محلول محافظ و رسوب زدا مبدلهای حرارتی ( چیلر ها )

جواد نامی جواد نامی
476 بازدید

محلول محافظ  و رسوب زدا مبدلهای حرارتی (   N.S-600  )

مقدمه

(( مبدل حرارتی باعث انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیال دیگر می شود، بنابراین هیچ تبدیل انرژی در این دستگاه صورت نمی گیرد. اصطلاح مبدل حرارتی، اصطلاحی اشتباه است که در صنعت رایج شده است و می توان از مبادله کن گرما به جای این کلمه استفاده کرد. ))

 یکی از عوامل موثر در کارکرد مبدل حرارتی رسوب است. ایجاد رسوب منجر به پایین آمدن بازده حرارتی و بالا رفتن افت فشار می شود که این خود ممکن است به خوردگی نیز منجر شود و باعث از کار افتادگی مبدل حرارتی شود. ایجاد رسوب بر روی سطح انتقال حرارت موجود در مبدل حرارتی سبب ایجاد هزینه های اضافی برای ادامه کار سیستم می شود. مبدلی که دارای رسوب است به پمپی بزرگتر از مبدل تمیز احتیاج دارد و باید هزینه اضافی برای تمیز کردن و فضای لازم برای تمیز کردن آن در نظر گرفته شود. در هنگام طراحی برای غلبه بر مقاومت رسوب، سطح انتقال حرارت در مبدل کمی بیشتر در نظر گرفته می شود که برای غلبه بر آن باید هزینه پمپاژ را نیز افزایش داد. بنابراین رسوب تاثیر زیادی بر کارایی مبدل های حرارتی دارد و بررسی رسوب در مبدل حرارتی و اندازه گیری دقیق و منظم آن لازم و ضروری است

مبدل های حرارتی

انتقال حرارت علمی است که مبادله  گرما بین موادی که اختلاف دارند را مورد بررسی و مطالعه قرار می دهد. حرارت همیشه به طور خود به خودی و بدون انجام هیچ کاری از سمت محیط دما بالا به سمت محیط دما پایین حرکت می کند و این عمل تا زمانیکه دمای دو طرف یکسان شود، ادامه می یابد. انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیالی دیگر توسط دستگاهی به نام مبدل حرارتی صورت می گیرد.  در مبدل های حرارتی دو سیال با دمای مختلف وجود دارد که این دستگاه شرایطی را فراهم می آورد تا تبادل گرما میان دو سیال بر قرار شود. معمولا مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو، مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند انتقال گرما می تواند بین مایع – مایع، گاز – مایع و یا گاز – گاز انجام شود. مبدل های حرارتی در دستگاه های مختلف نظیر دیگ بخار، مولد بخار، کندانسور، اواپراتور، تیخیر کننده ها، برج خنک کن، پیش گرمکن فن فویل، خنک کن و گرمکن روغن، رادیاتور ها، کوره ها، بازیافت گرما در صنایع پتروشیمی، خنک کاری هواپیما، صنایع دارویی، صنایع ذوب فلز و … کاربرد فراوان دارند .

انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی معمولا به صورت انتقال گرمای جابجایی در هر سیال و هدایت از طریق دیواره جداکننده است. دیده می شود که در تمام مطالب بالا صحبت از مبادله حرارت در یک دستگاه انتقال حرارت است. بدین معنا که حرارت در این دستگاه ها به هیچ وجه تبدیل نمی شود بلکه مبادله می شود. بنابراین لغت مبدل حرارتی صحیح نبوده ولی بکار می رود و اصطلاحی است که در علم و صنعت جا افتاده است .

رسوب در مبدل های حرارتی ( چیلرها ) :

به مرور زمان، به دلیل انباشته شدن موادی روی سطحی که در تماس با سیال است، مقاومت حرارتی لوله ها افزایش پیدا کرده و انتقال حرارت کاهش می یابد. با افزایش این مواد یا رسوبات، انتقال حرارت به شدت کاهش یافته هزینه گزافی را بابت کاهش تولید تحمیل می‌نماید.بنابراین باید با روشهای مناسب اقدام به تمیزکاری مبدل ها از رسوبات نمود.

