عندما تدخل غرفة التدفئة أو مصنعًا كيميائيًّا أو ورشة معالجة الأغذية، فإنك غالبًا ما ترى صفوفًا من المعدات المعدنية، تشبه الكتب السميكة المرتبطة بإحكام معًا بواسطة براغي ضخمة. وهذه هي الركيزة الأساسية لتبادل الحرارة في المجال الصناعي — أي المبادل الحراري اللوحي. فإذا قارنا المبادل الحراري اللوحي بسيارة سباق عالية الأداء، فإن «محركه» هو لوحات مبادل الحرارة. فهذه الألواح المعدنية الرقيقة، التي تبدو بسيطةً على نحوٍ ظاهري، تُحدِّد كفاءة تبادل الحرارة، وعمر المعدات الافتراضي، ومدى تطبيقاتها. ولأولئك الذين يستعدون لشراء معدات تبادل الحرارة، فإن فهم الصفائح PHE يعادل فهم جزء كبير من المبادلات الحرارية اللوحية.
ج مُبادل الحرارة الصفيح يتكون من سلسلة من الصفائح المعدنية المموجة المرصوفة فوق بعضها البعض. وكل "ورقة" تمثل لوحة لنقل الحرارة.
ألواح معدنية مُصنَّعة بدقة عالية
السُمك: ٠٫٤–٠٫٨ مم
الهيكل المموج
نمط العظم السمكي للكفاءة العالية
الثقوب الدائرية من أجل
مدخل/مخرج الوسائط الساخنة والباردة
عندما يمر السائل على السطح المموج، يُجبر على تغيير اتجاهه، ما يؤدي إلى إحداث اضطراب شديد باستمرار. ويؤدي هذا الاضطراب إلى كسر الطبقة العازلة التي تلتصق بإحكام بلوحات المبادل الحراري اللوحية (PHE)، مما يسمح بحدوث انتقال حراري غير معيق. وهذا هو السبب الجوهري الذي يجعل المبادلات الحرارية اللوحية قادرة على تحقيق كفاءة في نقل الحرارة تفوق كفاءة المبادلات الحرارية الأسطوانية التقليدية بـ ٣–٥ أضعاف.
عند توصيل لوحتين من لوحات المبادلات الحرارية اللوحية (PHE) معًا، تتداخل التموجات بينهما مشكِّلةً آلاف النقاط المتلاصقة الكثيفة، ما يحسّن بشكلٍ كبيرٍ من القوة الميكانيكية لتجميع اللوحات، ويتيح لها تحمل ضغوط تشغيلٍ أعلى.
استنادًا إلى الزوايا المختلفة لتجعّدات النمط السمكي، تُقسَّم صفائح المبادلات الحرارية إلى نوعين أساسيين لتكيّفها مع ظروف التشغيل المختلفة.
تُشكِّل صفائح التبادل الحراري العناصر الأساسية للتبادل الحراري في المبادل الحراري بالكامل، وهي مسؤولة عن نقل الحرارة بكفاءة بين الوسطين الساخن والبارد. وتُركَّب الحشيات الختمية حول صفائح المبادل الحراري اللوحية (PHE) لضمان تدفق الوسطين داخل قنواتهما المخصصة، ومنع التسرب والتلوث المتبادل. و إطار يستخدم النظام براغي تثبيت لضغط مئات أو آلاف الصفائح معًا، مما يوفّر الدعم الهيكلي ويسمح بتفكيك الجهاز بأكمله وإجراء عمليات الصيانة عليه. وتتكوّن هذه المكوّنات الثلاثة معًا وحدة تبادل حراري لوحيّة كاملة.
| نوع اللوحة | زاوية التجعّد | معامل انتقال الحرارة | مقاومة التدفق | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|---|
|
الصفيحة H (زاوية عالية) |
> ٦٠° | مرتفع | مرتفع | التطبيقات التي تتطلب أقصى كفاءة في انتقال الحرارة، حيث لا تكون الانخفاضات في الضغط عاملًا حاسمًا. |
|
لوحة L (زاوية منخفضة) |
< 30° | متوسطة | منخفض | الأنظمة ذات معدل التدفق الكبير ومتطلبات انخفاض ضغط منخفض، مثل تبادل الحرارة بين ماءٍ وماءٍ مع فروق كبيرة في درجات الحرارة. |
تبادل الحرارة بين ماءٍ وماءٍ: يجب الانتباه إلى الانخفاض المسموح به في الضغط، والتأكد مما إذا كانت الحلول المختارة تستخدم لوحات من النوع H أو لوحات من النوع L أو لوحات هجينة.
السوائل عالية اللزوجة (مثل الزيت): يجب اختيار لوحات مبادلات حرارية ذات تجويفات عميقة، لأن قنواتها الأوسع تمنع انسدادها بواسطة الوسائط اللزجة.
التسخين بالبخار: يتطلب الأمر استخدام أنواع خاصة من اللوحات غير المتماثلة لاستيعاب التغيرات الكبيرة في الحجم النوعي على جانب البخار.
بالنسبة للسوائل المختلفة (الماء العذب، ماء البحر، الأحماض القوية، الزيوت ذات درجة الحرارة العالية)، فإن اختيار مادة لوحة المبادل الحراري أمرٌ بالغ الأهمية لتحديد عمر المعدات الافتراضي.
| متسلسلة المواد | الدرجات النموذجية | المزايا الأساسية | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|
| فولاذ مقاوم للصدأ | ٣٠٤ / ٣١٦L | أداء عام ممتاز وفعالية تكلفة عالية. وتحتوي صنف ٣١٦L على الموليبدينوم لتعزيز مقاومتها للتآكل مقارنةً بصنف ٣٠٤. | الماء العذب، ماء الشرب، زيت التشحيم، أنظمة التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (HVAC)، والتطبيقات الصناعية العامة. |
| التيتانيوم وسبائك التيتانيوم-البالاديوم | TA1 / Gr.11 | مقاومة استثنائية لتآكل الكلوريد. وهي المادة المفضلة في بيئات ماء البحر والمحلول الملحي. | تبريد ماء البحر، الصناعة الكيميائية للأملاح، الصناعات الدوائية، الهندسة البحرية. |
| هاستيلوي | C-276 / C-2000 | مقاومة استثنائية للأحماض القوية (مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك) والبيئات شديدة الأكسدة. | معالجة المواد الكيميائية، والكيماويات الدقيقة، والصناعات الصيدلانية التي تشهد ظروف تآكل شديدة. |
| النيكل وسبائكه | Ni 200 / Monel | مقاومة متفوقة لمحاليل القلويات ذات التركيز العالي. | إنتاج صودا الكاوية والصناعات الكيميائية للكلور-قلوي. |
انقر لمعرفة المزيد حول تطبيقات مبادلات الحرارة اللوحية.
في التشغيل والصيانة الفعليين، لا يكون من الضروري في كثير من الأحيان استبدال الجهاز بالكامل؛ بل يكفي استبدال بعض أو جميع ألواح الدوائر لمنح المعدات «حياةً جديدةً».
تشير الحالات التالية إلى ضرورة النظر في استبدال ألواح مبادل الحرارة اللوحية (PHE) بدلًا من استبدال الجهاز بالكامل:
| مشكلة | معايير الحكم | الإجراء الموصى به |
|---|---|---|
| تآكل اللوحة واختراقها | تسرب مستمر من فتحات الإشارة؛ وجود حفر أو ثقوب مرئية. | أقل من ٥٪ تالفة: استبدال لوحات مبادل الحرارة الفردية فقط. من ٥٪ إلى ١٥٪: استبدال الألواح على شكل أزواج أو حسب القناة. أكثر من ١٥٪: استبدال جميع الألواح. |
| التشوه الميكانيكي | لا يمكن أن تستقر لوحة PHE بشكل مسطح؛ مما يؤثر على التماسك الختمي. | يجب استبدال ألواح مبادل الحرارة المشوَّهة. أما التشوه العام الشديد فيتطلب الاستبدال الكامل. |
| تقليل سمك مفرط | انخفاض السُمك بنسبة تزيد عن ٢٠٪؛ وحدوث تآكل بالقرب من المنافذ أو قمم التموج. | التآكل الموضعي: استبدال ألواح الفي المتأثرة. التآكل العام: استبدال جميع الألواح وإعادة تقييم اختيار المادة. |
| تشققات في الألواح | تشققات شجرية الشكل، وغالبًا ما تظهر في البيئات التي تحتوي على كلوريدات أو بالقرب من نقاط الإجهاد. | استبدال فوري. وإذا ظهرت تشققات متعددة، فيجب النظر في ترقية المادة (مثل الاستبدال من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى التيتانيوم). |
| تقشّر شديد | التنظيف الكيميائي غير فعّال؛ حيث اندمج القشور مع المعدن. | استبدال الألواح المتأثرة ومراجعة نظام معالجة المياه لمنع التكرار. |
| توسيع الطاقة الإنتاجية | زيادة الطلب في العملية؛ ومساحة انتقال الحرارة غير كافية. | إضافة المزيد من الألواح إذا سمح الإطار بذلك. وإلا، فيجب الترقية إلى نوع لوحة أكثر كفاءة (مثل الألواح من النوع H). |
إذا كنت تبحث عن ألواح عالية الجودة لمقايضة مبادلات الحرارة أو حلول مخصصة لمبادلات الحرارة، يرجى التواصل مع فريق الهندسة لدينا دون تردد.
EN
AR
FR
DE
PT
RU
