تُستخدم المبادلات الحرارية بشكل شائع للتبريد الكهربائي ، وحتى التصميمات الأساسية يمكن أن تساعد بشكل كبير في تقليل التكاليف العامة المرتبطة بالتبريد الكهربائي. ومع ذلك ، فقد تطورت تصميمات المبادلات الحرارية بشكل كبير على مر السنين لتلبية متطلبات التبريد الكهربائي الأكثر تقدمًا ، مما يجعل اختيار المناسب أكثر صعوبة من أي وقت مضى. قم بالتمرير لأسفل للتعرف على أحدث التصميمات وتطبيقاتها.
جدول المحتويات
تحليل سوق المبادلات الحرارية
ما هي المبادلات الحرارية
ما يجب مراعاته عند اختيار مبادل حراري
وفي الختام
تحليل سوق المبادلات الحرارية
تم تقييم سوق المبادلات الحرارية العالمية بالدولار الأمريكي17.58 مليار في عام 2022 ومن المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 5.1٪ بين عامي 2023 و 2030. ومن المتوقع أن يزداد الطلب المتزايد على الإدارة الحرارية المحسنة في قطاعات مختلفة ، مثل الغذاء والنفط والغاز والبتروكيماويات وإنتاج الطاقة والتبريد. النمو خلال فترة التوقعات.
علاوة على ذلك ، التقدم التكنولوجي لتعزيز حرارة ستعمل متانة المبادلات وتكلفتها وكفاءتها في استخدام الطاقة والاكتناز على زيادة المبيعات خلال السنوات القادمة. برزت الولايات المتحدة كأفضل سوق في عام 2022 ، بسبب التصنيع والاستثمارات السريعة في توليد الطاقة المتجددة. تشمل أسواق الطاقة المهمة الأخرى اليابان والصين والهند وروسيا.
ما هي المبادلات الحرارية؟
المبادلات الحرارية هي الأجهزة التي تنقل الطاقة الحرارية من سائل إلى آخر للتحكم في درجة حرارة المادة. تقوم المبادلات الحرارية عادةً بفصل تيارين سائل ، أحدهما بارد والآخر ساخن ، باستخدام لوحة موصلة حراريًا ، مما يؤدي إلى نقل الطاقة الحرارية من تيار إلى آخر. تشمل المبادلات الحرارية الشائعة الغلايات والأفران والثلاجات ومكيفات الهواء ومشعات السيارات.
حرارة المبادلات عادةً ما يتم تصنيفها إلى ثلاثة أنواع بناءً على تصميمها: مطلي ، وقشرة وأنبوب ، و ACHEs. تختلف هذه الأنواع الثلاثة اختلافًا كبيرًا في التصميم والتعقيد والتطبيقات.
المبادلات الحرارية المطلية أو من نوع اللوحة
الصفائح المعدنية المستخدمة في هذه حرارة المبادلات بمثابة حاجز موصل حراريا بين السوائل. تدور السوائل الباردة والساخنة بين الألواح ، بينما تقوم الريشات الثابتة المعروفة باسم الحواجز بتوجيه دليل اختيار المبادل الحراري بينهما. نظرًا لمساحة سطحها الأكبر ، تكون الألواح أكثر كفاءة من المبادلات الأنبوبية. ومع ذلك ، من الصعب إغلاق الحشيات الكبيرة بين هذه الألواح ، مما يحد من هذه الأجهزة للإنتاج على نطاق صغير والتطبيقات منخفضة اللزوجة مع متطلبات ضغط التشغيل ودرجة الحرارة من الحد الأدنى إلى المتوسط ، وعادة ما تكون أقل من 150 درجة مئوية.