عوامل ایجاد رسوب

  1. ذرات معلق در سیال

  2. کاهش حلالیت نمک ها با افزایش دما

  3. خوردگی و زنگ زدگی

  4. عوامل بیولوژیکی که از فیلتر های آب عبور کرده اند

  5. تشکیل کریستال های جامد

  6. انجام واکنش های شیمیایی

  7. انجماد مواد

رسوب در مبدل های حرارتی چیست؟

رسوب (Fouling) در واقع انباشته شدن مواد غیر مطلوب( ته نشینی) روی سطح لوله های مبدل حرارتی است، این مواد می توانند کریستال، شن، ماسه، پلیمر، محصولات ککینگ(Coking)، نمک های غیر آلی و رشد و نمو بیولوژیکی یا محصولات ناشی از خوردگی باشند که همگی بر انتقال حرارت وشرایط جریان سیال مبدل تاثیر میگذارند.
به عبارت دیگر رسوب نتیجه همراهی پدیده های انتقال حرارت، جرم و مومنتوم در شرایط گذراست که روی سطح مبدل حرارتی ایجاد، و باعث تغییر در بازده عملیاتی مبدل می شود.
تجمع رسوبات می تواند هم در سطح داخلی لوله ها اتفاق بیفتد و هم در سطح بیرونی لوله ها ، که هر دو در تغییر بازده مبدل تاثیر گذارند. در تصاویر زیر تجمع رسوب در سطح داخلی و بیرونی لوله های مبدل پوسته لوله مشهود است:

لازم به ذکر است در مبدل های هوا خنک نوع کثیفی بیرون لوله ها( فین تیوب ها) با مبدل های پوسته لوله متفاوت است و در بیشتر اوقات گرد و خاک ، فضله پرندگان و اجسام معلق در هواست که بازده کولرهای هوایی را به علت مسدود کردن مسیر هوای بین فین ها پایین می آورد.

به طور کلی میتوان گفت ظهور پدیده رسوب گرفتگی منجر به پایین آمدن بازده حرارتی و بالا رفتن افت فشار می شود که ممکن است به خوردگی نیز بیانجامد و باعث از کار افتادگی مبدل شود، البته لازم بذکر است که در مواردی خاص نیز امکان دارد رسوب از نشتی حاصل از خوردگی جلوگیری نماید.

رسوب گرفتگی در مبدل ها چه تاثیری می گذارد؟

با توجه به هدایت حرارتی پایین این رسوبات مقاومت حرارتی آنها زیاد می شود و با کاهش عملکرد مبدل حرارتی، بسته به مقدار نشت رسوب، تمیز کردن دوره ای آن ضرورت می یابد.

شستشو و نگهداری (Cleaning and Maintenance):

در صنایعی مانند نفت، گاز و پتروشیمی همواره سعی بر این است با استفاده از روش های مختلف از بروز مشکل تشکیل رسوب در تجهیزاتی مانند مبدل های حرارتی پیشگیری شود. اگر چه در این زمینه هزینه های زیادی صرف مصرف مواد شیمیایی و افزودنی های اکثر مبدل های حرارتی جهت جلو گیری از رسوب گذاری می شود، اما  اکثر مبدلهای حرارتی در صنعت به دلیل عدم رعایت دستور العمل های عملیاتی یا عدم سازگاری با مواد شیمیایی و یا به دلیل کیفیت پائین آبهای مناطق مختلف به نوعی در معرض رسوب گذاری قرار می گیرند. این رسوبات بیشتر در لوله ها یا تیوب های مبدل هاتشکیل می شوند و باعث کاهش انتقال حرارت در مبدل می گردد که در نتیجه آن هزینه های تولید افزایش می یابد. برای کاستن اثرات ناشی از پدیده رسوب، عملکرد مبدل بایستی پیوسته تحت نظر و تمیز کاری قرار گیرد و همچنین در فواصل زمانی معین مناسب مبدل ها انجام شود

با توجه به هزینه های تحمیلی بر اثر رسوب گیری مبدل ها و لوله های انتقال ، می بایست در زمان های معین، عملیات  اورهال (over haul) و رسوب زدایی انجام شود.

