مورد نیاز باشد. ضمن اینکه زیر ۵۰۰ بار قطعا برای شستشوی مبدل ها مناسب نخواهد بود. چرا که شدت رسوب گرفتگی در لوله‌ها به اندازه‌ای است که برای از بین رفتن‌شان نیاز به فشار بالا است.

رسوب زدایی از دیواره داخلی تیوب‌ها یا لوله‌های دستگاه مبدل حرارتی معمولا با در نظر گرفتن قطر تیوب (ضخامت و مقاومت دیواره) و ضخامت و ماهیت رسوب انجام می‌شود. برای مثال هنگامی که از نازل دارای پاشش جلو یا دو پاشش متقاطع جلو استفاده می‌شود، ماده مقابل نازل نیز تخریب خواهد شد. در نازل هایی که قدرت پاشش جلویی بیشتر است، نازل باید با سری های سخت مورد استفاده قرار گیرد.

مزایای استفاده از واترجت در عملیات رسوب زدایی مبدل‌های حرارتی

تا اینجا از مزایا و نکات مثبت استفاده از واترجت فشار قوی یا واترجت صنعتی در رسوب زدایی مبدل‌ حرارتی گفتیم. این کاربرد انواع واترجت از مواردی است که کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. از دیگر مزایای مهم این روش شستشوی مبدل حرارتی باید اضافه کرد:

• در این روش از اسیدها، بازها و مواد شیمیایی دیگری که مشکلات زیست محیطی ایجاد می‌کنند، استفاده نمی‌شود. این مواد ممکن است برای کارکنان یا افرادی که مشغول به شستشو هستند مشکلات سلامتی و تنفسی ایجاد کند. همچنین ممکن است به دستگاه مبدل و لوله‌ها یا تیوب‌های آن آسیب بزند.
• استفاده از واترجت برای از بین بردن هرگونه رسوب و جرم صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی آن کارآمد است. تنها باید از واترجت با فشار مناسب و نازل متناسب استفاده نمود.
• از آنجا که نتیجه کار با این روش در نهایت بسیار خوب است و بازدهی آن بالا ارزیابی می‌شود، می‌توان عملیات رسوب زدایی را با فواصل بیشتر انجام داد و این به معنای صرفه جویی در هزینه های سرویس و نگه‌داری و افزایش بهره‌وری تولید خواهد بود.
• با استفاده از این روش تمیز کردن تیوب‌های کاملا بسته شده با جرم و رسوب نیز امکان پذیر است.

بالاتر رفتن سرعت کار و کم‌دردسرتر بودن عملیات رسوب زدایی در این روش را نیز باید به موارد بالا اضافه نمود. همه این گزینه‌ها استفاده از واترجت در فرآیند رسوب زدایی از مبدل‌های حرارتی را به یک اولویت تبدیل کرده است.

استفاده از واترجت ایرانی در شستن انواع مبدل حرارتی

 نکته مهم اینکه، به‌دست آوردن بهترین نتیجه در رسوب زدایی مبدل حرارتی، استفاده از دستگاه مناسب، با تجهیزات کامل و استاندارد نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. دستگاهی مورد استفاده، باید دقت لازم را داشته باشد و بتوان دبی آب را به‌خوبی با آن تنظیم کرد تا در مراحل مختلف کار، از فشار مناسب بهره برد.

همچنین درصورت کامل بودن تجهیزات لوازم جانبی دستگاه، روند عملیات با دقت و سرعت بیشتر پیش خواهد رفت. برند منیب، با سابقه درخشان و پشتوانه کار با برند‌های مطرح جهانی همچون برند فالش آلمان، می‌تواند بهترین دستگاه را با کامل‌ترین تجهیزات دراختیار شما قرار دهد. ضمن اینکه کارشناسان برند می‌توانند با ارائه راهنمایی دقیق، دستگاه مناسب برای نیاز شما را معرفی کرده تا واترجتی با فشار متناسب با نیازتان تهیه نمایید.

سخن پایانی

در نهایت باید گفت، استفاده از واترجت صنعتی فشار قوی یا فوق فشار قوی برای رسوب زدایی مبدل‌ حرارتی را باید تحولی در این عملیات دانست که ضمن بالابردن راندمان مبدل‌ها، طول عمر مفید آن‌ها را هم افزایش داده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرده است. این روش از جهات مختلف به حفظ محیط زیست کمک کرده و در روزهایی که بحران انرژی به یک بحران جدی جهانی تبدیل شده است، گامی بلند در مدیریت مصرف انرژی محسوب می‌شود.