المبادل الحراري للوحة والإطار: ماذا ، كيف ، أنواع ، العمل ، التحجيم ، التنظيف ، التطبيقات


في المجال الصناعي في أغراض مختلفة ، يتم استخدام "مبادل حراري للوحة والإطار". داخل المبادل الحراري للوحة والإطار ، يتم دائمًا نقل درجة الحرارة ونقل الحرارة من الأعلى إلى الأقل.

في المنطقة الصناعية ، يتم استخدام المبادلات الحرارية بكميات كبيرة من بينها المبادل الحراري للوحة والإطار ، ويستخدم المبادل الحراري للوحة والإطار كلوحة معدنية يمكن من خلالها نقل الحرارة بين حاضرين من سائلين. إنه يحمل إطارًا ومثبتًا بين التابع والرأس.

ما هو المبادل الحراري للوحة والإطار؟

المبادل الحراري للوحة والإطار هو الجهاز الأكثر ملاءمة للمبادل الحراري لتبادل الضغط من الضغط المنخفض إلى الضغط المتوسط ​​بواسطة وسيط سوائل الضغط. يتم استخدامه في التبريد المجاني والغلايات.

المبادل الحراري للوحة والإطار هو جهاز يستخدم في سلسلة من الألواح المعدنية حيث تنتقل الحرارة بحرية من سائل إلى سائل آخر. توضع ألواح المبادل الحراري للوحة والإطار فوق بعضها البعض وبالتالي يمكنها إنشاء قناة تسلسلية بحيث يمكن لسائل الضغط التحرك داخلها.

مبادل حراري لوحة وإطار
صورة مبادل حراري للوحة والإطار - ويكيميديا ​​كومنز
لوحة فردية من مبادل حراري للوحة والإطار
لوحة فردية من اللوحة والإطار مبادل حراري
حقوق الصورة - ويكيبيديا

كيف يعمل المبادل الحراري للوحة والإطار؟

المبادل الحراري للوحة والإطار هو جهاز يستخدم على نطاق واسع في تصميمات ملحومة صغيرة. الراحة الرئيسية للمبادل الحراري للوحة والإطار هي ضغط السائل الذي يمكن توزيعه بسهولة على الألواح المعدنية.

تعمل ألواح الحشيات الموجودة في اللوحة والمبادل الحراري للإطار على خفض الحرارة عبر سطح المبادل وتساعد في فصل وسط الحرارة إلى متوسطة البرودة. لهذا السبب ، يستخدم السائل ذو درجة الحرارة المنخفضة والغاز والسائل ذو درجة الحرارة المرتفعة والغاز أدنى مستوى من الطاقة.

مبدأ العمل للمبادل الحراري للوحة والإطار مشتق بعمق في القسم أدناه ،

في بداية العملية لوحات متعددة مكدسة معًا.

تستخدم الحشوات داخل المبادل الحراري للوحة والإطار وبالتالي يمكن أن تسمح بالوقاية السوائل التي تدخل من الصفائح المتناوبة. يمكن أن تتحرك الجوانات بسهولة إلى اليسار أو الجانب الأيمن لإنشاء كتلة. في كل قناة من الصفائح سيتدفق سائلين بالتأكيد. يتم محاذاة فتحات ألواح الجوانات في المبادل الحراري للوحة والإطار بهذه الطريقة من a الأنابيب تمامًا مثل القناة التي يمكن أن يتدفق منها السائل.

إذا مررنا بألواح حشية المبادل الحراري للوحة والإطار ، فيمكننا أن نلاحظ أن جانب لوحة حشية البدائل عبارة عن كتلة.

إذا كان سائل التبريد يمكن أن يمر عبر المبادل الحراري للوحة والإطار ، فإن السائل يدخل من المدخل العلوي الأيسر.

بعد دخول سائل التبريد يمكن ذلك تتدفق من خلال اللوحة 2 واللوحة 4 واللوحة 6. بعد ذلك ، ترك سائل التبريد درجة حرارة عالية وتفريغًا من الجانب الأيسر من الخارج.

في الخطوة التالية يدخل السائل ذو درجة الحرارة المرتفعة من خلال الجانب الأيمن من المدخل السفلي ثم يمكنه ذلك تتدفق من خلال اللوحة 1 واللوحة 3 واللوحة 5. بعد ذلك السائل الساخن التصريفات من مخرج الجانب الأيمن العلوي.

يُسمح لحشية اللوح والمبادل الحراري للإطار بتدفق السائل داخل القناة المحددة.

