مبدل نیمه جوشی چیست؟
مبدل حرارتی نیمه جوشی نوعی مبدل صفحهای است که در آن بخشی از صفحات به صورت جفتجفت (دو به دو) به یکدیگر جوش لیزری داده شده و بخش دیگر با گسکت (واشر) آببندی میگردد. این ساختار باعث میشود یک سمت مبدل بتواند سیالات با فشار یا خورندگی بالا (مانند آمونیاک، مبردها یا سیالات شیمیایی) را تحمل کند، در حالی که سمت دیگر همچنان قابلیت باز شدن، سرویس و شستوشو را داشته باشد.
مبدلهای نیمهجوشی ترکیبی از مزایای مبدلهای تمام جوشی و گسکتی هستند و به همین دلیل در صنایع تبرید صنعتی، پتروشیمی، شیمیایی و فرآیندهای حساس حرارتی کاربرد گستردهای دارند.
ساختار و نحوه عملکرد
در یک مبدل نیمه جوشی صنعتی، ما دو مسیر جریان مجزا داریم:
- 1.مسیر جوش داده شده: یک سیال (معمولاً سیال خطرناک یا با فشار بالا) در داخل کاستهای جوش داده شده جریان مییابد. چون این مسیر کاملاً بسته و جوشی است، احتمال نشتی به حداقل میرسد.
- 2.مسیر واشردار: سیال دیگر در فضای بین کاستها که توسط واشر آببندی شده است، جریان مییابد. این واشرها معمولاً از جنسهای مقاومی مثل کلرپرن ساخته میشوند.
جنس صفحات مبدل نیمه جوشی
جنس صفحات در مبدلهای حرارتی نیمه جوشی نقش تعیینکنندهای در طول عمر و کارایی دستگاه دارد، زیرا این صفحات باید هم در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم باشند و هم قابلیت جوشپذیری بالایی (برای ایجاد کاستهای جوشی) داشته باشند. رایجترین متریالهای مورد استفاده عبارتند از:
| متریال صفحه |
مناسب برای سیالات |
کاربرد رایج |
| استیل 316L |
آمونیاک، روغن، آب شیرین، اکثر مبردها |
چیلرهای صنعتی، صنایع غذایی |
| تیتانیوم |
آب دریا، محلولهای کلریدی، هیپوکلریت |
سیستمهای خنککاری کشتی، پتروشیمی |
| هستلوی |
اسیدهای داغ و غلیظ، حلالهای خاص |
صنایع شیمیایی سنگین |
ضخامت صفحات در این هیت اکسچنجرها معمولاً بین 0.5 mmتا 0.7 mm متغیر است. ضخامت کمتر باعث انتقال حرارت بهتر میشود، اما در فشارهای بسیار بالا (مثلاً بالای ۲۵ بار)، از صفحات ضخیمتر استفاده میشود تا استحکام جوش حفظ شود.
کاربرد مبدل حرارتی نیمه جوشی
مبدل حرارتی نیمه جوشی به دلیل طراحی خاص خود که ترکیبی از ایمنی (سمت جوشی) و قابلیت سرویسدهی (سمت واشردار) است، در صنایع حساس کاربردهای فراوانی دارد. در ادامه، مهمترین کاربردهای این هیت اکسچنجر صنعتی در صنایع مختلف آورده شده است:
۱. صنایع برودتی و تهویه مطبوع
اصلیترین و شناختهشدهترین کاربرد این مبدلها در سیستمهای سرمایشی است که از مبردهای خطرناک استفاده میکنند:
- • سیستمهای آمونیاکی: آمونیاک یک مبرد عالی اما سمی و خورنده برای واشرهای معمولی است. در این مبدلها، آمونیاک در سمت صفحات جوشی (داخل کاستها) جریان مییابد تا هیچ نشتی به بیرون نداشته باشد.
- • کندانسورها و اواپراتورها: برای تبخیر یا میعان مبردهایی مانند آمونیاک.
- • سیستمهای کسکید: برای جابجایی حرارت بین دو سیکل سرمایشی مختلف.
۲. صنایع شیمیایی و پتروشیمی
در فرآیندهایی که با مواد خورنده یا تحت فشار بالا سروکار دارند:
- • خنککاری اسیدها: مانند اسید سولفوریک که باعث تخریب سریع واشرها میشود.
- • جابجایی حلالهای آلی: موادی مثل بنزن یا تولئن که واشرهای لاستیکی را حل میکنند، در سمت جوشی قرار میگیرند.
- • واکنشهای شیمیایی حساس: کنترل دمای راکتورها در جایی که اختلاط دو سیال (سمت سرد و گرم) میتواند فاجعهآفرین باشد.
