ما هي الحدود العليا والسفلى لدرجة الحرارة لمبادلات الحرارة اللوحية؟

مبادل الحرارة اللوحي هو جهاز غير مباشر فعّال للغاية ومدمج لتبادل الحرارة. ويعتمد مبدأ عمله على استخدام سلسلة من الألواح المعدنية المموجة المطبوعة (ألواح PHE)، والتي تُرصّ بشكل متناوب لتكوين قنوات تدفق ضيقة بين الألواح. وهذا يسمح بمرور السوائل الساخنة والباردة في اتجاهين متعاكسين داخل القنوات المجاورة، حيث تتبادل الحرارة عبر الألواح لتحقيق التسخين أو التبريد أو التبخر أو التكثيف.

يعتمد نطاق درجة حرارة التشغيل لمبادل حراري لوحي على عدة عوامل بدلًا من أن يكون ثابتًا. ونظريًّا، يمكن أن تصل الحدّ الأعلى إلى ٩٠٠°م، بينما يمكن أن تنخفض الحدّ الأدنى إلى -١٩٦°م. قياسي مبادلات حرارية لوحية قابلة للفك تعمل عمومًا ضمن نطاق -٦٠°م إلى ٢٦٠°م، في حين يمكن للمبادلات الحرارية اللوحية الملحومة أن تتجاوز هذا النطاق، وتتعامل مع درجات الحرارة المنخفضة جدًّا والعالية جدًّا.

١. أنواع هياكل المبادلات الحرارية اللوحية

تقتصر المبادلات الحرارية اللوحية ذات الحشوات على درجة حرارة تشغيل تقلّ عادةً عن ٢٥٠°م بسبب محدودية مقاومة الحشوات لدرجات الحرارة. المبادلات الحرارية ذات الصفائح الملحومة أما المبادلات الحرارية اللوحية الملحومة، ففي المقابل، فلا تتطلب حشوات، ويتحدد أقصى حد لدرجة حرارة تشغيلها مباشرةً بخواص المواد المعدنية المستخدمة في صنع الألواح، ويمكن نظريًّا أن تصل إلى ٩٠٠°م.

اتصل بنا

٢. مادة المانع

للمبادلات الحرارية ذات الألواح القابلة للإزالة، أغطية المبادلات الحرارية ذات الألواح تُعتبر العامل الرئيسي الذي يحدد مدى درجات الحرارة التشغيلية، ويؤثر اختيار مادة المطاط تأثيرًا كبيرًا في الأداء. وفي التطبيقات التي تتغير فيها درجات الحرارة بشكل متكرر — مثل أنظمة التدفئة — فمن المستحسن اختيار أغطية ذات معدل استرجاع مرن يبلغ ٨٠٪ أو أكثر، مثل مطاط الإيثيلين بروبيل دين (EPDM)، للتعامل مع عمليات التمدد والانكماش المتكررة والحفاظ على سلامة الإغلاق.

٣. مادة الصفيحة

في مبادلات الحرارة الملحومة بالكامل، فإن المادة المعدنية المستخدمة في صفيحة المبادل الحراري اللوحي (PHE) تحدد مباشرةً القدرة الحرارية للمعدات. وتُعد الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر المواد شيوعًا المستخدمة في صفائح المبادل الحراري اللوحي (PHE)، وتُستخدم أساسًا في التطبيقات المدنية والصناعية العامة. أما التيتانيوم، بفضل مقاومته الممتازة للتآكل، فهو الخيار الأمثل للبيئات الغنية بالكلور. وللظروف القاسية جدًّا من حيث الحرارة والتآكل، يُوصى باختيار مواد مثل 254SMO وC276 و904L.

٤. عوامل مؤثرة رئيسية أخرى

٤.١ ظروف التشغيل
يتم تصنيع مبادلات الحرارة اللوحية بدرجات حرارة وضغوط تصميم مُعرَّفة بوضوح. ومع ذلك، في التشغيل الفعلي، هذه المعايير ليست ثابتة. ولذلك، فإن ترك هامش أمان كافٍ يُعد شرطًا أساسيًّا لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل للمعدات.

٤.٢ ضغط التشغيل
تنخفض قدرة المواد على تحمل الضغط بشكل كبير مع ارتفاع درجة الحرارة. وعند اختيار مبادل حراري لوحي لظروف التشغيل ذات درجات الحرارة العالية، يجب التحقق من تصنيف الضغط في الوقت نفسه لمنع نقص القوة الذي قد يؤدي إلى تشوه بلاستيكي أو حتى فشل تشققي.

٤.٣ تسلسل بدء التشغيل والإيقاف
يجب الالتزام بدقة تامة بترتيب التشغيل والإيقاف لمبادلات الحرارة اللوحية، وهو "إدخال السائل البارد أولاً، ثم السائل الساخن". فإذا تم إدخال السائل الساخن أولاً، فإن الألواح ستتعرض لتشوهات شديدة ناتجة عن الإجهاد الحراري بسبب فرق درجات الحرارة الكبير، مما قد يؤدي إلى تشقق اللحامات أو فشل الحشوات. وعند بدء التشغيل، يجب التحكم في معدل التدفق الأولي بحيث لا يتجاوز ٥٠٪ من القيمة المصممة. وبعد فترة التسخين المبدئي التي تستغرق ١٠–١٥ دقيقة، ينبغي زيادة معدل التدفق تدريجيًّا حتى يصل إلى ظروف التشغيل المصممة.

٤٫٤ خصائص الوسيط
يزداد ميل الوسيط إلى الترسب (التكلس) عند درجات الحرارة المرتفعة بشكل ملحوظ، ما يؤدي إلى زيادة المقاومة الحرارية، وانخفاض كفاءة تبادل الحرارة، بل وقد يتسبب أحيانًا في حدوث تآكل تحت الرواسب. أما بالنسبة للوسيط الذي يحتوي على جزيئات أو ألياف، فيجب اختيار قنوات تدفق واسعة أو ألواح مُجعَّدة على هيئة عظم سمكة لمنع الانسداد.