في هذه العملية الألواح التي تحتوي على القنوات من مكان وجود السوائل يتدفق بدرجات حرارة مختلفة ويميل دائمًا إلى تدفق السوائل من درجة الحرارة الساخنة إلى درجة الحرارة الباردة.  

ينقل السائل ذو درجة الحرارة المرتفعة كمية قليلة من الطاقة الحرارية إلى سائل درجة الحرارة المنخفضة. نوع مختلف من سائلين لا يجمع أبدا لبعضهم البعض وهم لم نتقابل لبعضها البعض فقط لأن الفصل يتم بواسطة جدار اللوحة المعدنية. لهذا السبب كان السائل ذو درجة الحرارة المنخفضة يسخن ويصبح السائل ذو درجة الحرارة المنخفضة باردًا. مقدار تبادل الحرارة في المبادل الحراري للوحة والإطار هو نوع بسيط.

يجب أن نضمن دائمًا ، تحتاج الأكمام الواقية إلى إرفاق قضبان الشد على الخيوط. يجب أن تبقى معزولة أكثر حرارة طاقة.

تدفق السائل تدفق معاكس.

يعتبر مبدأ عمل التدفق المعاكس أكثر فاعلية فقط بسبب اختلاف متوسط ​​درجات الحرارة. المتوسط ​​اللوغاريتمي لاختلاف درجات الحرارة (LMTD) أعظم.

أنواع المبادل الحراري للوحة والإطار:

يمكن تصنيف المبادل الحراري للوحة والإطار إلى أربع فئات. هم انهم،

  1. لوحة من النحاس ومبادل حراري للإطار
  2. لوحة حشية وإطار مبادل حراري
  3. لوحة ملحومة ومبادل حراري للإطار
  4. لوحة شبه ملحومة ومبادل حراري للإطار

فيما يلي وصف أنواع تصنيفات المبادل الحراري للوحة والإطار ،

لوحة من النحاس ومبادل حراري للإطار:

هيكل اللوح النحاسي والمبادل الحراري للإطار يحمل كلا من حشية اسم الجهاز والإطار. يستخدم المبادل الحراري للوحة والإطار النحاسي بشكل أساسي للتطبيقات الصغيرة ولكن الآن مبادل حراري للإطار واللوحة النحاسية لليوم على نطاق واسع للتطبيقات الكبيرة. في قطاع التبريد والسيارات يتم استخدامه بشكل أساسي.

في لوحة من النحاس واستخدام مبادل حراري الإطار يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس في صناعة ألواحه لهذا السبب لها خصائص مقاومة عالية للتآكل. تتميز المبادلات الحرارية للوحة والإطار بالنحاس خفيفة الوزن للغاية و كفاءة لهذا السبب هذا النوع المبادل الحراري اقتصادي.

يحتوي المبادل الحراري للوحة والإطار النحاسي على ألواح معدنية رفيعة لعزل مائع الضغط ، لكن الشفرات المعدنية كلها معًا لصنع ختم كامل. يتم تشكيل ختم هذا المبادل الحراري بمساعدة تحديد المواقع واللحام بالنحاس للصفائح المعدنية التي يمكن من خلالها تحديد تدفق السائل. يحتوي على ضغط مرتفع ودرجة حرارة أعلى.

فوائد استخدام المبادل الحراري للإطار واللوحة النحاسية ،

  1. تستخدم المبادلات.
  2. تكلفة صيانة منخفضة.
  3. تصميم البناء سهل.
  4. فقدان الحرارة ضئيل للغاية.

لوحة حشية وإطار مبادل حراري:

يتم استخدام العديد من الصفائح المعدنية الرقيقة في لوحة الحشية والإطار لإنشاء هيكل القناة. يمكن زيادة أو تقليل قدرة التسخين أو التبريد عن طريق إضافة أو طرح الصفائح المعدنية الرقيقة الداخلية. يمكن أيضًا تفكيك الغرض من إصلاحه أو غسله. المعادن المستخدمة في صناعة الألواح الرقيقة هي الفولاذ المقاوم للصدأ والبلاتين والفولاذ الطري. حشوات المبادل الحراري في الصفيحة المغطاة بحشية والإطار مصنوعة من المطاط.

في هندسة العمليات ، وقطاع السيارات ، والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء للخدمة الشاقة ، يتم استخدام اللوح الحشوي والمبادل الحراري للإطار على نطاق واسع.

مزيد من المعلومات حول التدفئة الفائقة HVAC: إنها مفاهيم مهمة و 3 أسئلة شائعة

فوائد استخدام مبادل حراري للوحة الحشية والإطار هو ،

  1. تكلفة صيانة منخفضة.
  2. يمكن منع التسرب بسهولة.
  3. استبدال صمام التمدد ليس بالأمر الصعب.
  4. تنظيف الألواح المعدنية الرقيقة لا يواجه صعوبة.

لوحة ملحومة ومبادل حراري للإطار:

إذا نظرنا إلى هيكل المبادل الحراري للوحة الملحومة والإطار ، فيمكننا أن نلاحظ أن الهيكل الداخلي مشابه جدًا للوحة الحشية والمبادل الحراري للإطار.

فوائد استخدام لوحة ملحومة ومبادل حراري للإطار ،

  1. فقدان السوائل أقل بكثير.
  2. إنه نوع قوي للغاية.
  3. يمكن أن يتحرك السائل الأكّال أو الساخن فيه بسهولة.

مبادل حراري شبه ملحوم وإطار:

بمساعدة زوج من الصفيحتين الداخلي الصفائح المعدنية مصنوعة من وهي ملحومة. يتم لحام أزواج أخرى من الحشوات ، ويتم لحام زوج واحد لعمل مسار مائع وحشية أخرى لعمل مسار مائع.

فوائد استخدام مبادل حراري شبه ملحوم وإطار هو ،

  1. فقدان السوائل أقل بكثير.
  2. نقل المواد الثقيلة لا يواجه صعوبة.

مخطط مبادل حراري لوحة وإطار:

الرسم التخطيطي للمبادل الحراري للوحة والإطار موضح أدناه ،

مبادل حراري لوحة وإطار
مبادل حراري لوحة وإطار رسم بياني
حقوق الصورة - ويكيبيديا

تطبيقات المبادلات الحرارية للوحة والإطار:

يوفر تطبيق مبادل حراري لوحة وإطار ترد أدناه ،

  1. عزل المضخة الحرارية
  2. سخانات مياه
  3. استرداد الحرارة المفقودة
  4. تبريد مجاني
  5. عزل برج التبريد

عزل المضخة الحرارية:

لحماية مضخة الحرارة من الملوثات الموجودة في إمدادات المياه ، يتم استخدام مبادل سلسلة لوحات Graham. يمكن الحفاظ على درجة عالية من الاضطراب في الكابينة بسهولة عن طريق مبادل سلسلة ألواح جراهام ، مما يقلل من التلوث ويكون مناسبًا لتدفق سائل درجة الحرارة المرتفعة.

سخانات مياه:

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ لصنع سخانات المياه. لديها نسبة عالية من نقل الحرارة والمقاومة في التآكل. في سخان المياه ، يتم استخدام مبادل لوحة Graham بشكل أساسي وهو مناسب لتدفق السوائل ذات درجة الحرارة العالية.

مسخن الماء
مسخن الماء
حقوق الصورة - ويكيبيديا كومنز

استرداد الحرارة المفقودة:

يمكن توليد الحرارة المهدرة بمساعدة المبردات، مكثف البخار ، والعديد من العمليات الأخرى المستخدمة لتسخين الهواء أو الماء. كفاءة عالية ودرجة حرارة منخفضة تساعد على تقليل تكلفة الطاقة.

تبريد مجاني:

لتشغيل مبردات التبريد المجانية لنظام التبريد ، يتم إيقاف تشغيل نظام التبريد ويساعد على تقليل تكلفة فائدة المصنع. يتم استخدام مبادل لوحة جراهام للتبريد المجاني. أثناء عملية التبريد المجانية ، يتم تبريد الهواء مسبقًا بمساعدة مياه برج التبريد.

عزل برج التبريد:

بمساعدة عزل برج التبريد ، يتم تدوير مياه التبريد في المباني. . في ال عزل برج التبريد مبادل لوحة جراهام تستخدم لتقليل اضطراب المياه.

برج التبريد
برج التبريد
حقوق الصورة - ويكيبيديا كومنز

تحجيم المبادل الحراري للوحة والإطار:

بالنسبة لعملية قياس حجم المبادل الحراري للوحة والإطار ، يتم اتباع بعض الخطوات. هم انهم،

  1. احصل على بيانات التصميم
  2. حساب تدفق الحرارة
  3. حساب العدد المطلوب من اللوحات الرقيقة
  4. تأكيد حجم المبادل الحراري

احصل على بيانات التصميم:

في البداية ل حساب حجم المبادل الحراري للوحة والإطار الخطوة الأولى التي يجب اتباعها هي الحصول على بيانات التصميم. البيانات التي يجب اتباعها لتشغيل هذه العملية مذكورة أدناه ،

  • الخصائص الموجودة في السوائل.
  • درجة حرارة كل سائل في المخرج والمدخل.
  • ضغط السائل في المدخل.
  • انخفاض الضغط المسموح به.

