طوقا للمبادلات الحرارية الصفيحة: ما هي مصنوعة؟

المبادلات الحرارية الصفيحة (PHEs) هي أجهزة مدمجة تنقل الحرارة بين سائلين عبر كومة من الألواح المعدنية الرقيقة.في أالمبادل الحراري لوحة طوقاتحتوي كل لوحة على أخاديد تحمل طوقا مطاطية ، ويتم ربط الألواح معًا في إطار.يجبر هذا التصميم السائلين على التدفق في قنوات متناوبة (غالبًا ما يكون التيار المضاد) ، مما يزيد إلى أقصى حد من فرق درجة الحرارة وكفاءة نقل الحرارة.تمنع الحشوات التسرب وتحافظ على السوائل الساخنة والباردة منفصلة.

يتم استخدام PHEs في العديد من الصناعات - منتهوية وتكييف التبريد والتبريدالمعالجة الكيميائية وإنتاج المواد الغذائية/المشروب.في التطبيقات الصحية (منتجات الألبان والأغذية والمشروبات والأدوية) ، يجب أن تلبي الحشوات معايير النظافة الصارمة وإدارة الأغذية والعقاقير (الصف الغذائي).لا يؤثر اختيار مادة الحشية على أداء الختم فحسب ، بل يؤثر أيضًا على الموثوقية طويلة الأجل.تشمل مواد الحشية الشائعةإيبدم (monomer الإيثيلين-البروبيلين-ديين)،NBR (نيتريل بوتادين المطاط)، وفيتون® (fluoroelastomer، FKM).كل منها لديه حدود درجة الحرارة والتوافق الكيميائي المختلف.

دور الحوامات في المبادلات الحرارية الصفيحة

تعمل الحوامات كختم بين كل زوج من اللوحات.عندما تدخل السوائل حزمة اللوحة من خلال منافذ المدخل ، تضمن الحوامات بقائها في قنواتها المناسبة وخروجها من خلال المنافذ الصحيحة.من خلال إنشاء ختم ضيق ، تحافظ الحوامات على فصل السوائل تمامًا وتمنع أي خلط.هذا الفصل أمر بالغ الأهمية: أي تسرب أو تلوث متبادل من شأنه أن يقلل بشكل كبير من الكفاءة الحرارية ويمكن أن يدمر جودة المنتج.

طوقا النيتريل / EPDM / Viton لسهولة الصيانة.

مخطط مقطع لمبادل حراري لوحة طوقا.تظهر القنوات الحمراء والزرقاء المتناوبة تيارات السوائل الساخنة والباردة ، المفصلة عن طريق طوقا مطاطية (رمادي داكن) بين كل لوحة.يتم ربط كومة الألواح بواسطة البراغي ويدعمها قضبان الحمل.

بالإضافة إلى الختم ، تحمي الحوامات حواف اللوحة من الحطام والمواد الكيميائية للتنظيف.تقاوم مادة الحشية المختارة جيدًا التلوث والمحلول الكاوية أو الحمضية المستخدمة في إجراءات التنظيف.في الواقع ، تساعد الحوامات على الحفاظ على ممرات التدفق النظيفة وتمديد عمر المعدات من خلال تقليل الصيانة ووقت التوقف.بدون طوقا موثوقة ، يفقد مبدل الألواح بسرعة الكفاءة أو يحتاج إلى خدمة متكررة غير مجدولة.

مواد طوقا من لوحة المبادل الحراري

عادة ما تكون حشوات المبادل الحراري الصفيح مصنوعة من واحدة من ثلاث عائلات مطاطية.يتم اختيار كل منها بناءً على السوائل والظروف التي يجب أن تصمد أمامها:

EPDM (Ethylene-Propylene-Diene Monomer) - EPDM هو المطاط الاصطناعي الذي يقدر بمقاومته للحرارة والماء والبخار.يمكن أن تتعامل بشكل عام مع درجات حرارة الخدمة من حوالي -25 درجة مئوية حتى ما يقرب من 150-180 درجة مئوية.يقاوم EPDM الماء الساخن والبخار والعديد من الأحماض والقلويات (باستثناء المؤكسد القوي) ، وحتى الأوزون أو أشعة الشمس.هذا يجعله شائعًا في تسخين المياه الساخنة والبخار المنخفض الضغط والتبريد (حلقات الجليكول) والعمليات الصحية (الأغذية / منتجات الألبان).ومع ذلك ، يتعرض EPDM للهجوم من قبل الزيوت البترولية والمذيبات العضوية - وسوف تتورم وتتدهور إذا تعرضت للوقود.

