أنواع المبادلات الحرارية للتدفئة: كيف نفهمها ونختار المناسب منها؟

المبادل الحراري هو عنصر لا يتجزأ من نظام التدفئة، حيث يتم عملية تبادل الحرارة بين عدة بيئات.

هناك عدة أنواع من المبادلات الحرارية.

ما هو الغرض من المبادل الحراري DHW في نظام التدفئة؟

الجهاز هو 2 لوحات: واحدة منها ثابت، و آخر - متحرك. كلاهما تحتوي على ثقوب يتم تثبيت اللوحات بينها بإحكام باستخدام الحشيات.

جوهر مبدأ تشغيل مثل هذا الجهاز هو أن صفائح مموجة تُشكِّل قنواتٍ يدور فيها السائل. ويزداد معامل انتقال الحرارة من الجزء الساخن إلى الجزء البارد نتيجةً لزيادة مساحة التلامس.

في طبقة الجدار من النوع المموج، مع مرور الوقت، عملية الاضطراب. على جوانب مختلفة طبق واحد يتم نقل وسيط منفصل. هذه الطريقة في النقل تمنع اختلاطهما.

تسخين كلا البيئتين يحدث ذلك نتيجة توصيل الجهاز بالأنابيب. بعد أن يُكمل الوسيط مروره عبر جميع القنوات، يغادر المبادل الحراري.

تتيح هذه المعدات إمكانية:

• استغلالها إذا لزم الأمر الواردة من الناقل الطاقة الحرارية الثانوية لتلبية احتياجات المنزل؛
• يتقدم الحرارة المتبقية عندما يتم توفير الكهرباء؛
• لتشكيل ظروف درجة الحرارة المطلوبة لإجراء العمليات الكيميائية؛
• الحفاظ على نظام درجة حرارة سائل التبريد على المستوى المحدد في أنظمة التدفئة المنزلية.

أنواع

هناك الأنواع التالية من المبادلات الحرارية:

خلط الماء

هي أجهزة يتم فيها نقل الحرارة عن طريق الاتصال المباشر. بيئتين: حارة وباردة.

جوهر عمل هذا المبادل الحراري هو أنه في غرفة خاصة يتم الجمع بين السائل والبخار، وتتجاوز سرعته قيمة تفوق سرعة الصوت.

الفوهة المحسوبة تُسرّعها إلى هذا المؤشر. ونتيجةً لهذا الاختلاط، يحدث تسخين السوائل وتكثيف البخار، ويدور سائل التبريد بدرجة الحرارة المطلوبة عبر نظام التدفئة.

توفر كاميرا الجهاز وجود فراغ التكثيف. من الممكن تشغيل هذا النوع من المبادل الحراري حتى في ظل ظروف انخفاض ضغط البخار.

سطحي

يتم تقديم تصميم مثل هذه الأجهزة في النموذج أنابيب ثنائية المعدن مع زعانف من الألومنيوم الملفوف.

في هذه الأجهزة، تتم عملية تدفق الهواء حول سطح صلب. تختلف درجة حرارة السطح وتدفق الهواء.

يتم تبادل الحرارة بين الوسائط عبر جدار مُغطى بمادة خاصة موصلة للحرارة. الدوائر معزولة تمامًا عن بعضها البعض.

تنقسم المبادلات الحرارية السطحية إلى نوعين:

• متجدد (يميل اتجاه تدفق الوسط إلى التغير)؛
• متعافي (يتم تبادل الحرارة من سائل تبريد إلى آخر من خلال الجدران السائبة للدائرة، بينما يظل اتجاه تدفق الوسط ثابتًا).

المتعافي وأنواعه

يتم تقسيمها حسب ميزات التصميم ومجال التطبيق.

قذيفة وأنبوب

هذه هي أبسط الأجهزة. وهي تتكون من عدد كبير من الأنابيب الصغيرة التي ملحومة في حزمة واحدة ووضعها في غلاف. تعتبر هذه المبادلات الحرارية ضخمة جدًا وتشغل مساحة كبيرة.

يتم استخدامها في المبخرات، الثلاجات، السخانات، المكثفات.

مغمورة

إنهم يمثلون الثعابين أشكال مسطحة أو أسطوانية مغمورة في وعاء به سائل.

تعتبر هذه المبادلات الحرارية غير فعالة بسبب وجود تسرب على الجانب الخارجي للملف. انخفاض انتقال الحرارة، وتحدث عملية الغسيل بالسائل بكميات صغيرة للغاية.

تُستخدم الوحدات المغمورة كمبردات ومكثفات، وكذلك لـ تسخين المياه والحلول التكنولوجية.

أنبوبي

الأجهزة من هذا النوع هي 2 أنابيب، متراكبة ومختلفة الأقطار. وهكذا، يتلامس السائل المطلوب تسخينه أو تبريده مباشرةً مع سائل التبريد.

تم إصلاح أنابيب التبادل الحراري على طول بعضها البعض. بفضل الاختلاف بين أقطارهما، لا يواجه سائل التبريد أي عوائق أثناء دورانه.

تُستخدم هذه المبادلات الحرارية بشكل أساسي في صناعة الأغذية، وخاصة في صناعة النبيذ وإنتاج الألبان.

وينتشر استخدام مثل هذه الأجهزة أيضًا على نطاق واسع في صناعات النفط والغاز والمواد الكيميائية.

الري

المبادلات الحرارية من هذا النوع هي أنابيب مستقيمة تقع واحدة فوق الأخرى وتُروى بالماء من الخارج. تُثبّت باللحام أو باستخدام "لفائف" على الحواف. يمرّ سائل الريّ عبر الحوض العلوي، الذي تتخذ حوافه شكل قرنفليتبخر جزء من السوائل الموردة لري الأنابيب.

استخدام مثل هذه الوحدات المكثفات في الثلاجات.

الجرافيت: ما هو؟

المبادلات الحرارية حاجز الهياكل. جميع المكونات المستطيلة أو الأسطوانية مثبتة بإحكام بحشوات وأغطية مطاطية أو تفلون خاصة.

داخل هذا الهيكل، هناك شيء يحدث التدفق المتقاطع للسائل.

في البداية، يُعالَج الجرافيت براتنجات خاصة مصنوعة من الفورمالديهايد لإزالة مسامية الجرافيت. إحدى البيئتين أو كلتيهما مُسببة للتآكل.

بسبب التأثير المستقر لهذه الأجهزة، فإن استخدامها يحظى بشعبية كبيرة. في الصناعة الكيميائية.

لوحة هواء مع مروحة

وفقا لتصميمها، يتم تقسيمها إلى قابلة للفصل وملحومة. الأول تُستخدم على نطاق واسع نظرًا لحقيقة أنها يمكن أن تكون تفكيك وتجميع، وإذا لزم الأمر، يتم تنظيفها وزيادة كفاءتها عن طريق إضافة أطباق إضافية.

يتكون الجهاز من ألواح بينها حشوات مطاطية، غرفتان طرفيتان، شد البراغي والإطار.

الصفائح الفولاذية لها سمك 0.7 ملم، جانب التدفق الخاص بهم مموج أو مضلع.

من أجل إغلاق عملية تبادل الحرارة، يتم تثبيت الألواح حشوات مطاطية.

يمكن أن يتحرك سائل التبريد في مثل هذه المبادلات الحرارية في الاتجاه الأمامي أو العكسي أو المختلط.

يتم استخدام مثل هذه الأجهزة في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في صناعات النسيج والنفط واللب والورق وغيرها.

لوحة مضلعة: مبدأ التشغيل

جوهر تصميم مثل هذا المبادل الحراري هو أنه يوجد نظام واحد من اللوحات المنفصلة، والتي تقع بينها المرفقات المضلعة.

يتم تقديم أصنافها في مجموعة واسعة.

لاختيار كفء لأشكال القنوات لـ مرور السائل، يتطلب استخدام مرفقات مختلفة.

تُستخدم هذه المبادلات الحرارية في مختلف منشآت النقل.

صفيحة مضلعة

وتختلف عن الأنواع المذكورة أعلاه في أن قاعدة الهيكل تستخدم ألواحًا مضلعة بجدران رقيقة، تتشكل عن طريق اللحام عالي التردد.

يتم إصلاحها جميعها بدورها مع إمكانية دوران 90 درجة مئوية.

غالبًا ما يتم استخدام مثل هذه المبادلات الحرارية في الصناعة (في العمليات التكنولوجية الحرارية) وفي الحياة اليومية (أنظمة التهوية مع استعادة الحرارة).

حلزوني

إنها أفقية ورأسية. يتكون تصميمها من ورقتين رقيقتين مصنوعة من المعدن، مثبتة في القلب ومثنية بشكل حلزوني. ولزيادة صلابة الألواح، تُلحم بها نتوءات مسافة على كلا الجانبين.

القنوات الحلزونية لها حدود في شكل أغطية النهايةويتم إغلاق هذه الممرات عن طريق اللحام. من جهة واحدة ويغلق بحشية على الجانب الآخر. مع تآكله، يحدث اللحام على الجانب الآخر أيضًا.

وهذا يزيل الاحتمالية النزول حاملات الحرارة.

يستخدم هذا الجهاز في الغذاء، المعادن، اللب والورق، التعدين، النفط، الغاز وغيرها من مجالات الصناعة.

كيفية اختيار المبادل الحراري لنظام التدفئة المركزية

عند الاختيار، من المهم الانتباه إلى الخصائص التقنية الرئيسية للمعدات:

سمك ومادة الألواح

كلما انخفضت كتلة الجهاز، ارتفع معامل انتقال الحرارة. من المهم التركيز على السُمك الموصى به للألواح. يختلف هذا بشكل رئيسي من 0.4 ملم إلى 0.7 ملمالمادة المناسبة هي الفولاذ المقاوم للصدأ.

ضغط

كلما انخفض هذا المؤشر، انخفضت تكلفة الوحدة. لذا، لا يُلاحظ الفشل في نظام التدفئة، من الضروري معرفة هذا معنى وإظهاره للبائع عند الشراء.

معامل انتقال الحرارة

هذا أحد معايير الاختيار الرئيسية، إذ يُظهر وحدة الحرارة التي يستطيع الجهاز نقلها خلال فترة زمنية محددة من بيئة ساخنة إلى أخرى باردة. من خلال مساحة 1 متر مربع وفرق درجة الحرارة 1 كلفن.

لزيادة نقل الحرارة، يلزم عدد أقل من الألواح. ستكون تكلفة هذا المبادل الحراري أقل. بالنسبة للمعدات ذات السعر المرتفع،

معامل نقل الحرارة الموصى به والأمثل - 7000 واط/م2*ك.

وزن

يعتمد وزن المبادل الحراري بشكل مباشر على المادة المصنوعة منها مادة قبل شراء الجهاز، عليك تحديد المساحة المتاحة له. في المساحات الصغيرة، يُفضّل عدم استخدام كبيرة الحجم معدات.

سطح احتياطي للتبادل الحراري

بالنسبة لوحدة الجودة هذا الرقم هو 10-15%، وإلا فلن يكون تشغيله فعالاً، حيث أن أدنى انخفاض في درجة الحرارة إلى درجة الحرارة المحددة أو التلوث سيؤدي إلى توقف عملية العمل.

بالإضافة إلى المعلمات المذكورة أعلاه، فإنه من الجدير أيضًا النظر كمية فقدان الحرارة، الخصائص الرئيسية للسائل المبرد، خصائص الأنابيب للتبادل الحراري.

الأنواع والمواد

يتم اختيار نوع المبادل الحراري على أساس الغرض المقصود منه والمبرد المستخدم.

تعتبر الأجهزة الأكثر موثوقية ومتانة هي تلك المصنوعة من الحديد الزهرلا يخافون من التآكل ولديهم قدرة حرارية عالية.

العيوب: حجمها كبير وبطء تكيفها مع تقلبات درجات الحرارة. تشغل مساحة كبيرة.

يو فُولاَذ سعر الوحدات أقل بشكل ملحوظ، ولكن مستوى الكفاءة أقل أيضًا.

الأكثر شيوعًا هي المبادلات الحرارية المصنوعة من نحاسإنها تتمتع بمعامل توصيل حراري مرتفع ومتقدمة من الناحية التكنولوجية.

ولزيادة عمر الخدمة، يتم تغطية هذه الأجهزة بطبقة واقية خاصة من الخارج.

المبادلات الحرارية الفولاذية هي الأرخص، وهي عرضة للتآكل وثقيلة الوزن.

الشركات المصنعة الشعبية: الصورة

جميع مصنعي الوحدات يقدمون ضمانًا لمنتجاتهم. من 6 أشهر إلى سنة.

منتجات الشركات التالية مطلوبة بشدة:

• سوندكس؛

  

  الصورة 1. مبادل حراري لوحي، اتصال ملولب، سمك اللوحة 0.5 مم، الشركة المصنعة - Sondex، الدنمارك.

• ريدان؛
• ألفا لافال؛

  

  الصورة 2. مبادل حراري لوحي نموذج AQ2S، سطح لوح مموج، الشركة المصنعة - ألفا لافال.

• جيا ماشيمبكس؛
• دانفوس؛

  

  الصورة 3. مبادل حراري ذو لوحة ملحومة نموذج XB 04-1-8، مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للأحماض، الشركة المصنعة - "دانفوس".

• فونكي؛
• إيترا.

فيديو مفيد

شاهد هذا الفيديو لمعرفة كيفية عمل المبادلات الحرارية الأنبوبية والقذيفة.

انخفاض ضغط الماء الساخن وعلامات الانسداد الأخرى

علامات الانسداد

• ضغط منخفض الماء الساخن؛
• يتراكم ويتفتت تحت الغلاف سخام؛
• بعد حدوث التشغيل إيقاف تشغيل الموقد السريع؛
• سيء الإحماء ماء؛

  مهم! قبل أن تبدأ العملية تنظيف المبادل الحراري ومن الضروري التأكد من أن بقية عناصر نظام التدفئة تعمل بشكل جيد.

• التحفيز المستمر الحماية الحرارية.