انواع روشهای رسوب زدایی :

 

برای شستشوی مبدل های حرارتی معمولا از سه روش متداول استفاده میشود

۱- شستشوی مکانیکی

۲- شستشوی هیدرولیکی ( واترجت فوق فشار بالا)

۳- شستشوی شیمیایی

شستشوی مکانیکی

بیشترین ابزار مورد استفاده در این روش، انواع تمیز کننده های پلاستیکی هستند که با اسم  پیگ        (pig )   دیگر ابزار مورد استفاده، برس ها و تمیز کننده های فلزی هستند که برای رسوبات سخت تر استفاده می شوند. در کنار استفاده از این ابزارها می بایست از جت آب نیز استفاده نمود.

شستشوی هیدرولیک

دستگاه های واترجت صنعتی یک روش برای شستشوی لوله های و مبدل های حرارتی می باشند. اگر رسوبات مجرا ، نرم و سطحی باشند، واترجت های با فشار ۲۵۰ بار موثر خواهد بود. هرچه سختی رسوب و آلودگی بیشتر باشد از دستگاه های با فشار بالاتر استفاده می شود.

شستشوی شیمیایی

مواد و محلول های قلیایی، اسیدی، ضد خوردگی، مرطوب کننده و آلی مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب نوع حلال بر اساس جنس فلز و آلیاژ، قابلیت حل شدن رسوبات، و هزینه آن انجام می شود.

مشکل عمده در رسوب زدایی به روش شیمیایی هزینه بالا و اثرات مخرب زیست محیطی آن می باشد. همواره سعی می شود که از حداقل مواد شیمیایی و خطرناک استفاده شود.

از آنجا که مبدلهای پوسته و لوله از جمله بخشهای اساسی یک مبدل محسوب می شوند و شرایط عملکرد آنها تاثیر قابل توجهی در وضعیت اقتصادی یک مجتمع دارد، برای انتخاب یک روش مناسب جهت تمیز کاری و در نتیجه افزایش کارایی و بازده مبدل ها باید تمهیدات ویژه ای در نظر گرفت. روش انتخاب شده از بین روشهای مکانیکی و شیمیایی علاوه بر کارایی مناسب بایستی کمترین صدمه را به مبدل وارد آورد تا هزینه های تعمیر و نگهداری مبدل کاهش یابد. با شستشوی شیمیایی می توان نسبت به رسوب زدایی مبدل ها اقدام نمود ولی همواره سعی بر این است که از حداقل مواد شیمیایی و خطرناک استفاده شود.

باتوجه به روش های ذکر شده در بالا، روش شستشوی مکانیکی وروش شستشوی هیدرولیک نیاز به خارج کردن سیستم از فرایند دارند که این موجب ایجاد هزینه اضافی میشود

اما در روش شیمیایی با استفاده از مواد مناسب میتوان بدون خارج کردن سیستم از فرایند کاری اقدام به تمیزکاری سیستم نمود

شستشوی شیمیایی (مطالب بیشتر ) :

مواد و محلول های مختلفی از قبیل قلیاها، اسیدها، باز دارنده های خوردگی، محلول های مرطوب کننده و حلال های آلی در شستشوی شیمیایی صنعتی و خانگی مورد استفاده واقع می شوند. انتخاب نوع حلال با توجه به جنس فلز و آلیاژ، میزان حلالیت رسوب و  همچنین هزینه اقتصادی آن انجام می پذیرد .

انواع روش های شیمیایی

استفاده از اسیدهای معدنی قوی

استفاده از اسیدهای معدنی نظیر محلول های اسیدی کلریدریک و پر منگنات اسیدی باعث سرعت در رسوب برداری میشود و این اسیدها در مدت زمان کوتاهی میتوانند رسوبات روی سطح را تمیز نمایند

اما این اسیدها به علت غلظت بالا دارای معایببی هستند

مانند:

  • ایجاد خوردگی شدید در مسیر عبور اسید به خصوص در لوله های الومینیومی و اهن بدون محاقظ

  • تمیز شدن کامل سیستم در برخی نقاط و برداشته شدن لایه محافظ فلز به اصطلاح خام شدن فلز که در زمان استفاده موجب ایجاد زنگ و اکسید در این نقاط خواهد شد

  • خطر پاشیدن روی نقاط رنگ شده و تخریب رنگ

  • خطرات استفاده برای اپراتور (ایجاد گازهای خطرناک و خطر پاشیدن اسید )

  • نیاز به خروج سیتم از فرایند تولید و ایجاد هزینه اضافی

  • نیاز به یک مرحله شستشوی قلیایی برای از بین بردن اسید باقیمانده و همچنین یک مرحله شستشوی با اب برای تمیز کردن قلیا

  • شدت زیاد فرایند و عدم کنترل پذیری

  • باتوجه به اینکه رسوبات در تمام نقاط دارای ضخامت یکسان نیستند استفاده از محلول های اسیدی میتواند موجب خوردگی در نقاط با رسوب کم ضخامت و عدم تمیزکاری مناسب در مناطق با رسوب ضخیم شود همچنین جدا شدن رسوبات از سطح بدون حل شدن میتواند موجب انسداد لوله ها شود

  • خطرات زیست محیطی برای دفع مواد باقیمانده و لجن

 

شستشو با محلول های قلیایی قوی

در برخی موارد برای شستشوی رسوبات  مبدل های حرارتی از محلول های قلیایی قوی استفاده میشود که دارای معایب زیر میباشد.

  • خطرات استفاده برای اپراتور (تولید گاز و همچنین خطر سوختگی قلیی ادر چشم وروی پوست)

  • نیاز به خارج کردن سیستم از فرایند

  • عدم کنترل پذیری به علت غلظت زیاد

  • محلول های قلیایی روی رسوبات تاثیر مناسب ندارند و بسیاری از رسوبات به صورت حل نشده باقی میمانند

  • خطر پاشیدن روی نقاط رنگ شده و تخریب رنگ

  • ممنوعیت استفاده در مواردی که از فلزاتی نظیر المینیوم،روی وسرب استفاده شده

(باتوجه به اینکه در بسیاری از مبدل ها از این فلزات استفاده شده)

  • نیاز به یک مرحله شستشوی نهایی برای تمیز کردن قلیایی باقی مانده

  • خطرات زیست محیطی

  استفاده از محلولهای محافظ  و رسوب زدا مبدلهای حرارتی N.S-600

 مزایا :

  • عدم نیاز به خارج کردن سیستم از مدار به طوری که میتوان محلول را در شرایط کاری به مبدل اضافه نمود

  • عدم ایجاد خوردگی در مبدل حتی در محل هایی که فلز بدون محافظ است (محلول با pH 7)

  • عدم اثر بر روی لایه محافظ فلزاتی که دارای لایه محافظ هستند

  • بدون هیچگونه خطری در زمان استفاده با توجه به خنثی بودن محلول از نظر اسیدی و قلیایی در صورت پاشیدن روی پوست به راحتی با شستشوبا اب تمیزخواهد شد.

  • اثر ملایم و ارام روی رسوبات که علاوه بر کنترل پذیری فرایند سبب میشود رسوبات به ارامی حل شده و موجب انسداد لوله ها نمیشود

  • عدم خطر برای نقاط رنگ شده

  • عدم نیاز به مرحله نهایی شستشوی قلیایی یا اسیدی

  • ماندن محلول در سیستم به صورت ذخیره در صورت ریختن مقدار مازاد که موجب جلوگیری از ایجاد رسوب جدید میشود

  • عدم ممنوعیت برای فلزات حساس نظیر الومینیوم وروی

۱۰-حذف اکسیژن محلول، علاوه بر حذف رسوب و کمک به جلوگیری از خوردگی

۱۱-سازگار با محیطزیست با توجه به مواد مورد استفاده در محلول و عدم ایجاد لجن و مواد باقی مانده

موارد کاربرد:

N.S_600

این محلول جهت استفاده در مبدلهای حرارتی با دمای بالای ۴۰ درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار میگیرد.

شیوه مصرف:

میزان مصرف این محلول با توجه به میزان رسوبات مبدل متغیر میباشد . برای شروع مصرف مقدار ۵ لیتر در ۱۰۰۰ لیتر آب توصیه میشود و در صورت باقی ماندن رسوبات بعد از ۳ روز در مبدل تزریق مواد یکبار دیگر صورت پذیرد.

در مواردی که میزان رسوبات مبدل کم باشد به منظور جلوگیری از ایجاد رسوب , ممانعت از خوردگی و ایجاد لایه محافظ مقدار ۵ لیتر محلول در ۱۰۰۰ لیتر توصیه میشود.

دسته بندی maqalat
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پرداخت آنلاین

عضویت در خبرنامه

در خبرنامه مشترک شوید تا زودتر از سایرین از جدیدترین پیشنهادات و تخفیف های ما مطلع شوید!

نماد ما

ساماندهی
سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت