زمان مطالعه: ۷ دقیقه

تعریف رسوب

یکی از متداول ترین چالش هایی که در منبع کویلی با آن مواجه می شویم ایجاد رسوب است. رسوب به مواد ته نشین شده و باقی مانده ای گفته می شود که در سطح مبدل حرارتی انباشته شده و از انتقال گرما جلوگیری می کند. رسوب در منبع کویلی باعث کاهش انتقال گرما ، ممانعت از جریان سیال و افزایش افت فشار در منبع کویلی آبگرم می شود. در کنار همه ی ملاحظات در عملکرد منبع کویلی، برنامه ی مناسب در مرحله ی طراحی می تواند تأثیرات رسوب را در آینده به حداقل ممکن کاهش دهید و عملیات رسوب زدایی منبع کویلی توسط مهندس تاسیسات یا پیمانکار تعمیر و نگهداری موتورخانه را به حداقل برسانید.

بیشتر بدانید: طراحی تاسیسات ساختمان

طراحان با استفاده از عوامل رسوب کننده و محاسبه ی مقدار رسوبی که منبع کویلی می تواند در طول زمان متحمل شود ، عمر ، مدت زمان اجرا و راندمان را به حداکثر می رسانند. در نتیجه ی این امر معمولا مساحت سطح مبدل منبع کویلی را افزایش می دهند تا تأثیر رسوبات بر مبدل را کم کنند و عملیات رسوب زدایی منبع کویلی را به کمترین میزان ممکن برسانند. در بسیاری از کاربرد ها مانند پالایشگاه ها ، مبدل باید چندین سال بدون انجام پاکسازی فعالیت داشته باشد. این امر به این معناست که مبدل حرارتی باید قادر باشد در مدت زمان طولانی به طرز کارآمدی فعالیت داشته باشد.

چند نوع رسوب گذاری وجود دارد که طرز شکل گیری آن ها به سیال و شرایط موجود بستگی دارد. در ادامه به شرح چند مکانیسم رسوب گذاری که متداول ترند می پردازیم.

انواع رسوب

متداول ترین نوع رسوب گذاری تبلور است. نمک های معینی که معمولا در آب های طبیعی وجود دارند در آب سرد بهتر از آب گرم حل می شوند. بنابراین وقتی هنگام سرد سازی ، آب گرم می شود ( به خصوص در دیواره ی لوله ) این نمک های حل شده ، در سطح به شکل رسوب متبلور می شوند. [راه حل متداول : کاهش دادن دمای سطح انتقال گرما باعث نرم تر شدن مواد ته نشین شده می شود.]

هنگام استفاده از آب تمیز نیز رسوب کردن، ته نشینی خاک ، شن، زنگ و دیگر مواد ریز امری عادی است که می توان تا حدودی آن را با طراحی صحیح مبدل کنترل کرد. [ راه حل متداول : کنترل شتاب ]

مواد آلی بیولوژیکی که در واکنش های شیمیایی ایجاد و مسبب آسیب های جدی می شوند. [ راه حل متداول : انتخاب صحیح مواد ]

در کاربرد هایی که دما بسیار زیاد است ته نشین شدن شدن هیدورکربن در واکنش های شیمیایی و تبدیل شدن به زغال قابل مشاهده است. [ راه حل متداول : کاهش دما بین سیال و سطح انتقال گرما ]

خوردگی باعث از بین رفتن سطح انتقال گرما در منابع کویلی و در نتیجه باعث آسیب های پرهزینه در نگهداری موتورخانه می شود. رسوب گذاری باعث کاهش سرعت انتقال گرما و آسیب به تجهیزات می شود مگر اینکه با سرکشی مداوم یک پیمانکار تعمیر و نگهداری  ایجاد رسوب را به حداقل ممکن برسانید و عملیات رسوب زدایی منبع کویلی یا به اصطلاح اسید شویی آن را به حداقل ممکن برسد.[ راه حل متداول : انتخاب یک فرد متخصص برای بازدید هفتگی از تجهیزات و عملیات سختی گیری آب ]

رسوب انجمادی باعث سرد شدن بیش از حد سطح انتقال گرما و  سفت شدن بعضی از مقاطع خواهد شد. [ راه حل متداول : کاهش افت حرارت بین سیال و سطح انتقال گرما. ]

 

 

فاکتور رسوب گذاری :

