منو
نحوه رسوب زدایی مبدل حرارتی
نحوه رسوب زدایی مبدل حرارتی

چهارشنبه 21 آذر 1397

0 2557 800

نحوه رسوب زدایی مبدل حرارتی

رسوب دلیل اصلی خرابی مبدل به سبب خوردگی شیمیایی و مکانیکی و همچنین مهمترین عامل کاهش راندمان مبدل حرارتی می باشد.
در این مقاله علت تشکیل رسوب در مبدل های حرارتی و همچنین روش های رسوب زدایی مبدل های حرارتی (نحوه رسوب زدایی مبدل های حرارتی) را بطور دقیق مورد بررسی قرار داده ایم تا کاربران عزیز با مطالعه این مطلب بتوانند مبدل های خود را به موقع رسوب زدایی کرده و از کاهش راندمان مبدل حرارتی جلوگیری به عمل آورند.

به منظور تکمیل اطلاعات مشتریان عزیز، توضیحات جامع و تخصصی در ارتباط با علت ایجاد رسوب و روش های رسوب زدایی مبدل های حرارتی با عنوان زیر به تفصیل بیان شده است.

  1. مبدل گرمایی چیست؟
  2. انواع مبدل حرارتی
  3. دلیل رسوب زدایی مبدل حرارتی
  4. رسوب چیست؟
  5. علت ایجاد رسوب در مبدل حرارتی
  6. رسوب پذیری مبدل حرارتی
  7. روش های رسوب زدایی مبدل های حرارتی
  8. چگونه مبدل حرارتی را رسوب زدایی کنیم؟
  9. زمان لازم برای اسید شویی مبدل حرارتی
  10. از چه اسیدی برای رسوب گیری مبدل حرارتی استفاده کنیم؟
  11. نکات لازم پس از اسید شویی مبدل حرارتی

همچنین کاربران عزیز می توانند جهت مشاهده انواع مدل های مبدل حرارتی صفحه ای ، و مقایسه قابلیت های هر مدل و کاربری هر یک از مدل های مبدل حرارتی به لینک زیر مراجعه نمایند.

مبدل گرمایی چیست؟

طبق یک تعریف ساده می‌توان گفت مبدل حرارتی یا همان مبدل گرمایی وسیله ایست که بین دو سیال با دماهای متفاوت ، یک سطح جامد مانع تداخل این دو سیال ایجار میکند (مثل جدار لوله) و فرایند تبادل حرارت را انجام می دهد. و همواره دو سیال که یکی گرم و دیگری سرد است در این مبدل ها به صورت جریان موازی - جریان مخالف و یا جریان متقاطع در حرکت هستند.
مبدل ها در صنایع و منازل در طیف وسیعی از کاربری ها قابل مشاهده هستند.

انواع مبدل حرارتی

در این تقسیم بندی که نوع سیال مد نظر است چند نمونه از انواع مبدل های گرمایی به لحاظ نوع سیال را نام برده و مورد بررسی قرار می دهیم.

مبدل حرارتی آب به آب

مثل مبدل حرارتی استخری، منبع کویلی و منابع دوجداره و مبدل حرارتی تولید آبگرم مصرفی که یک سیال گرم یا سرد باعث انتقال حرارت به سیال دیگر می شود.

مبدل حرارتی آب به هوا

مثال ساده بخاری اتومبیل یا رادیاتور شوفاژ منزل، کویل هواساز ها و... که جریان هوا از روی لوله های حاوی سیال سرد یا گرم می‌گذرد و هوا را گرم یا سرد می نماید. اواپراتور کولر گازی و کندانسور کولر گازی دو نمونه دیگر از این نوع هستند.

مبدل حرارتی بخار به آب

مثل لوله های دیگ بخار و مبدل های بخار که بخار آب را گرم می کند.

مبدل حرارتی آب به روغن 

اویل کولر یا همان مبدل روغن معمولا برای انتقال حرارت و خنک کاری روغن استفاده میشود.

مبدل گاز به آب (اواپراتور)

مثل اواپراتور چیلر های تراکمی (گاز فریون آب چرخشی در فن کویل هواساز را سرد می کند) یا کندانسورهای تبخیری آب باعث سرد شدن گاز لوله های کندانسور می‌گردد.

