بخشی از مقاله
چکیده
اکثر مبدلهاي حرارتی در طی دوران بهره برداري در معرض تشکیل رسوب بوده و همین امر به شدت بر عملکرد و کارائی ن تاثیر نامطلوب میگذارد. طراحی و انتخاب صحیح مبدل حرارتی و کنترل شرایط بهره برداري از آن نقش بسزایی بر روي سرعت تشکیل رسوب بر روي سطوح تبادل حرارتی دارد. به عنوان مثال، انتخاب و طراحی مناسب مبدلهاي حرارتی از نوع پوسته - Shell&tube - میتواند به شدت میزان تشکیل رسوب بر روي سطوح تبادل حرارتی را کاهش دهد. تشکیل رسوب ضمن تاثیر بر ضریب کلی انتقال حرارت - U - ، بر روي افت فشار در مبدل حرارتی نیز تاثیر میگذارد. با تشکیل رسوب سطح مقطع آزاد جریان سیال در لوله و یا پوسته کاهش یافته و در دبی ثابت، سرعت جریان افزایش مییابد که به سهم خود موجب افزایش افت فشار در مبدل حرارتی میگردد. با افزایش افت فشار، جهت ثابت نگهداشتن دبی جریان، اجبارا باید از پمپ قويتر و انرژي بیشتري استفاده شود.
اصولا تشکیل رسوب به عواملی نظیر سرعت جریان مایع، درجه حرارت سطوح گرم و PH مایع بستگی دارد. همچنین تشکیل آن بر روي مبدلهاي حرارتی مخصوص مایعات شدید بوده، اما این امر براي مبدلهاي حرارتی طراحی شده براي گازها بسیار ناچیز خواهد بود که لحاظ این مساله در طراحی مبدل میتواند از بروز مشکلات بعدي و تعمیرات ناخواسته جلوگیري نماید.
واژههاي کلیدي: مبدل حرارتی، انتقال حرارت، تشکیل رسوب
-1 مقدمه
دریک تعریف کلی میتوان رسوب کردن را فرایند ته نشین شدن موادي نامطلوب و مقاوم در مقابل انتقال حرارت بر روي سطوح تبادل حرارتی تعریف کرد. شدت تشکیل رسوب به عوامل متعددي بستگی دارد که عمده ترین آنها طبیعت سیال مورد انتقال و مواد معلق در آن، درجه حرارت، سرعت جریان سیال و طراحی مبدل حرارتی میباشد.رسوب میتواند در هر دو سمت سطوح تبادل حرارتی تشکیل شود. با کاهش ضریب کلی انتقال حرارت در اثر تشکیل رسوب، جهت حفظ نرخ تبادل حرارتی لازم است که از سطوح تبادل حرارتی بیشتري استفاده شود و این امر موجب افزایش هزینه ساخت مبدل حرارتی میگردد.
هرچند که با تشکیل رسوب و کاهش سطح مقطع آزاد جریان سیال، سرعت جریان سیال افزایش یافته و این امر موجب افزایش ضریب انتقال حرارت میگردد؛ ولی تاثیر نامطلوب لایه مقاوم در مقابل انتقال حرارت غالبا از تاثیرافزایش ضریب انتقال حرارت در اثر افزایش سرعت بیشتر بوده و نهایتا تشکیل رسوب، کاهش - - U را بدنبال خواهد داشت. لذا در اکثر موارد خارج سازي مبدل حرارتی جهت رسوب زدائی عموما بخاطر کاهش عملکرد و کارآیی مبدل در اثر کاهش ضریب انتقال حرارت میباشد. در یک جمع بندي کلی تشکیل رسوب بر روي سطوح تبادل حرارتی داراي عوارض متعددي بوده که عمده ترین آنها عبارتند از:
الف: افزایش قیمت تمام شده مبدل حرارتی به لحاظ افزایش سطح تبادل حرارتی جهت غلبه بر عوارض ناشی از کاهش ضریب انتقال حرارت کلی - - U
ب: افزایش انرژي مصرفی جهت انتقال سیال بخاطر:
* افزایش دبی سیال جهت حفظ شرایط دمایی در سیستم
* افزایش افت فشار و نهایتا ضرورت استفاده از فشار بالاتر جهت انتقال سیال در دبی ثابت در اثر کاهش سطح مقطع آزاد عبور سیال
ج: کاهش عملکرد سیستم هاي سرمایشی و گرمایشی - نظیر رسوب کردن در کندانسر و تبخیرکننده -
د: افزایش میزان مصرف مواد شیمیایی جهت کاهش قدرت رسوب کردن سیال ه: افزایش هزینه هاي تعمیراتی بخاطر رسوب زدایی
و: کاهش عملکرد سیستم که میتواند بر راندمان سایر تجهیزات و راندمان تولید تاثیر نامطلوب بگذارد.
ز: افزایش هزینه هاي بهره برداري ناشی از توقف سیستم هاي فرایندي
-2 تاثیر رسوب بر روي ضریب انتقال حرارت
تشکیل رسوب بر روي سطوح تبادل حرارت باعث افزایش مقاومت در مقابل جریان حرارت از سیال گرم به سیال سرد شده و همین امر موجب کاهش راندمان مبدل حرارتی میگردد.