متداول ترین راه تشخیص تأثیرات رسوب گذاری در منبع کویلی استفاده از فاکتور رسوب گذاری است. فاکتور رسوب گذاری یک عدد از پیش تعیین شده است که مقدار رسوب گذاری یک مبدل در مورد یک سیال خاص را می تواند متحمل شود را نشان می دهد. در مبادله ی انتقال گرما فاکتور رسوب گذاری به بقیه ی عایق های حرارتی اضافه می شود تا میزان مقاومت حرارتی کلی که عمل متقابل ضریب انتقال حرارت کویل در حالت تمیز می باشد را محاسبه کنند. هیچ راهی برای محاسبه ی مستقیم و تعیین فاکتور مناسب رسوب گذاری برای استفاده ی یک سیال در یک کاربرد خاص وجود ندارد اما راهنمایی هایی هم برای تعیین فاکتور رسوب گذاری مناسب در دسترس می باشد. متداول ترین گرد آوری راجع به فاکتور های رسوب گذاری و استفاده ی سیال های مختلف در کاربرد های متفاوت ، توسط اتحادیه سازندگان مبدل های لوله ای ( TEMA ) انجام شده است.

 لیست فاکتور های رسوب گذاری کلی را برای استفاده ی مبدل های لوله ای و قفسه ای با سیال های مختلف و در کاربرد های متفاوت

مقاومت در برابر رسوب	سیال
۰.۰۰۱	روغن مبدل
۰.۰۰۰۵	بخار آب
۰.۰۰۱	هوای متراکم
۰.۰۰۱	سیال هیدرولیکی
۰.۰۰۲	محلول گلیکول
۰.۰۰۱	گریس پالایش شده
۰.۰۰۰۵  ( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت) ۰.۰۰۱ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب دریا
۰.۰۰۱( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)  ۰.۰۰۲ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب برج خنک کن
۰.۰۰۲( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)۰.۰۰۳ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب رودخانه ( مینیمم ) (tube velocity # 3 fps)
۰.۰۰۱( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)۰.۰۰۲  ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب رودخانه ( نرمال ) (tube velocity > 3 fps)
۰.۰۰۳( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)۰.۰۰۴ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب رودخانه ( نرمال ) (tube velocity # 3 fps)
۰.۰۰۲( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)۰.۰۰۳ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب رودخانه ( نرمال ) (tube velocity > 3 fps)
۰.۰۰۳( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)۰.۰۰۴ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب رودخانه ( گل آلود ) (tube velocity # 3 fps)
۰.۰۰۲( تا ۱۲۵ درجه فارنهایت)۰.۰۰۳ ( بالاتر از ۱۲۵ درجه فارنهایت )	آب رودخانه ( گل آلود ) (tube velocity > 3 fps)

 

رسوب گذاری و مبدل حرارتی صفحه ای

نوع رسوب گذاری و فاکتور های آن در مبدل حرارتی صفحه ای با مبدل های لوله ای تفاوت دارد. در مبدل های صفحه ای آشفتگی های زیادی وجو دارد که باعث افزایش میزان حذف مواد رسوب زا و در نتیجه احتمال رسوب گذاری مبدل صفحه ای را کاهش می دهد. به علاوه مشخصات سرعت در مبدل صفحه ای یکنواخت تر از اکثر طراحی های مبدل های لوله ای است. در مبدل های صفحه ای این امر باعث حذف نواحی کم سرعت که احتمال گرفتگی و رسوب در آن ها بیشتر است ، می شود.

مبدل های حرارتی صفحه ای معمولا نسبت به مبدل های لوله ای و قفسه ای دارای مقدار بالاتری ( اغلب به مقدار خیلی زیاد)  از فاکتور ضریب انتقال حرارت هستند . پیش تر گفته شد که در مبادله ی انتقال گرما مقاومت حرارتی کلی عمل متقابل ضریب انتقال حرارت تمیز  می باشد. بنابراین مقاومت حرارتی کلی در مبدل های صفحه ای اغلب به میزان قابل توجهی از مبدل های لوله ای و قفسه ای در کاربرد های مشابه کمتر است.

