سنجه های کلیدی
دامنه کاربرد:
چاههای تولید ، تأسیسات FPSO ، بازیافت حرارت از آب یا نفت خام ، گرمایش  نمایندگی آلفالاوال در ایران  ، سرمایش و چگالش آب ، محیط محصول ، هیدروکربن ها و گازها ، گرمایش یا خنک سازی هوای احتراق ، تولید بخار گازهای خروجی.
کارایی: 2. 80٪ تا تقریبا 100٪
هزینه های راهنمای سرمایه: به دلیل طیف گسترده ای از مبدل های موجود ، "قوانین کلی" عمومی برای هزینه ها در دسترس نیست. هزینه های در نظر گرفته شده شامل مبدل حرارتی ، لغزش یا زیرساخت ، کنترل ها ، اتصال لوله های ورودی و خروجی ، فیلترهای ورودی ، ابزار ، دریچه ها ، فن ها ، پمپ ها ، مخازن ، مواد شیمیایی ، افزونگی ، و همچنین هزینه های نصب ، راه اندازی و راه اندازی می شود.
هزینه های عملیاتی راهنما: شامل تعمیر و نگهداری معمول مانند تمیز کردن لوله ها و صفحات ، ترمیم نشتی ، بازسازی پمپ ها ، جایگزینی پر کردن برج های خنک کننده. هزینه های اضافی یا درآمد از دست رفته مربوط به زمان قطع نیروگاه در حالی است که تجهیزات از خط خارج هستند. هزینه های عملیاتی شامل برق برای پمپ ها ، فن ها و کنترل ها و مواد شیمیایی تصفیه آب است.
پتانسیل کاهش GHG:
مبدل های حرارتی می توانند نیازهای ورودی به انرژی یک فرآیند را تا حد زیادی کاهش دهند و باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای شوند.
زمان انجام مهندسی و نصب: 1 هفته - 6 ماه
محدوده معمول توصیف کار: مبدلهای حرارتی در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. یک پروژه معمولی استفاده از مبدلهای حرارتی را در هنگام برنامه ریزی اولیه پروژه در نظر می گیرد ، شرایط عملیاتی را تعیین می کند و مشخصات تجهیزات را می نویسد. مبدل حرارتی به طور کلی توسط یک تولید کننده تخصصی ساخته شده ، آزمایش شده و آماده نصب به سایت می شود. مبدلهای بزرگتر ممکن است در چند قطعه حمل شوند ، یا حتی در درایورهای سایت تصمیم گیری مونتاژ یا ساخته شوند
فنی: محدوده فشار مایعات در حال کار و اختلاف فشار بین آنها
افت فشار مجاز مایعات از طریق مبدل حرارتی
دامنه دما برای مایعات در حال کار و دمای نزدیک مورد نیاز است اواپراتور صفحه ای آلفالاوال
خصوصیات مایعات در حال کار (خصوصیات فیزیکی ، مانند تراکم ، گرانروی ، گرمای خاص ، هدایت حرارتی ، دما)
تمایل مایعات در حال کار برای ایجاد رسوب
در دسترس بودن آب برای خنک سازی
فضای در دسترس
حاکم بر کدهای طراحی
افزونگی
عملیاتی: پیچیدگی سیستم
سطح اتوماسیون
نیازهای نگهداری
تجاری: زمان تحویل
هزینه تجهیزات
قدرت انگلی طلب می کند
انتخاب مواد
محیط زیست: منابع آب و در دسترس بودن
دمای تخلیه
کاهش ستون
شرایط مجوز
الزامات صوتی فناوری های جایگزین
فناوری هایی وجود دارند که ممکن است به عنوان گزینه هایی برای استفاده از مبدل های حرارتی در نظر گرفته شوند.

از حوضچه های خنک کننده ممکن است استفاده شود تا بتواند آب گرم را از طریق از دست دادن تبخیر در جو به طور طبیعی خنک کند. سپس می توان آب موجود در حوضچه را به عنوان آب خنک کننده درون گیاه چرخاند. این استخرها ممکن است اهداف تفریحی ثانویه مانند ماهیگیری ، قایقرانی یا شنا را داشته باشند. برای جبران تلفات تبخیری آب مورد نیاز است. مقدار زیادی زمین برای این گزینه مورد نیاز است.