المزايا
يُعتقد أن المبادلات الحرارية للوحة أكثر كفاءة بخمس مرات من تصميمات الغلاف والأنبوب لأنها يمكن أن تستعيد المزيد من الحرارة. كما أنها تشغل مساحة أرضية أقل ، وتتمتع بعمر خدمة أطول ، وتتطلب القليل من الصيانة. يمكن أيضًا فحص اللوحات وتنظيفها بسهولة. علاوة على ذلك ، تتميز المبادلات الحرارية اللوحية بتكاليف تشغيل منخفضة بفضل قدرتها على تحقيق عمليات نقل حرارة عالية عبر مساحة سطح صغيرة. تأتي النفقات الرئيسية من استبدال الحشيات ، وفي بعض الأحيان ، اللوحات.
تعد المبادلات اللوحية خيارًا ممتازًا لأنها تستخدم نهج درجة الحرارة القريبة ، حيث يتم تسخين السائل البارد إلى درجة حرارة قريبة من دخول السائل الساخن ، مما يسمح بمزيد من التجديد واستعادة الحرارة. كما أنها تعد اختيارًا جيدًا للمناطق ذات المساحة المحدودة.
تعد نمطية هذا المنتج ميزة إضافية: فهي سهلة التجميع والتفكيك في الموقع لأنها تزن 6٪ فقط من وزن وحدات الغلاف والأنبوب.
المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب
في المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب ، يتم وضع سلسلة من الأنابيب المستطيلة أو المستديرة في غلاف أكبر أسطواني الشكل. يتدفق السائل المراد تسخينه أو تبريده عبر هذه الأنابيب ، بينما يتدفق السائل الثانوي (نقل الحرارة) فوقها داخل الغلاف. يتم توجيه هذا التدفق بواسطة الحواجز ، والتي تدعم أيضًا حزم الأنبوب.
هذا النوع من مبادل تحظى بشعبية كبيرة ، حيث تمثل 60٪ من جميع المبادلات الحرارية. يمكن استخدامها في كل من البيئات ذات الضغط المنخفض والعالي ودرجة الحرارة ، ولكن بنيتها القوية تجعلها الأنسب للتطبيقات عالية الضغط. لديهم أيضًا نسبة عالية من الوزن إلى الحجم لنقل الحرارة. تُستخدم أنواع القشرة والأنبوب بشكل شائع في مولدات البخار ومحطات الطاقة وتطبيقات تبريد الزيت والسوائل الهيدروليكية في المحركات.
المزايا
نظرًا للخلوص الكبير بين الغلاف والأنابيب ، فإن هذا التصميم مناسب تمامًا للسوائل التي تحتوي على جسيمات. يمكنهم أيضًا التعامل مع الضغط العالي حرارة تنقل أفضل من الطرز الأخرى لأنها تحتوي على وعاء ضغط كبير مع حزم أنابيب بداخلها.
بالإضافة إلى ذلك ، من غير المرجح أن تلوث السوائل بالمعدات في تصميمات الغلاف والأنبوب. يشير القاذورات إلى تراكم الرواسب من السوائل التي تمر أثناء انتقال الحرارة. علاوة على ذلك ، عند معالجة السوائل عالية القاذورات ، يمكن إضافة حواجز إلى الأنبوب لزيادة الاضطراب وتقليل احتمالية التصاق الجسيمات بداخل الأنابيب.
المبادلات الحرارية المبردة بالهواء (ACHEs)
المبادلات الحرارية المبردة بالهواء، والمعروفة أيضًا باسم مراوح الزعانف ، تستخدم الهواء لرفض الحرارة من تيار السوائل مباشرة. تدفع المراوح الهواء فوق سطح حزم الأنبوب أو الألواح التي تحتوي على سائل المعالجة. إنها بديل رائع للمبادلات الحرارية ذات القشرة والأنابيب المبردة بالمياه ، خاصة عندما تكون المياه شحيحة.
يستخدم هذا النوع من المبادلات الحرارية في مجموعة متنوعة من التطبيقات. يسهل تشغيلها وصيانتها لأن الهواء لا يسبب التآكل أو يلوث السائل. علاوة على ذلك ، تعتبر القضايا البيئية أيضًا أقل أهمية مع المبادلات الحرارية المبردة بالهواء.
