یکی از علل خرابی و کاهش عملکرد مبدل های صفحه ای ایجاد رسوب بر روی صفحات می باشد به طوریکه در یک مبدل که به خوبی طراحی و ساخته شده است ذرات رسوب باعث بسیاری از مشکلات می شود، در مبدل های حرارتی، انباشتگی ذرات ناخواسته روی سطح انتقال حرارت را رسوب می نامند که ناشی از انتقال حرارت، انتقال جرم و انتقال انرژی می باشد،  یعنی عواملی که عملکرد مبدل حرارتی به آنها بستگی دارد.

لایه رسوب سبب می شود که دبی جریان افزایش یافته که سبب افزایش افت فشار شده و همچنین توان کاری پمپ افزایش می یابد در صورتی که با افزایش دبی میزان  ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد اما ذرات رسوب بعنوان یک مانع مقاومتی عمل کرده و سبب کاهش میزان انتقال حرارت می شود.

پس در یک مبدل حرارتی بایستی رسوب در طراحی لحاظ شود تا میزان کارایی مبدل بعد از یک مدت معین کاهش و  به دنبال آن  بازده کل سیستم دستخوش کاهش نشود.

نمونه رسوب در مبدل حرارتی صفحه ای

برای آشنایی بیشتر، کاربرد مبدل های صفحه ای پیشنهاد میشود

ملاحضات اصلی

در مبدل های حرارتی صفحه ای رسوب از ابعاد مختلفی هزینه های زیادی را به صنعت تحمیل می کند که این هزینه ها شامل افزایش هزینه سرمایه ای (مبدل بایستی بزرگتر از ظرفیت اسمی طراحی شود)، افزایش هزینه کاری (به علت افت فشار)، کاهش محصول ،افزایش هزینه تعمیرات (به علت نیاز به تمیزکاری) و… می باشند بنابراین هزینه رسوب قابل ملاحظه است؛ به طوریکه در کشور آمریکا ۴٫۲ میلیارد تا ۱۰ میلیارد دلار سالانه هزینه صرف از بین بردن رسوب در مبدل های حرارتی می شود که این امر سبب شده تا تحقیقات زیادی در زمینه رسوب در مبدل های حرارتی صورت پذیرد اما این پدیده تا به امروز به دلیل پیچیده بودن مکانیزم آن حل نشده است.

مکانیزم اصلی رسوب

پدیده رسوب یک فرآیند وابسته به زمان می باشد به گونه ای که پس از گذشت یک دوره کاری، مبدل حرارتی تازه نصب شده، با مقدار رسوب طراحی شده مواجه می شود که فرایند رسوب از پنج مرحله متوالی تشکیل شده است:

۱- آغاز

۲- انتقال جرم

۳- ته نشینی

۴- رسوب برداری

۵- کهنگی

در ادامه به این موارد به طور خلاصه پرداخته میشود:

آغاز رسوب گیری

در یک مبدل که تازه نصب شده و تمیز می باشد بایستی یک مدت زمان معینی بگذرد تا بتوان رسوب را به صورت محسوس مشاهده کرد. این مدت زمان، زمان آغاز یا زمان شکل گیری رسوب نامیده می شود. در طول مرحله آغاز، وضعیت سطح برای رسوبی که در آینده قرار هست به وجود آید، آماده می شود. دمای سطح، جنس آن، زبری سطح، و عوامل دیگر بشدت روی تاخیر اولیه در شروع رسوب گیری تاثیر می گذارند پس در فرایند طراحی زبری سطح را تا حد ممکن بایستی کاهش دهیم سپس دمای را بایستی با توجه به جنس و ضریب اصطکاک تنظیم نمود.

انتقال

در طول این مرحله شرایط اولیه و یا بستر مناسب رسوب گیری آماده می شود به طوریکه ته نشینی  ذرات رسوب از سیال به سطح انتقال حرارت منتقل خواهند شد این انتقال معمولا توسط پدیده هایی مانند پخش، ته نشینی و ترموفر سایش می باشد.

ته نشینی

در طول این مرحله ذراتی که رسوب را به وجود می آورند (که قبلا به سطح انتقال حرارت منتقل شده اند) به سطح انتقال حرارتی می چسبند. سرعت ته نشینی به خصوصیات ماده مانند چگالی، اندازه و شرایط سطح در این مرحله مهم هستند.

رسوب برداری

برخی از مواد به محض اینکه ته نشین می شوند از سطح جدا شده و برخی دیگر با گذشت زمان جدا می شوند. سرعت جدا شدن بستگی به مقاومت رسوب و نیروهای برشی سیال دارد. حل شدن جرم ها، ساییدگی و پوسته شدن از جمله مکانیزم های موثر در فرایند جدا شدن هستند.

کهنگی

پس از اینکه رسوب ته نشین شد دستخوش یک فرایند کهنگی از طریق تغییرات شیمیایی یا فیزیکی می شود که ممکن است رسوب را تقویت یا آن را تضعیف کند.