عوامل موثر در انتقال حرارت مبدل حرارتی

  1. جنس مبدل حرارتی
  2.  سرعت سیال
  3. سطح تبادل در مبدل حرارتی 
  4. ضخامت جداره مبدل
  5. دمای سیال

دلیل رسوب زدایی مبدل حرارتی

با توجه به مطالب گفته شده در مورد عوامل سرعت دهنده تبادل حرارت در مبدل ها به این موضوع می پردازیم که چرا باید رسوب زدایی کنیم و رسوب چه تاثیری روی عوامل سرعت دهنده تبادل دارد؟

رسوب راندمان مبدل را به دلایل زیر به صورت چشم گیری کاهش می دهد.

وجود رسوب روی سطح داخلی یا خارجی لوله های مبدل باعث افزایش ضخامت جداره لوله شده و همانطور که گفته شد هرچه ضخامت بیشتر شود سرعت تبادل حرارت کم خواهد شد.

وجود رسوب در داخل لوله باعث کاهش سطح مقطع شده و باعث افت سرعت و دبی آب عبوری از داخل لوله ها شده و درنتیجه تبادل حرارت کاهش می یابد.

رسوب باعث زبری سطح داخلی لوله ها شده و باعث افت فشار جریان سیال شده و تبادل حرارت را کاهش میدهد.

با جمع بندی موارد فوق به این نتیجه خواهیم رسید که رسوب بیشترین تأثیر منفی را بر راندمان مبدل‌ها دارد. البته ناگفته نماند در مبدل های آب به هوا وجود گرد و خاک و روغن و فضله حیوانات و هرچه جریان هوای عبوری روی سطح مبدل را کاهش دهد هم باعث کاهش تبادل حرارت خواهد شد.

رسوب چیست؟

سختی موجود را به دو صورت سختی دائم و سختی موقت می باشد. سختی موقت که در اثر وجود نمک های کلسیم و منیزیم مثل کربنات کلسیم و کربنات منیزیم موجود در آب به وجود می آید باعث رسوب می شود. این نمک ها در اثر گرما و یا سکون سیال روی سطح جداره‌های ظروف و لوله ها تشکیل رسوب را می‌دهند.
آب هر منطقه با هم سختی متفاوتی دارند و حتی آب یک منطقه در طول سال و فصول مختلف می‌تواند سختی متفاوتی داشته باشد. مثلاً در فصول پر باران مثل بهار، زمستان و پاییز سختی آب می تواند کمتر شود و در فصل تابستان بیشتر. آنچه مشخص است افزایش گرما سرعت رسوب گذاری را افزایش خواهد داد.

علت ایجاد رسوب در مبدل حرارتی

رسوب در مبدل حرارتی fouling in Heat Exchenger دلیل اصلی خرابی مبدل حرارتی به سبب خوردگی شیمیایی و خوردگی مکانیکی است.

رسوب در مبدل حرارتی به دلیل پدیده انتقال حرارت و انتقال جرم و انرژی ایجاد می گردد. یا به معنای دیگر جرم به رسوبات تشکیل شده در سیستم های آبی در اثر فوق اشباع شدن نمک های غیر آلی گفته میشود.
 رسوب در مبدل حرارتی سبب کمتر شدن سطح مقطع عبوری سیال شده و در این صورت علاوه بر افزایش افت فشار شاهد افزایش سرعت سیال نیز خواهیم بود که در این حالت مبدل، قدرت پمپاژ بیشتر را می طلبد.

ضریب انتقال حرارت همرفتی در این حالت بدلیل سرعت بالای سیال بیشتر می شود ، اما لایه ی رسوب سبب مقاومت بیشتر در برابر انتقال حرارت کلی می گردد.

سرعت بیشتر سیال در مبدل حرارتی سبب کاهش مقاومت مبدل حرارتی در برابر رسوب پذیری می شود .

خوردگی مکانیکی یا سایش Erosion به خرابی مواد در اثر سرعت بالای جریان های مایع ، وجود قطرات معلق در جریان گاز ، وجود حباب های بخار در جریان مایع ووجود ذرات مایع در جریان های گازی است.

خوردگی شیمیایی به خرابی ماده در اثر واکنش با محیط اطلاق می شود . خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی است که به فلز کمک می کند که به حالت اصلی خود برگردد. اکسید آهن یا زنگ.رسوب زدایی مبدل های حرارتی

رسوب پذیری مبدل حرارتی

رسوب پذیری به تجمع و رشد ناخواسته رسوب روی سطح انتقال حرارت گفته می شود که سبب کاهش راندمان مبدل حرارتی می شود.