اگر فاکتور های رسوب گذاری که برای مبدل های پوسته و لوله ای ایجاد شده را در مبدل های صفحه ای اعمال کنیم تأثیر بیشتری بر فاکتور ضریب انتقال حرارت دارد و سبب طراحی بهتر مبدل می شود. در بخش زیرین، به دلیل بیشتر بودن فاکتور ضریب انتقال حرارت و پایین تر بودن ناحیه ی سطح ، ایجاد رسوب به میزان قابل توجهی تأثیر بیشتری بر مبدل صفحه ای می گذارد بنابراین کنترل ایجاد رسوب در مبدل های صفحه ای بسیار حائز اهمیت است. در اغلب کاربرد های مبدل های حرارتی صفحه ای تعیین کردن درصدی از سطح اضافی کارآمد تر از تعیین فاکتور های رسوب گذاری TEMA (که پیش تر به آن پرداختیم ) است.

به حداقل رساندن میزان رسوب گذاری

رسوب گذاری به نوع مبدل حرارتی و سیال انتقالی بستگی دارد. به دلیل تفاوت در طراحی ها ، ساخت و سیال انتقالی همه ی انواع مبدل های حرارتی به نوع خود درگیر رسوب گذاری می شوند. بخش لوله ای یک قفسه و لوله ی مبدل معمولا به راحتی پاکسازی می شوند اما دسترسی به بخش قفسه می تواند دشوار تر باشد. قطعات مبدل های     صفحه ای می توانند در هردو بخش برای رسوب زدایی از هم جدا شوند. برخی مبدل ها را می توان هرشب در صورت عدم استفاده پاکسازی کرد در حالی که بقیه ی مبدل ها را فقط در طی چند ماه یا چند سال می توان عملیات پاکسازی و رسوب زدایی منبع کویلی را انجام داد. برای جلوگیری از رسوب گذاری، مبدل باید تا حد امکان مرتبا پاک سازی شود.اگر مبدل صفحه ای دچار رسوب گرفتگی شد می توانید برای بازگردانی عملکرد مبدل، در صورت داشتن فضای کافی ، به مبدل صفحه اضافه کنید.

ملاحظات در طراحی برای کاهش اثرات رسوب گرفتگی

یک طراح بعد از تشخیص اینکه در هر دستگاه چه مقدار رسوب گرفتگی قابل انتظار است می تواند از عوامل کمکی زیادی بهره ببرد.

بالا بودن میزان آشفتگی از انباشته شدن رسوبات در سطح مبدل جلوگیری و همچنین رسوبات را از سطح پاک می کند پس اطمینان از طراحی سرعت بسیار مهم است که به حد کافی زیاد باشد که رسوبات را سبک کند اما بیش از حد سریع نباشد که سبب ایجاد ساییدگی شود.

سعی کنید میزان بالای سرعت یکنواخت را در کل مبدل حفظ کنید تا رسوبات انباشته نشوند. و میزان چرخش های کم سرعت و نقاط کور را به حداقل برسانید تا از انباشته شدن رسوبات جلوگیری کنید.

توجه داشته باشید که مبدل ها هر چند مدت نیاز به پاکسازی دارد، دسترسی آسان را فراهم کنید تا راحت تر عمل رسوب زدایی در منبع کویلی را انجام دهید.

برای مبدل صفحه ای سایز قالب مناسب را انتخاب کنید تا در صورت کاهش عملکرد دستگاه به دلیل اثرات رسوب گرفتگی بتوانید در صورت نیاز صفحات دیگری را اضافه کنید.

فاکتور های رسوب گذاری مفرط

بنظر می رسد که برنامه ریزی مناسب برای آینده و طراحی مطلوب به منظور ایجاد امنیت، باعث تعیین فاکتورهای رسوب گذاری بیشتر از حد مورد نیاز شود. پیش بینی میزان رسوب گذاری می تواند روش مساعدی باشد. طراحی مجدد نیز   می تواند رسوب گذاری را تسهیل کند. تعیین کردن مقدار زیادی فاکتور رسوب گذاری اغلب باعث افزایش سطح جریان ، سرعت کمتر در مبدل و در نتیجه ایجاد رسوب شود. ریسک دیگر این است که انتخاب مبدل با سایز خیلی بزرگ جریان آب سرد و در نتیجه سرعت را کاهش می دهد و باعث ایجاد رسوب می شود. برای همه ی انواع مبدل ها فعالیت آن ها تا حد امکان به شرایط طراحی جریان نزدیک باشد.

شرکت کلینیک انرژی که یک شرکت خدمات تاسیساتی است می تواند به شما در اموری مانند تعمیر و نگه داری تاسیسات استخر؛ تعمیر و نگهداری چیلر؛ تعمیر و بازسازی موتورخانه و … یاری برساند. درصورت نیاز به مشاوره و راهنمایی می توانید با تیم ما تماس بگیرید.