نتیجه کلی مراحل فوق تشکیل رسوب مواد روی سطح انتقال حرارت می باشد. بدیهی است که مقدار رسوب ماده به زمان وابسته می باشد. پیش بینی صحیح این رفتار برای تعیین درصد افزایش سطح و همچنین مشخض کردن سیکل تمیزکاری اهمیت دارد

شکل رسوب در پلیت مبدل حرارتی

در مقاله اجزا مبدل حرارتی صفحه ای با بخش های مختلف ابن مبدل آشنا شوید

اشکال مختلف رسوب

رسوب ها بر اساس مکانیزم های مختلف شکل گیری، به شش نوع اصلی تقسیم می شوند:

۱- ذره ای ( ته نشینی)

۲- بلوری (جسم از محلول)

۳- بیولوژیکی

۴- واکنش شیمیایی (پلیمریزه و رسوب زغال سنگی)

۵- خوردگی

انجمادی

در مبدل های حرارتی صفحه ای تشکیل رسوبات به عوامل مختلفی همچون سرعت سیال، دماهای سطح و دمای سیال، جنس صفحه و الگوی صفحه و… بستگی دارد.

رسوب ذره ای

ذرات معلق در آب یا سیال ها در محیط های ساکن و با تلاطم کم به صورت ذره ای ته نشین می شود که سبب تشکیل رسوب ذره ای می شود اما در مبدل های صفحه ای با توجه به نحوه طراحی مبدل و ایجاد تلاطم امکان این نوع از رسوب ها کم می باشد اما طبق تحقیقات صورت گرفته مطالب زیر را می شود عنوان کرد.

۱- با افزایش سرعت سیال مقاومت رسوب بر روی بدنه کاهش می یابد.

۲- نوع ذره و همچنین شرایط سیال تاثیرات قابل توجهی روی نرخ رسوب گیری ذره ای دارند.

۳- تاثیر هندسه صفحات و شیار ها تاثیر مستقیم بر میزان پایداری رسوب بر روی صفحات دارد.

۴- دما تاثیری بر روی روند تشکیل رسوب ذره ای ندارد.

رسوب بلوری یا کریستالی

در این رسوب ها با افزایش دمای دیواره، افزایش غلظت حجمی و کاهش سرعت جریان میزان رسوب افزایش می یابد و همچنن با افزایش سرعت جریان آهنگ اولیه رسوب گیری و مقاومت رسوب کاهش می یابد. آهنگ رسوب گیری اولیه در دمای دیواره کمتر و سرعت های جریان بالاتر کاهش می یابد.

رسوب بیولوژیکی

رسوبی که با رشد مواد با منشا بیولوژیکی روی سطح انتقال حرارت ایجاد می شود رسوب بیولوژیکی نامیده می شود. این نوع از رسوب ها در سیستم هایی که از آب دریا ، دریاچه، رودخانه، آب های ساحل و… برای سرمایش استفاده می شود زیاد اتفاق می افتد.

رسوب شیمیایی

رسوب های به وجود آمده توسط واکنش های شیمیایی در سطح انتقال حرارت که در آن خود ماده در سطح واکنش دهنده نمی باشد، با عنوان رسوب حاصل از واکنش های شیمیایی نامیده می شوند. در صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، پالایشگاهی که مبدل های حرارتی به وفور استفاده می شود می توان رسوب شیمیایی را یافت. یک پارامتر بحرانی در تشکیل این نوع از رسوبات دمای سطح هست که در تعیین کننده آهنگ و نرح واکنش  می باشد.

رسوب خوردگی

سطوح در تماس با سیال های خورنده که خوردگی زیادی ایجاد می کنند مواد خورنده در دو حالت قرار می گیرند:

۱- مواد خورده شده در سیال حل شده و محلول می شوند و به مرور رسوب می کنند در این حالت به مرور صفحات سوراخ شده و نشت داریم

۲- در حالت دوم محصولات خورنده به سطح چسبیده و باعث کارایی مبدل می شوند.

رسوب انجمادی

هنگامی که دمای یخ زدگی یا انجماد سیال یا اجزای موجود در سیال بالاتر از دمای سطح باشد در روی سطح منجمد شده  و سبب رسوب می کند. که این امر بایستی با تغییرات دما می توان رفع نمود.

در شرکت پترو فناور برای جلوگیری از رسوب از پوشش های ضد خوردگی که با کاهش میزان خوردگی و کاهش ضریب اصطکاک همراه هست سبب می شود تا میزان رسوب کاهش یابد

در ضمن شما میتوانید همین حالا با توجه به اندازه ها و ورودی و خروجی های خود نسبت به سفارش مبدل حرارتی اقدام نمایید؛ همکارارن ما در سریع ترین زمان ممکن با شما تماس گرفته و راهنماییتان میکنند