۳. صنایع غذایی و دارویی
- • فرآوری لبنیات و نوشیدنیها: در بخشهایی که نیاز به سرمایش شدید با استفاده از مبردهای صنعتی دارند.
- • تولید روغنهای خوراکی: برای مراحل تصفیه و خنککاری روغن در دمای بالا.
۴. سایر صنایع سنگین
- • صنایع نفت و گاز: برای پیشگرم کردن نفت خام یا خنککاری گازهای فرآیندی.
- • نیروگاهها: در سیستمهای خنککننده روغن توربین و بازیابی حرارت تلف شده.
| چرا در این صنایع از مبدل نیمه جوشی استفاده میشود؟
دلیل انتخاب این مبدل به جای مدلهای معمولی (تمام واشردار) یا تمام جوشی شامل:
- ✅ ایمنی نشت: مبرد سمی (مثل آمونیاک) داخل کانالهای جوشخورده محبوس میماند.
- ✅ تعمیرات: سمت آب (که رسوب میگیرد) واشردار است و میتوان آن را باز و تمیز کرد.
- ✅ هزینه: از مبدلهای تمام جوشی ارزانتر و منعطفتر (قابلیت اضافه کردن صفحه) است.
- ✅ مقاومت فشار: تحمل فشار بسیار بالاتری نسبت به مبدلهای واشردار معمولی دارد.
نحوه نگهداری و شستشوی این مبدلها
نگهداری از مبدلهای نیمه جوشی حساسیتهای خاص خود را دارد، چون شما با یک ساختار ترکیبی (جوش و واشر) طرف هستید.
۱. نحوه تست نشتی
در مبدلهای نیمه جوشی، نشتی میتواند به دو صورت باشد: نشتی به بیرون یا نشتی داخلی بین دو سیال.
- • تست فشار: این تست معمولاً با آب انجام میشود. هر دو سمت (جوشی و واشردار) به صورت جداگانه تحت فشار قرار میگیرند تا سلامت جوشها و واشرهای حلقهای بررسی شود.
- • تست نفوذ هلیوم یا گاز نیتروژن: برای دقت بالاتر (بهویژه در سیستمهای آمونیاکی)، از گاز هلیوم استفاده میشود. کوچکترین منافذ در جوشهای لیزری توسط دستگاه نشتیاب هلیوم شناسایی میشود.
- • تست افت فشار: در این روش، یک سمت را با گاز تحت فشار پر کرده و برای مدتی (مثلاً ۲۴ ساعت) رها میکنند. هرگونه افت فشار نشاندهنده نشتی است.
۲. شستشو و تمیزکاری
مزیت بزرگ این مبدل این است که سمت "واشردار" (که معمولاً آب در آن جریان دارد و رسوب میگیرد) به راحتی قابل باز شدن است.
- • تمیزکاری در محل (CIP - Cleaning In Place): اگر رسوبات سبک باشند، بدون باز کردن مبدل، مواد شیمیایی مخصوص (اسیدهای ضعیف یا بازها) را در سیستم سیرکوله میکنند.
- • تمیزکاری مکانیکی: اگر رسوبات سخت باشند، پیچهای مهار باز شده، صفحات از هم جدا میشوند و سمت واشردار با واترجت (فشار آب) و برس نرم تمیز میشود.
- • سمت جوشی: چون این سمت معمولاً مبردهای تمیز (مثل آمونیاک) دارد، به ندرت نیاز به تمیزکاری پیدا میکند، اما در صورت نیاز فقط از روش CIP (شیمیایی) استفاده میشود.
نکته مهم: در هنگام شستشوی مکانیکی، هرگز نباید به صفحات جوش داده شده (کاستها) آسیب فیزیکی وارد شود.
۳. تعادل فشار
یکی از مهمترین نکات در نگهداری این مبدلها، جلوگیری از شوک فشاری است.
- • در هنگام استارت یا خاموش کردن سیستم، نباید اختلاف فشار ناگهانی بین دو سمت ایجاد شود.
- • همیشه باید فشار به آرامی در هر دو سمت بالا برود تا به جوشهای لیزری بین صفحات فشار بیش از حد وارد نشود.
۴. تعویض واشرها
در این مبدلها دو نوع واشر داریم:
- 1. واشرهای حلقهای: که در محل ورود و خروج سیال سمت جوشی قرار دارند.
- 2. واشرهای اصلی: که در سمت واشردار قرار دارند. در هر بار باز کردن مبدل برای سرویس، پیشنهاد میشود واشرهای حلقهای حتماً تعویض شوند، زیرا این واشرها مرز بین سیال خطرناک و محیط بیرون هستند.
مزایای مبدل حرارتی نیمه جوشی
- 1. ایمنی بسیار بالا در برابر نشتی: به دلیل اینکه سیال خطرناک (مثل آمونیاک) درون کانالهای جوش داده شده قرار دارد، احتمال نشت آن به محیط یا اختلاط با سیال دیگر به حداقل میرسد.
- 2. قابلیت سرویس و نظافت: برخلاف مدلهای تمام جوشی که در صورت گرفتگی باید دور انداخته شوند یا با مواد شیمیایی قوی شستشو شوند، در این مدل میتوان سمت واشردار (سمت آب) را باز کرد و به صورت مکانیکی رسوبزدایی نمود.
- 3. تحمل فشار و دمای بالاتر: جوش لیزری کاستها به صفحات اجازه میدهد تا فشار بسیار بیشتری را نسبت به مبدلهای کاملاً واشردار تحمل کنند.
- 4. کاهش هزینه واشر: در این مبدلها تعداد واشرهای اصلی به نصف کاهش مییابد که این موضوع هزینههای خرید و نگهداری واشر در درازمدت را کمتر میکند.
- 5. انعطافپذیری در ظرفیت: شما همچنان میتوانید با کم یا زیاد کردن تعداد کاستها (جفتصفحات جوشی)، ظرفیت حرارتی دستگاه را تغییر دهید.
معایب مبدل صنعتی نیمه جوشی
- 1. تمیزکاری دشوار سمت جوشی: سمت داخلی کاستها (سمت جوش داده شده) به هیچ وجه قابل دسترسی فیزیکی نیست. اگر این سمت دچار رسوب یا گرفتگی شود، تنها راه چاره شستشوی شیمیایی (CIP) است و اگر گرفتگی شدید باشد، کل کاست باید تعویض شود.
- 2. قیمت اولیه بالاتر: به دلیل تکنولوژی بالای جوش لیزری و فرآیند ساخت پیچیدهتر، قیمت خرید این مبدلها نسبت به مدلهای واشردار معمولی گرانتر است.
- 3. حساسیت به شوکهای حرارتی و فشاری: تغییرات ناگهانی و شدید دما یا فشار میتواند به محل جوش صفحات فشار آورده و باعث ایجاد ترکهای ریز (Micro-cracks) در خط جوش شود.
- 4. محدودیت در نوع سیال سمت واشردار: همچنان یکی از سیالات باید با واشر سازگار باشد. اگر هر دو سیال شما به شدت خورنده باشند یا دمای هر دو بسیار بالا باشد، مبدل نیمه جوشی گزینه مناسبی نیست و باید از نوع تمام جوشی استفاده کنید.
مبدل نیمه جوشی چه تفاوتی با مبدل بریزینگ و تمام جوشی دارد؟
هیت اکسچنجر نیمه جوشی در واقع یک راهکار میانی است که انعطافپذیری مدلهای واشردار را با ایمنی مدلهای جوشی ترکیب میکند؛ برخلاف مبدل بریزینگ که صفحات آن توسط مس یا نیکل در کوره به هم چسبیده و کاملاً یکپارچه و غیرقابل باز شدن هستند، و یا مبدل تمام جوشی که تمام درزهای آن با جوش تیگ بسته شده و برای دماهای فوقبسیار بالا ساخته شده است، مبدل نیمه جوشی از «کاستهای» دوگانهای تشکیل شده که با لیزر به هم جوش داده شدهاند؛ این ساختار به شما اجازه میدهد سیال خطرناک را در بخش جوشی محبوس کنید، در حالی که برخلاف دو مدل دیگر، هنوز میتوانید مبدل را باز کرده، صفحات را تمیز کنید یا حتی با اضافه کردن کاست، ظرفیت دستگاه را تغییر دهید.
خرید و قیمت مبدل حرارتی نیمه جوشی از آرکا تجهیز صدر
شرکت آرکاصدر به عنوان تولید کننده مبدل حرارتی صفحه ای، طیف گستردهای از هیت اکسچنجرها شامل مبدلهای واشردار، مبدل بریزینگ، تمام جوشی و نیمه جوشی را با بهرهگیری از تکنولوژیهای روز و مرغوبترین متریالها نظیر استیل ۳۱۶L و تیتانیوم تولید و عرضه میکند. محصولات این مجموعه بر اساس استانداردهای دقیق مهندسی طراحی شدهاند تا در سختترین شرایط عملیاتی صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و سیستمهای برودتی، بالاترین راندمان انتقال حرارت و ایمنی کامل در برابر نشتی را تضمین کنند. تمرکز آرکاصدر بر کیفیت ساخت و طول عمر بالا، این واحد صنعتی را به انتخابی مطمئن برای پروژههای حساس ملی و صنعتی تبدیل کرده است.