NBR (Nitrile بوتادين المطاط) - يُحظى النيتريل (Buna-N) بمقاومته للنفط والوقود.يبقى مستقرا ومرنا من حوالي -15 درجة مئوية حتى حوالي 110-140 درجة مئوية.عادة ما تستخدم حشوات NBR عندما تتضمن السوائل الزيوت أو الوقود أو مواد التشحيم أو المبردات القابلة للاختلاط بالماء.إنها تغلق بشكل جيد في مبردات زيت المحرك والمبادلات الحرارية للزيت الهيدروليكي وأنظمة التعامل مع الوقود.يمكن لـ NBR التعامل مع الماء الساخن والمياه المالحة ، لكنه يتحلل في الأحماض القوية ولا يمكن أن يقاوم البخار في درجة الحرارة العالية.

Viton® (Fluoroelastomer, FKM) - Viton هو مطاط ممتاز مع مقاومة حرارية وكيميائية متميزة.يتحمل مجموعة واسعة (عادة -15 درجة مئوية تصل إلى حوالي 180 درجة مئوية).تقاوم طوقا Viton الأحماض القوية (مثل حمض الكبريتيك) ، والمحلول الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم) ، والهيدروكربونات ، والوقود ، وزيوت نقل الحرارة عالية الحرارة.وهي تستخدم عادة في المصانع الكيميائية ومصافي التكرير وفي أي مكان تكون سوائل العملية عدوانية للغاية.الجوانب السلبية لفيتون هي ارتفاع التكلفة والصلابة: فمن الصعب ضغط ويتطلب قوة لقط أعلى.

في الممارسة العملية ، غالبًا ما يتبع اختيار الطوقا وسائل الإعلام:

الماء الساخن أو البخار؟استخدم EPDM.

النفط أم البنزين؟استخدام NBR.

مواد كيميائية قاسية أو حرارة عالية جدا؟استخدم فيتون.

يمنع مطابقة مادة الحشية مع السوائل التدهور المبكر ويضمن ختمًا موثوقًا به.

الاعتبارات التقنية في اختيار طوقا

درجة الحرارة والضغط التصميم:

كل مبادل لديه أقصى ظروف تشغيل.على سبيل المثال ، يتم تصنيف العديد من PHEs المطوية حتى ~ 180 درجة مئوية و 36 بار.يجب أن تتحمل مادة الحشية الحد الأقصى لدرجة حرارة العملية (مع هامش أمان).الحد الأعلى لـ EPDM هو ~ 150-180 °C ، و NBR's ~ 110-140 °C ، و Viton's ~ 180 °C.وبالمثل ، يجب أن تغلق الحوية تحت ضغط النظام ؛ تتطلب الضغوط العالية جدًا (عشرات الشريط) مطاطًا دائمًا لن يخرج أو يتسرب.

المقاومة الكيميائية والتوافق مع التنظيف: غالبًا ما تخضع المبادلات الحرارية الصناعية للتنظيف الآلي بالقلويات القوية والأحماض والمنظفات.يجب أن تقاوم الحوامات كل من سوائل العملية ومواد التنظيف.يتسامح EPDM مع العديد من المنظفات القلوية والأحماض الخفيفة المستخدمة عادة في محلول التنظيف CIP ، وكذلك غسيل البخار. NBR أقل مقاومة للمنظفات القلوية / الحمضية ويتعرض للهجوم من قبل المذيبات.يمكن أن تتحمل Viton جميع المواد الكيميائية CIP تقريبًا دون ضرر.

الغذاء الصف والمتطلبات التنظيمية: في تطبيقات الأغذية ومنتجات الألبان والمشروبات والأدوية ، يجب أن تلبي الحشوات معايير FDA أو الاتحاد الأوروبي للاتصال الغذائي.مركبات EPDM و NBR من الصف الغذائي (غالبًا ما تكون أبيضًا أو مطاطًا أسودًا معتمدًا) متاحة على نطاق واسع ومتوافقة مع لوائح FDA 21 CFR أو EU.كما يتم تقديم درجات Viton المتخصصة (على سبيل المثال ، FKM الأبيض المعتمد من قبل FDA) للخدمات الصحية.تأكد دائمًا من أن مادة الحشية لديها شهادة سلامة الأغذية اللازمة للتطبيق المقصود.