حساب تدفق الحرارة:

إذا كان تدفق السائل المتدفق ، أو الحرارة النوعية ، أو درجة حرارة المدخل ، أو درجة حرارة المخرج ، أو إما تعرف الجانب البارد أو الجانب الساخن ، فيمكن حساب تدفق الحرارة بسهولة.

بمساعدة الصيغة التي يمكن من خلالها حساب تدفق الحرارة مذكورة أدناه ،

[لاتكس] \ phi = \ نقطة {m_h} \ ast C_p_h \ ast (T_4 - T_3) [/ اللاتكس]

أين،

mc = معدل التدفق الكتلي على جانب درجة الحرارة المنخفضة بالكيلوغرام في الثانية

Cpc= حرارة محددة على جانب درجة الحرارة المنخفضة

T2= درجة حرارة المخرج على جانب درجة الحرارة المنخفضة بالكلفن

T1= درجة حرارة المدخل على جانب درجة الحرارة المنخفضة بالكلفن

مh = معدل التدفق الشامل على جانب درجة الحرارة المرتفعة بالكيلوغرام في الثانية

Cph= حرارة محددة على جانب درجة الحرارة المرتفعة

T4 = درجة حرارة المخرج على جانب درجة الحرارة المرتفعة بالكلفن

T3 = درجة حرارة المدخل على جانب درجة الحرارة المرتفعة بالكلفن

بمساعدة نقل الحرارة يمكن تحديد معامل التدفق الحراري.

أين،

H = معامل التبادل الحراري الكلي بوحدة kw.m2.K-1

S = مساحة المبادل الحراري بالمتر المربع

حساب العدد المطلوب من اللوحات الرقيقة:

يمكن تحديد العدد المطلوب من الألواح الرقيقة باستخدام هذه الصيغة ،

N = S / s

أين،

N = العدد المطلوب من اللوحات الرقيقة

S = المساحة الإجمالية لمنطقة المبادل الحراري بالمتر المربع

s = حجم لوحة فردية معينة بالمتر المربع

تأكيد حجم المبادل الحراري:

باستخدام رقم نسلت يمكن تحديد حجم المبادل الحراري.

[لاتكس] Nu = a * Re ^ b * Pr ^ 0 ^. ^ 3 ^ 3 * (\ frac {P_r} {P_r_w}) ^ 0 ^. ^ 1 ^ 3 [/ latex]

أين،

نو = رقم نسلت

أ = معامل يعتمد على تموج اللوح

إعادة = رقم رينولدز

ب = معامل يعتمد على تموج اللوح

Pr= رقم براندتل

Prw = رقم براندتل على جدار اللوحة

مزيد من المعلومات حول رقم رينولدز: إنه أكثر من 10 حقائق مهمة

تنظيف وصيانة المبادل الحراري للوحة والإطار:

يتم تنظيف وصيانة المبادل الحراري للوحة والإطار في ثلاث خطوات. تم سردها أدناه ،

  1. الصيانة المجدولة
  2. نظيف في المكان
  3. الصيانة اليدوية

الصيانة المجدولة:

إن العملية الشائعة لصيانة تنظيف وصيانة المبادل الحراري للوحة والإطار هي الصيانة المجدولة. في هذه العملية يتم جدولتها وصيانة وتنظيف جهاز المبادل الحراري بانتظام. هذه الأنواع من عمليات التنظيف والصيانة تبقى على الأقل لمدة ستة أشهر.

نظيف في المكان:

في هذه العملية ، صيانة وتنظيف جهاز المبادل الحراري بشكل دوري. هذا النوع من عمليات التنظيف والصيانة التي لا تحتاج اللوحة إلى فتحها يساعد على ذلك إسقاط الضغط الزائد داخل الحرارة مبادل.

الصيانة اليدوية:

في هذه العملية ، يتم صيانة وتنظيف جهاز المبادل الحراري سنويًا. يستمر هذا النوع من عمليات التنظيف والصيانة على الأقل لأكثر من عام واحد.

إندراني بانيرجي

مرحباً .. أنا إندراني بانيرجي. أكملت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. أنا شخص متحمس وأنا شخص إيجابي حول كل جانب من جوانب الحياة. أحب قراءة الكتب والاستماع إلى الموسيقى. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

آخر المقالات