المزايا
يُعتقد أن ACHEs أكثر كفاءة من الغلاف والأنبوب تصاميم. نظرًا لامتلاكهم نظام الحلقة المغلقة ، فإنهم لا يشكلون سوى خطر ضئيل للتلوث بالسوائل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي لا تتطلب استخدام أي مياه ، مما يمنع نقص المياه ويلغي الحاجة إلى مرفق معالجة المياه. علاوة على ذلك ، فهي تتطلب القليل من الصيانة ولا تحتاج إلى تنظيف متكرر.
ما يجب مراعاته عند اختيار مبادل حراري
تتمثل الخطوة الأولى في إجراء تحليل شامل لتصميم المبادل الحراري وتطبيقاته من وجهات نظر مختلفة. يتضمن ذلك فحص نظامها الكهربائي وخصائص الإدارة الحرارية والتصميم والجوانب الأخرى. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون النظام بالحجم المناسب ليلائم المساحة المتاحة ويوفر كفاءة تبريد مثالية. ستساعد نتائج هذا التحليل في تحديد أفضل نوع من المبادلات الحرارية للتطبيق في متناول اليد.
التبريد المحيط
عند اختيار المبادلات الحرارية ، من المفيد التعرف على فوائد التبريد المحيط:. عملية الحفاظ على درجة الحرارة الداخلية للغلاف الكهربائي أعلى بقليل من درجة الحرارة المحيطة الخارجية. في كثير من الحالات ، يلبي التبريد المحيط متطلبات تبريد النظام.
يمكن تحقيق التبريد باستخدام طرق صديقة للبيئة ، مثل استخدام سوائل التبريد لامتصاص ونقل النفايات الكهربائية حرارة. علاوة على ذلك ، فإن التحول من الطرق التقليدية ، مثل وحدات ضغط الهواء ، إلى التبريد المحيط الطبيعي يمكن أن يؤدي إلى عمليات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وانخفاض في الصيانة.
الإدارة الحرارية
كما هو موضح أعلاه ، يتمتع نظام التبريد الأكثر انسيابية بالعديد من المزايا ، بما في ذلك انخفاض تكاليف التشغيل. ومع ذلك ، يجب على الشركات النظر في المجالات الأخرى حيث يمكن تبسيط الإدارة الحرارية وما إذا كانت مناسبة حرارة المبادل يمكن أن يجعل ذلك ممكنا.
على سبيل المثال ، يستخدم الكثيرون عمليات معالجة مياه الصرف الصحي الداخلية التي تتطلب استخدامًا ثابتًا للحرارة. إذا أمكن ، يمكن تصميم المبادلات الحرارية لإعادة استخدام الحرارة الكهربائية المهدرة لتطبيقات أخرى ، مثل معالجة مياه الصرف الصحي.
التطبيقات
تُستخدم مبادلات شل وأنبوب في مجموعة متنوعة من العمليات الصناعية ، بما في ذلك توليد البخار وتكرير النفط وتبريده والتبريد الصناعي. من ناحية أخرى ، تستخدم المبادلات الحرارية المطلية بشكل شائع في الأفران ومصانع المعالجة الكيميائية.
تُستخدم المبادلات الحرارية المبردة بالهواء على نطاق واسع في صناعة النفط والغاز ومصانع البتروكيماويات والمصافي في ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة ، فضلاً عن بيئات السوائل المسببة للتآكل.
وفي الختام
تستخدم المبادلات الحرارية على نطاق واسع عبر الصناعات لنقل الحرارة من وسط إلى آخر. إن فهم مزايا كل تصميم للمبادل الحراري يمكّن الأفراد من اتخاذ خيارات أفضل عندما يتعلق الأمر باختيار المناسب لهم ، وزيادة الإنتاجية والدقة. يزور Alibaba.com لمشاهدة أحدث الابتكارات.