الاستقرار الحراري والميكانيكي: الطوقا هي مطاطات وستقدم في العمر بمرور الوقت ، خاصة تحت الحرارة والإجهاد الميكانيكي.تشمل الخصائص الرئيسية مجموعة الضغط (التشوه الدائم بعد التثبيت) ومقاومة الشيخوخة الحرارية.تتم صياغة الملاستومرات مثل EPDM و Viton لأداء الشيخوخة الجيد ؛ يمكن أن يفقد NBR في درجات الحرارة العالية مرونة بسرعة أكبر.صلابة (durometer) مهمة أيضًا: طوقا PHE النموذجية هي حوالي 60-75 Shore A.شكل الطوقا (مقطع على ، الوجه الكامل ، إلخ)يجب أن تتطابق مع تصميم اللوحة والسماح بالضغط المناسب لختم دون البثق.

من خلال مطابقة مادة الحشية بعناية مع ملف التشغيل (درجة الحرارة والضغط والمواد الكيميائية ونظام التنظيف) ، يضمن المرء أن يظل الختم ضيقًا وأن المبادل يؤدي بكفاءة.

مقارنة المواد: EPDM مقابل NBR مقابل Viton

يقارن الجدول أدناه الخصائص والتطبيقات الرئيسية لمواد الحشية الثلاث الشائعة:

مقارنة الخصائص النموذجية والتوافق مع الوسائط لمواد EPDM و NBR و Viton gasket.

إيبدم يتفوق مع الماء الساخن والبخار (ما يجعله مثاليًا للتكييف أو المبستر الغذائي) ،

NBR يتفوق مع الزيوت والوقود (شائع في مبردات السيارات أو الهيدروليكية) ،

وفيتون يتعامل مع المواد الكيميائية العدوانية والحرارة العالية (المستخدمة في المصافي والمصانع الكيميائية).يمنع اختيار المواد التي تتطابق مع سوائل العملية وظروفها فشل الحشية والتسرب المبكر.

ضمان الكفاءة وطوال العمر

يعد اختيار مادة الحشوة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لعملية فعالة وطويلة الأمد.تحافظ طوقاً مطابقة بشكل صحيح على ختمها تحت الضغط والحرارة دون تدهور سريع.على سبيل المثال ، فإن استخدام EPDM في سخان الزيت من شأنه أن يسبب تورمًا وتسربًا ؛ استخدام NBR مع بخار 150 درجة مئوية من شأنه أن يسبب جفافه وتكسيره.كلا الخطأين يؤديان إلى عمليات إغلاق غير مجدولة وإصلاحات مكلفة.

عندما تكون الحوية متوافقة مع السوائل ومواد التنظيف الكيميائية ، يعمل المبادل بسعته المصممة مع الحد الأدنى من التسرب والصيانة.تتحمل هذه الحوامات العديد من الدورات الحرارية وروتين التنظيف في المكان مع الحفاظ على المرونة.وهذا يقلل من خسائر الطاقة (من تجاوز التسربات) ويمنع التلوث المتبادل للسوائل.بمرور الوقت ، يزيد اختيار الحشية الصحيح من وقت التشغيل ويمد فترات الصيانة.

اختر مادة طوقا الصحيحة

قد تبدو الحوامات وكأنها أجزاء صغيرة من المبادل الحراري الصفيحي ، لكنها ضرورية لوظيفته.من خلال إغلاق الألواح ، تمكن الحوامات من نقل الحرارة المدمجة وعالية الكفاءة التي توفرها PHEs.تعتمد مادة الحشية المناسبة على التطبيق: يجب على المرء النظر في درجة الحرارة والضغط والبيئة الكيميائية وإجراءات التنظيف والاحتياجات التنظيمية.

عندما يتم اختيارها وصيانتها بشكل صحيح ، فإن المبادل الحراري المغطى باللوحة سيعمل بشكل موثوق وكفاء لسنوات.

إذا كنت بحاجة إلى مزيد من التشاور والمناقشة، لا تتردد في اتصل بنا.

البريد الإلكتروني: info@shphe.com

WhatsApp / الخليوي: 86 15201818405