تخلیه مستقیم بخار ممکن است نیاز به خنک کننده آب فرآیند را کاهش دهد اما این گزینه دلایل اصلی خنک سازی را که بهبود کارایی سیستم و صرفه جویی در آب با کیفیت فرآیند است ، نادیده می گیرد و منجر به ترکیبات اضافی آب و مواد شیمیایی تصفیه آب می شود. این گزینه معمولاً بجز در عملیات راه اندازی ، تخلیه اضطراری و خاموش کردن استفاده نمی شود.

طراحی و اصلاحات فرآیند ممکن است از نیاز به مبدلهای حرارتی جلوگیری یا کاهش دهد.

مسائل / خطرات عملیاتی
مبدلهای حرارتی برای کار با بازده بالا به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارند و معمولاً به یک برنامه دقیق تعمیرات اساسی نیاز دارند. بیشتر این تلاش در جهت مقابله با اثرات رسوب زدگی است ، جایی که مواد جامد (مانند ذرات خارجی یا رسوبات) روی سطوح مبدل حرارتی جمع می شوند ، مانع انتقال گرما و محدود کردن جریان مایع می شوند. مواد افزودنی شیمیایی همچنین می توانند از رسوب ذرات جلوگیری کنند و ممکن است وسیله ای مقرون به صرفه برای جلوگیری از رسوب باشد.

تعمیرات اساسی می تواند از فعالیت های ساده نگهدارنده  کندانسور آلفالاوال  پیشگیرانه (به عنوان مثال شستشو) تا تعمیراتی که برای تمیز کردن نیاز به حذف بسته نرم افزاری لوله از پوسته مبدل حرارتی دارند ، باشد. هنگام اندازه گیری مبدل های حرارتی و طراحی شبکه فرآیند ، این زمان کم نیز باید در نظر گرفته شود.

بسیاری از مبدلهای حرارتی در فشارها و دماهای بالا یا با مایعات خطرناک کار می کنند و برای جلوگیری از خطرات پرسنل و قطع سیستم باید مراحل کار کافی را دنبال کرد.

مبدل های حرارتی معمولاً توسط کدهای صنعتی مانند آنهایی که ANSI و TEMA تنظیم می کنند ، تنظیم می شوند. طراحی و تجهیزات جدید و تعمیرات باید مطابق با کدهای قابل اجرا باشد.

فرصت ها / پرونده تجاری
بسیاری از طرح های مبدل حرارتی در مواد مختلفی موجود است و می تواند برای کاربردهای خاص و همچنین طرح های استاندارد که با حداقل زمان سرب با هزینه های کمتر در دسترس هستند ، سفارشی شود. چندین مزیت استفاده از مبدلهای حرارتی در زیر ذکر شده است:

بهبود بهره وری انرژی سیستم های نیروگاهی

شکل 5: شماتیک مبدل حرارتی صفحه و قاب

انواع دیگر - تغییرات انواع قبلی مبدل ها شامل صفحه و باله ، صفحه و پوسته ، مارپیچ ، کندانسور صفحه ای آلفالاوال کولر هوای سطح مرطوب و لوله دوبل است.

مبدل های حرارتی بحث شده تاکنون همه مایعات موجود را جداگانه نگه می دارند. دو دسته دیگر از مبدل های حرارتی وجود دارد:

Open Flow - یک مایع موجود است و مایع دیگر آن نیست. به عنوان مثال می توان به رادیاتور اتومبیل ، بخاری غوطه وری مخزن ، کولرهای بادی / فن دار یا سیم پیچ کانال اشاره کرد
تماس مستقیم - رسانه های غیرقابل اختلاط مستقیماً با هم تماس می گیرند. از برج خنک کننده برای خنک کردن آب استفاده می شود زیرا در جریان هوای خنک کننده پاشیده می شود. هوا و آب با هم مخلوط نمی شوند اما گرما با فرایند تبخیر تبادل می شود. سپس آب خنک شده جمع شده و به گیاه برگردانده می شود 8. از دیگر مبدلهای حرارتی این نوع می توان به ستونهای احیا چرخ و اسپری چرخان چرخان اشاره کرد. توجه داشته باشید که اگر این دو مایعات از هم جدا نشوند ، از این پلیت بریز آلفالاوال دستگاه به عنوان بخاری یا کولر یاد می شود. به عنوان مثال ، در یک مخزن آب بخار بخار با خنک شدن و متراکم شدن به آب جذب می شود.