رسوب پذیری یا جرم گیری وابسته به زمان است و مبدل های تازه نصب شده بعد از یک دوره کاری معین تنها با مقدار جرم ثابت مواجه می شوند. ایجاد رسوب ۵ مرحله متفاوت و متوالی دارد که شامل  شروع جرم گیری یا هسته زایی ، انتقال جرم ، رسوب ، جرم زدایی و به تاخیر انداختن خودکار و پیر سازی است.

شروع جرم گیری : بعد از نصب و شروع به کار یک مبدل حرارتی تمیز زمان معینی نیاز است تا رسوب پذیری (هسته زایی) شکل گیرد . دمای سطح ، اختلاف دمای دو طرف سطح ، زبری و جنس مبدل حرارتی و...در زمان رسوب گذاری موثر هستند.

انتقال جرم : در این مرحله پدیده هایی مانند رسوب سازی و ترموفرسایش رخ می دهد و رسوب از سیال به سطح انتقال حرارت منتقل می شود.

رسوب : در این مرحله ذرات منتقل شده به سطح می چسبند .جنس سطح ، چگالی و اندازه و شرایط سطح در این مرحله اهمیت دارد.

جرم زدایی : سیال عبوری از روی رسوب ها احتمالا به وسیله ی سایش یا پوسته پوسته شدن یا حل شدن مقداری از جرم را می زداید . میزان جرم زدایی به  استحکام رسوب و  نیروی برشی سیال بستگی دارد. این میزان بسیار کمتر از آهنگ رسوب گذاری است.

پیرسازی رسوب : بعد از نشست رسوبات  فرایند پیر سازی شکل می گیرد که با توجه به املاح رسوب کرده این رسوب ها یا مقاوم تر شده یا تضعیف می شوند.

رسوب گیری در مبدل حرارتی اجتناب نا پذیر است. مبدل حرارتی صفحه ای به دلیل مجاری باریک عبور سیال دارای حساسیت بالاتری به نسبت مبدل پوسته و لوله است. همچنین به دلیل ضخامت کم مبدل صفحه ای اسید شویی و از بین بردن رسوب ها هم در مبدل صفحه ای دارای حساسیت بالاتری است.

رسوب پذیری یا رسوب گیری در مبدل حرارتی زمانی مورد بحث قرار می گیرد که سیال عبوری از مبدل دارای سختی باشد. اگر سیال عبوری که دارای سختی است در یک سیکل بسته مورد استفاده قرار گیرد ، به مقدار مشخصی رسوب کرده و دیگر رسوب پذیری ادامه نخواهد داشت . اما در سیستم هایی که سیال عبوری به مصرف می رسد و خروجی باز است به میزان عبور آب و سختی آب رسوب پذیری ادامه می یابد.

روش های رسوب زدایی مبدل های حرارتی

رسوب زدایی مبدل حرارتی می تواند به صورت مکانیکی و به صورت شیمیایی انجام شود. استفاده از روش مکانیکی و شیمیایی به جنس و نوع مبدل حرارتی بستگی دارد. در ادامه می توانید با روش های رسوب زدایی مبدل های حرارتی بیشتر آشنا شوید.

رسوب زدایی مکانیکی مبدل حرارتی

روش مکانیکی به این صورت که در گذشته برای خارج کردن رسوب از مبدل های پوسته و لوله فلنج های دوسر مبدل ها (مثل کندانسور آبی چیلر های تراکمی) را باز کرده و با استفاده از یک سیخ بلند که روی آن فرچه سیمی نازک متناسب با قطر لوله مبدل متصل شده بود داخل لوله ها را سیخ کشیده و باعث ریزش رسوب می شوند و در نهایت هم با استفاده از آب رسوب ها را خارج می کردند. معمولاً این کار را قبل از شروع فصل کارکرد چیلر در فروردین و اردیبهشت یا در پایان فصل کار چیلر در اواخر مهر و آبان انجام می‌دادند.

رسوب زدایی شیمیایی مبدل حرارتی

برای از بین بردن رسوبات داخل لوله های مبدل های پوسته و لوله و یا مبدل های صفحه ای جوشی و گسکتی (واشری) از محلول‌های شیمیایی با خاصیت اسیدی استفاده می شود. این اسیدها مناسب ترین رسوب زدا ها برای نمک های کلسیم و منیزیم هستند.

چگونه مبدل حرارتی را رسوب زدایی کنیم؟

روش اول : که شامل وارد کردن محلول اسید به صورت ثقلی داخل مبدل می باشد که بیشتر برای مبدل های کوچک مثل مبدل آبگرمکن فوری و مبدل های صفحه ای جوشی در پکیج ها (مبدل ثانویه) یا مبدل اولیه پکیج استفاده می شود. در این روش مبدل را از دستگاه جدا کرده در داخل یک تشت یا لگن تا اندازه ای آب میریزیم که نیمه مبدل را در بر بگیرد. سپس به اندازه مناسب اسید را از سمت خروجی مبدل وارد می کنیم تا به صورت معکوس جریان آب شستشوی مناسب انجام شود.
استفاده از دستکش مناسب پلاستیکی و عینک یا شیلد محافظ چشم و صورت ضروری است. چون اسید در ترکیب با آب و رسوب واکنش داده ضمن ایجاد حرارت باعث پرش سیال و پاشش آن به اطراف خواهد شد. پس از تمیز شدن مبدل آن را با آب فراوان و محلول قلیایی مورد شستشو قرار می‌دهیم تا اسید باعث خوردگی فلز مبدل نشود. چنانچه محلول قلیایی موجود نبود می توانید از پودر رختشویی با آب، محلول قلیایی بسازید. فقط باید پودر به خوبی داخل آب حل شود. برای جدار بیرونی کویل مسی مبدلهای کویلی از همین روش استفاده می کنند.


روش دوم : در این روش از پمپهای اسید شویی که دارای محفظه پمپ و پروانه پلاستیکی سازگار با اسید هستند استفاده می‌کنیم. این پمپ ها به صورت پرتابل هستند و دارای مخزن اسید هستند و بستگی به قدرت پمپ و حجم کاری، ظرفیت این مخزن نیز متغیر است. پمپ های اسید شویی در سایزهای کوچک برای پکیج ها دارای شیلنگ های انعطاف پذیر با کانکشن های کلیپسی یا مهره ای  هستند. در سایزهای بزرگتر نیز دارای لوله های خرطومی شکل و انعطاف پذیر هستند. که به راحتی امکان اتصال به مبدل وجود داشته باشد. بهتر است با زمان طولانی تر و اسید رقیق تر اسید شویی را انجام دهیم اما چنانچه سرعت انجام کار در زمان محدود مدنظر باشد باید غلظت اسید را بیشتر کرده و در مدت زمان کمتری اسید شویی را انجام داد.اسیدشویی مبدل حرارتی
روش اول : که شامل وارد کردن محلول اسید به صورت ثقلی داخل مبدل می باشد که بیشتر برای مبدل های کوچک مثل مبدل آبگرمکن فوری و مبدل های صفحه ای جوشی در پکیج ها (مبدل ثانویه) یا مبدل اولیه پکیج استفاده می شود. در این روش مبدل را از دستگاه جدا کرده در داخل یک تشت یا لگن تا اندازه ای آب میریزیم که نیمه مبدل را در بر بگیرد. سپس به اندازه مناسب اسید را از سمت خروجی مبدل وارد می کنیم تا به صورت معکوس جریان آب شستشوی مناسب انجام شود.

استفاده از دستکش مناسب پلاستیکی و عینک یا شیلد محافظ چشم و صورت ضروری است. چون اسید در ترکیب با آب و رسوب واکنش داده ضمن ایجاد حرارت باعث پرش سیال و پاشش آن به اطراف خواهد شد. پس از تمیز شدن مبدل آن را با آب فراوان و محلول قلیایی مورد شستشو قرار می‌دهیم تا اسید باعث خوردگی فلز مبدل نشود. چنانچه محلول قلیایی موجود نبود می توانید از پودر رختشویی با آب، محلول قلیایی بسازید. فقط باید پودر به خوبی داخل آب حل شود. برای جدار بیرونی کویل مسی مبدلهای کویلی از همین روش استفاده می کنند.

روش دوم : در این روش از پمپهای اسید شویی که دارای محفظه پمپ و پروانه پلاستیکی سازگار با اسید هستند استفاده می‌کنیم. این پمپ ها به صورت پرتابل هستند و دارای مخزن اسید هستند و بستگی به قدرت پمپ و حجم کاری، ظرفیت این مخزن نیز متغیر است. پمپ های اسید شویی در سایزهای کوچک برای پکیج ها دارای شیلنگ های انعطاف پذیر با کانکشن های کلیپسی یا مهره ای یا مهره ای هستند. در سایزهای بزرگتر نیز دارای لوله های خرطومی شکل و انعطاف پذیر هستند. که به راحتی امکان اتصال به مبدل وجود داشته باشد. بهتر است با زمان طولانی تر و اسید رقیق تر اسید شویی را انجام دهیم اما چنانچه سرعت انجام کار در زمان محدود مدنظر باشد باید غلظت اسید را بیشتر کرده و در مدت زمان کمتری اسید شویی را انجام داد.