شکل 6: برج خنک کننده Crossflow ، نوعی مبدل حرارتی تماس مستقیم

خلاصه ای از مزایا و محدودیت های این نوع مبدل های حرارتی در جدول زیر نشان داده شده است:

جدول 1: مقایسه انواع مبدلهای حرارتی

محدودیت های مزایا را تایپ کنید
پوسته و لوله راندمان بالا
فشارهای کاری بالا اندازه بزرگ
فضای دو برابر لازم برای نظافت
تمیز کردن پوسته دشوار است
صفحه و قاب بالاترین ضرایب انتقال گرما
افت فشار کم
تمیزتر از پوسته و لوله است
اندازه کوچک
ظرفیت قابل ارتقا
دمای نزدیکتر فشارهای کم فشار
بیشتر از پوسته و لوله مستعد ابتلا به رسوبات توسط ذرات بزرگتر است
تماس مستقیم میزان جریان زیاد
افت فشار کم
بازدهی بالا
خطای کمتر
سایز بزرگ
به آب آرایش نیاز دارد
نیاز به درمان شیمیایی
برنامه های محدود

تنظیمات جریان مبدلهای حرارتی

مبدل های حرارتی دارای سه (3) تنظیم اولیه جریان هستند:

جریان موازی - دو سیال در یک انتهای مبدل حرارتی وارد می شوند و در یک جهت ، به موازات یکدیگر جریان می یابند. در این طرح ، اختلاف دما در ورودی زیاد است ، اما دمای سیال به یک مقدار مشابه در خروجی نزدیک می شود.

جریان شمارنده - دو مایعات در انتهای مخالف مبدل حرارتی وارد می شوند و در مقابل یکدیگر جریان می یابند. در این طرح ، اختلاف دما بیش از طول مبدل کمتر اما ثابت است. این احتمال وجود دارد که سیالی که گرم می شود مبدل را در دمای بالاتر از دمای خروجی سیال گرم کننده بگذارد. این به دلیل دیفرانسیل دما در طول مبدل ، کارآمدترین طراحی است.

جریان متقاطع - دو مایعات عمود بر یکدیگر جریان دارند.

در مبدل حرارتی می تواند بیش از یک روش انتقال حرارت وجود داشته باشد. انتقال گرما با استفاده از یک یا چند حالت انتقال ، هدایت ، همرفت یا تابش انجام می شود.

پیاده سازی

اجرای صحیح مبدلهای حرارتی در سیستمهای چند فرآیندی ، مانند اواپراتور آلفالاوال پالایشگاههای نفت ، مستلزم در نظر گرفتن شبکه جریانهای حرارتی در سطح سیستم است. این کار اغلب از طریق 'تجزیه و تحلیل خرج کردن' انجام می شود ، که از نظر کمیت و درجه حرارت گرما با منابع گرمای موجود در سیستم مطابقت دارد. نرم افزار پیشرفته ای برای کمک به طراح در این فرآیند در دسترس است. کاهش fouling نیز در نظر گرفته شده در طراحی است و می تواند شامل در نظر گرفتن فن آوری های مختلف ، سرعت ، بای پس برای تمیز کردن HX جداگانه در طول عملیات ، و ترکیب مبدل های حرارتی اضافی باشد.

به همین ترتیب ، نرم افزاری برای مدیریت رسوب مبدلهای حرارتی در دسترس است. بر اساس شرایط فرآیند و انتخاب م componentلفه ها ، برخی از بسته های نرم افزاری می توانند میزان احتمال آلودگی مبدل های حرارتی را پیش بینی کنند. بسته های نرم افزاری نیز برای بررسی رسوب با بررسی عملکرد مبدل حرارتی در طول زمان در دسترس هستند. برآورد هزینه های تمیز کردن مبدل های حرارتی در مقابل منافع اقتصادی (از نظر کاهش مصرف انرژی) نیز محاسبه می شود.

بلوغ فناوری
به صورت تجاری موجود است: بله
دوام دریایی: بله
مقاوم سازی براونفیلد ؟: بله
سالها تجربه در صنعت: بیش از 21 سال

شکل 1: سطح مقطع یک مبدل حرارتی پوسته و لوله با یک گذر ، مبدل حرارتی پیکربندی جریان شمارنده ، سرپیچ های بزرگ و دو سر پوسته [Ref 3].

ویژگی های انحراف جریان اغلب در مبدل های حرارتی پوسته و لوله نصب می شوند تا با ایجاد جریان آشفته تر مایع سمت پوسته و جریان عمودتر بیشتر در لوله ها ، انتقال حرارت بین مایعات را بهبود بخشند. چنین ویژگی هایی باید به دقت طراحی شوند تا تلفات فشار و تشکیل "مناطق مرده" را به حداقل برسانند. مناطق مرده مناطقی از جریان سیال آهسته یا راکد هستند که می توانند منجر به رسوب (رسوب مواد جامد) در مبدل حرارتی شوند.

ویژگی های معمول منحرف کننده جریان عبارتند از:

بندهای مقطعی (موانع عمود متناوب ، هر کدام از کسری از قسمت قیمت مبدل حرارتی  پوسته را مسدود می کنند ؛ شکل 1 را ببینید)
دیافراگم دیسک و دونات - موانع حلقوی و حلقوی متناوب جریان طرف پوسته را به طور متناوب و به سمت محور پوسته مجبور می کنند
پیچ و مهره های مارپیچی - برای تقویت جریان مارپیچ در اطراف پوسته ، زاویه دار هستند
دزدگیرهای میله ای - شبکه های میله ای ، معمولاً عمود بر محور پوسته. لوله ها محوری از میان فضاهای بین میله ها عبور می کنند
درج های لوله - درج هایی مانند سیم پیچ های سیم بلند برای کمک به جریان آشفته و به حداقل رساندن رسوب در داخل لوله ها قرار می گیرند

شکل 2 - چیدمان دنده های مارپیچی - توجه داشته باشید که دکل ها در حقیقت سوراخ های زیادی دارند تا بتوانند لوله ها را از طول پوسته عبور دهند. [Ref 4]

رویکرد دیگر برای انحراف جریان ، طراحی 'Twisted Tube' توسط شرکت انتقال حرارت Koch است. با استفاده از این طرح ، لوله ها به شکل بیضی صاف شده و به صورت مارپیچ های بلند پیچ ​​خورده و سپس بهم چیده می شوند. جریان مارپیچی هم در مایعات طرف پوسته و هم لوله های لوله ای با افت فشار نسبتاً کم انتقال گرما را به خوبی انجام می دهد.

شکل 3 - لوله های خارج شده از لوله ها در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله 5

شکل 4 - لوله های مبدل حرارتی Twisted Tube و الگوی جریان 6

صفحه و قاب - صفحات موازی نازک روی هم قرار می گیرند تا خرید مبدل حرارتی  کانالهای گسترده و موازی ایجاد کنند. مایعات سرد و گرم از طریق کانالهای متناوب جریان دارند. صفحات با یک واشر یا با جوشکاری جدا می شوند و ممکن است الگوهایی برای تقویت جریان آشفته داشته باشند. صفحات روی هم قرار می گیرند و ممکن است صفحات اضافی برای افزایش ظرفیت گرمایش به طرح های واشر اضافه شود. جریان ممکن است به صورت موازی یا جریان مقابل تنظیم شود. سطح وسیع تهیه شده توسط صفحات بدین معناست که مبدلهای حرارتی صفحه و قاب می توانند انتقال حرارت بیشتری را بین دو سیال ، برای حجم معینی نسبت به مبدلهای حرارتی پوسته و لوله ، امکان پذیر کنند.

https://www.ipieca.org/resources/energy-efficiency-solutions/efficient-use-of-heat/heat-exchangers/

بخشها: پایین دست ، اواسط جریان ، بالادست

مبدل های حرارتی برای انتقال گرما از یک محیط به محیط دیگر استفاده می شود. این کندانسور پلیت  رسانه ها ممکن است یک گاز ، مایع یا ترکیبی از هر دو باشند. محیط ممکن است برای جلوگیری از اختلاط توسط یک دیواره جامد جدا شود یا در تماس مستقیم باشد. مبدلهای حرارتی می توانند با انتقال گرما از سیستمهایی که نیازی به سیستمهای دیگر ندارند و می توانند به طور مفید استفاده شوند ، بهره وری انرژی سیستم را بهبود می بخشند.

به عنوان مثال ، گرمای اتلاف شده در اگزوز توربین گازی تولید کننده الکتریسیته می تواند از طریق مبدل حرارتی برای جوشاندن آب جهت هدایت توربین بخار برای تولید برق بیشتر انتقال یابد (این مبنای فن آوری توربین گاز ترکیبی است).

یکی دیگر از موارد معمول استفاده از مبدلهای حرارتی ، پیش گرم کردن سیال سردی است که به سیستم فرآیند گرم شده با استفاده از گرمای مایع گرم خارج شده از سیستم وارد می شود. این باعث کاهش انرژی ورودی لازم برای گرم کردن سیال ورودی به دمای کار می شود.

برنامه های خاص برای مبدل های حرارتی عبارتند از:
با استفاده از گرمای سیال گرمتر ، مایعات خنک کننده را گرم کنید
خنک کردن مایعات داغ با انتقال حرارت آن به مایعات خنک کننده
جوشاندن مایعات با استفاده از گرمای سیال گرمتر
جوشاندن یک مایع در حالی که یک مایعات گرمتر را متراکم می کند
چگالش مایعات گازی توسط مایع خنک کننده [Ref 1]
مایعات درون مبدل های حرارتی معمولاً به سرعت جریان می یابند ، هیت اکسچنجر صفحه ای جوشی  تا انتقال گرما از طریق همرفت اجباری را تسهیل کنند. این جریان سریع منجر به کاهش فشار در مایعات می شود. بازده مبدل های حرارتی به میزان انتقال حرارت آنها نسبت به افت فشار وارد شده اشاره دارد. فن آوری مبدل حرارتی مدرن در حالی که انتقال حرارت را به حداکثر می رساند و اهداف طراحی دیگر را تحمل می کند ، مانند تحمل فشارهای زیاد سیال ، مقاومت در برابر رسوب و خوردگی و اجازه تمیز کردن و تعمیرات ، فشار را به حداقل می رساند.

برای استفاده م exchanثر از مبدلهای حرارتی در یک تأسیسات چند فرآیندی ، جریانهای گرما باید در یک سطح سیستم در نظر گرفته شوند ، به عنوان مثال از طریق "تجزیه و تحلیل خرج کردن" [درج لینک به صفحه تجزیه و تحلیل خرج کردن]. نرم افزار ویژه ای برای تسهیل این نوع تجزیه و تحلیل ، و شناسایی و جلوگیری از شرایطی که باعث تشدید رسوب مبدلهای حرارتی می شود وجود دارد (مطالعه مطالعه موردی 1).

کاربرد فناوری
مبدلهای حرارتی در انواع مختلفی از ساخت و ساز موجود است که هرکدام مزایا و محدودیتهای خود را دارند. انواع اصلی مبدلهای حرارتی عبارتند از:

Shell & Tube - متداول ترین نوع طراحی مبدل حرارتی شامل چینش موازی لوله ها در یک پوسته است [شکل 1]. یک مایع از طریق لوله ها جریان دارد و مایع دیگر از طریق پوسته بر روی لوله ها جریان می یابد پلیت بریز . لوله ها ممکن است در پوسته چیده شوند تا جریان موازی ، جریان متقابل ، جریان متقاطع یا هر دو امکان پذیر باشد. مبدلهای حرارتی همچنین ممکن است به صورت چینش لوله در آرایشهای تک پاس ، چند گذر یا لوله U توصیف شوند. این نوع مبدل به دلیل ساختار لوله ای ، می تواند فشارهای زیادی را تحمل کند. مبدل ممکن است یک یا دو سر روی پوسته داشته باشد و چندین نازل ورودی ، خروجی ، دریچه و تخلیه داشته باشد [Ref 2].

https://www.ipieca.org/resources/energy-efficiency-solutions/efficient-use-of-heat/heat-exchangers/

شیر سوپاپ وسیله ای است که فقط جریان مایعات را در یک خرید چک ولو کستل  جهت اجازه می دهد. آنها دو درگاه دارند ، یکی به عنوان ورودی برای رسانه ها و دیگری به عنوان خروجی برای رسانه ها. از آنجا که آنها فقط جریان رسانه را در یک جهت اجازه می دهند ، معمولاً به آنها "دریچه های یک طرفه" یا "شیرهای برگشتی" گفته می شود. هدف اصلی سوپاپ چک جلوگیری از برگشت جریان در سیستم است. شکل 1 نمونه ای از سوپاپ چک را نشان می دهد.

سوپاپ چک برای کار به دیفرانسیل فشار متکی است. برای باز شدن شیر به فشار بیشتری در سمت ورودی شیر نسبت به سمت خروجی نیاز دارند. وقتی فشار در سمت خروجی بیشتر باشد (یا فشار سمت ورودی به اندازه کافی زیاد نباشد) ، شیر بسته می شود. بسته به نوع شیر ، مکانیزم بسته شدن متفاوت است. برخلاف سایر شیرها ، آنها برای کار صحیح به دسته ، اهرم ، محرک یا انسان نیاز ندارند.

آنها معمولاً در برنامه هایی نصب می شوند که جریان برگشتی باعث ایجاد مشکل می شود. با این حال ، از آنجا که آنها شیرهای برگشتی نیستند ، یک راه حل ارزان ، موثر و آسان برای حل یک مسئله بالقوه هستند. اگر جریان برگشتی آلوده باشد ، جریان برگشت می تواند باعث ایجاد مشکل شود و بنابراین ، رسانه های بالادست را آلوده می کند. به عنوان مثال ، یک خط فاضلاب دارای یک شیر برگشتی نیست تا اطمینان حاصل شود که زباله ها می توانند خارج شوند اما دوباره وارد سیستم نمی شوند. اگر جریان برگشتی به تجهیزات بالادست آسیب برساند که فقط باعث جریان رسانه ها در یک جهت شود ، از آنها استفاده می شود. به عنوان مثال ، یک فیلتر اسمز معکوس فقط می تواند آب را از یک جهت در آن عبور دهد ، بنابراین برای جلوگیری از این امر یک شیر یک طرفه در پایین دست قیمت چک ولو کستل  نصب می شود. اندازه ها ، طرح ها و مواد مختلفی برای اطمینان از وجود سوپاپ چک برای هر کاربرد وجود دارد.

انتخاب آنلاین شیرهای کنترل را مشاهده کنید!
برنجی
شیرآلات برنجی
فولاد ضد زنگ
شیرآلات چکشی استیل
فهرست مطالب
شیر چک چگونه کار می کند؟
انواع شیر را بررسی کنید
مواد
معیارهای انتخاب
برنامه های کاربردی
سوالات متداول
اطلاعات تکمیلی
شیر چک چگونه کار می کند؟
فشار ترک خوردن
برای سوپاپ چک به حداقل فشار بالادست (دیفرانسیل فشار بین ورودی و خروجی) چک ولو کمپرسور کستل  نیاز است تا شیر باز شود و از طریق آن جریان یابد. به این حداقل فشار بالادستی که در آن باز شدن دریچه اتفاق می افتد ، "فشار ترک خوردگی" شیر چک گفته می شود. فشار ترک خوردگی خاص بر اساس طراحی و اندازه شیر تغییر می کند ، بنابراین اطمینان حاصل کنید که سیستم شما می تواند این فشار ترک خوردگی را ایجاد کند و برای کاربرد مناسب است.

https://tameson.com/check-valves.html#:~:text=A%20check%20valve%20relies%20on,)%2C%20the%20valve%20will%20close.