زمان لازم برای اسید شویی مبدل حرارتی

یک روش تجربی برای تست زمان لازم برای اسید شویی این است که از لوله اسید برگشت از مبدل به سمت مخزن پمپ با ظرف پلاستیکی نمونه گرفته و با ریختن اسید روی زمین (مثلاً موزاییک یا سنگ فرش کف) وضعیت رسوب زدایی را بررسی کرد. اگر اسید شروع به جوشیدن و کف کردن با شدت زیاد کرد یعنی هنوز با نمک ها به خوبی ترکیبی نشده و همچنان خاصیت خود را حفظ کرده است. در دفعات بعدی که با زمان بندی منظم بهتر است انجام شود هر بار باید شدت جوشیدن اسید و کف کردن آن کمتر شود چون در ترکیب با رسوب خاصیت اسیدی کاهش می‌یابد در این حالت می توانید از روش اصولی تری مثل PH سنج نیز بهره مند شوید و PH محلول را بررسی کنید. از آنجا که اسید شویی مبدل های گسکتی و جوشی تخصصی بوده بهتر است از متخصصین این کار بهره برد.

چنانچه از غلظت نامناسب اسید استفاده شود یا زمان طولانی تر از حد نیاز اسید شویی کنید احتمال آسیب به صفحات و سوراخ شدن آنها وجود دارد.

از چه اسیدی برای رسوب گیری مبدل حرارتی استفاده کنیم؟

اسید های موجود در بازار به صورت انیدرید (پودر خشک) یا به صورت محلول می باشد. اسید دیسکلر (Descaler) اسیدهای رسوب زدا معروف در بازار بوده و در غلظت های 30 درصد به بالا موجود می باشند. البته در مبدل های کوچک برخی سرویس کاران از جرم گیرهای خانگی استفاده می‌کنند که خیلی توصیه نمی شود. 
استفاده از سختی گیر می تواند علاوه بر افزایش عمر سیستم باعث کاهش هزینه‌های رسوب‌زادیی شود. می توان از انواع سختی گیر مثل سختی گیر مغناطیسی و پلی آمید و زینی و اسمز معکوس و... بنا بر نوع و ابعاد سیستم استفاده کرد.

نکات لازم پس از اسید شویی مبدل حرارتی

همواره بعد از اتمام اسید شویی با تخلیه اسید ضمن رعایت نکات ایمنی حتماً باید مدار اسید شویی شده با محلول قلیایی مورد شستشو قرار بگیرد چون قلیا باعث خنثی شدن اسید های باقی مانده در سیکل اسید شویی شده و مانع آسیب رسیدن به لوله ها و صفحات مبدل خواهد شد برای اطمینان بهتر است بعد از شستشو با قلیا نیز مدار را با آب شسته سپس مبدل را در سرویس بهره برداری قرار داد.
از آنجا که مبدل های صفحه ای به صورت جوش مس و نیکل بین صفحات پر شده است. اسید بر این دو فلز تاثیر خورنده دارد اگر در مبدل اسید باقی بماند و وارد سرویس بهره برداری هم نشود می‌تواند باعث سوراخ شدن مبدلها شود چون این مبدل ها به سختی قابل تعمیر هستند تقریبا باید آنها را کنار گذاشته و مبدل جدید تهیه کرد. استفاده از افراد باتجربه و متخصص ضروری می باشد.

نکته بسیار مهم : در کار کردن با اسید رعایت پوشش مناسب و لوازم مثل عینک و شیلد ضروری است. در صورت پاشش اسید بر روی دست یا صورت و جسم فقط آن را با آب فراوان بشویید و از مالیدن آن چشم که باعث آسیب بیشتری می شود خودداری کنید.

با تشکر از اعتماد شما، فروشگاه اینترنتی بامین تهویه تصاویر،اطلاعات فنی و مشخصات انواع مبدل حرارتی و اواپراتور صفحه ای را جهت مقایسه و خریدی مطمئن در اختیار مشتریان محترم قرار داده است. مشاورین بامین تهویه آماده ی پاسخ گویی به سوالات شما می باشند.

بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات



دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید