مبدل‌های حرارتی فراخ مجرا
افزایش هزینه انرژی و رواج فرآیندهای بی‌هوازی ترموفیلیک (حرارت‌دوست) به‌عنوان بخشی از فرآیند تصفیه فاضلاب صنعتی و هضم لجن شهری، استفاده از مبدل‌های حرارتی بازیافت گرمای فاضلاب را گسترش داده است. تلاش‌ها برای اصلاح مبدل‌های حرارتی لوله در لوله و مارپیچی موجود جهت جلوگیری از انسداد مبدل در کاربردهای بازیافت گرما از فرآیندهای تصفیه فاضلاب صنعتی و هضم لجن شهری با شکست روبرو شده‌اند. این منجر به توسعه «مبدل‌های حرارتی کانال مستطیلی فراخ‌مجرا» شده است. این مبدل‌ها برای عملکرد بدون انسداد در حضور مواد نخ مانند و چسبنده که در بعضی فرآیندهای صنعتی و لجن شهری یافت می‌شوند، طراحی شده‌اند.
مبدل‌های حرارتی کانال مستطیلی فراخ مجرا در کاربردهای پاستوریزاسیون صنعتی از قبیل لبنیات سازی، آبجوسازی یا سایر مایعات یافت می‌شوند. آنها همچنین در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و همچنین گاوداری‌ها به کار گرفته می‌شوند. این مبدل‌ها می‌توانند برای گرم کردن لجن در یک هاضم مزوفیلیک یا یک هاضم ترموفیلیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها می‌توانند به صاحبان صنایع فرآیندی در پیروی از قانون «دفع مواد جامد کلاس A» کمک کنند؛ از طریق گرم کردن فاضلاب تا حدود F160 برای پاستوریزاسیون.
بسیاری از مبدل‌های حرارتی فراخ مجرا در کاربردهای صنعتی، تولید ملاس و البته در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به طور موفقیت‌آمیز نصب شده و مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند بدون اینکه سالیان سال نیاز به نگهداری داشته باشند. در بعضی کاربردها، برگشت سرمایه برای این نوع تجهیزات بازیافت گرمای مستقیم لجن به لجن (شکل ۴) ممکن است ظرف ۶ تا ۱۸ ماه اتفاق افتد. این مبدل‌ها امکان صرفه‌جویی مستمر در عملیات بازیافت گرما را فراهم میسازند.
بیشتر بخوانید
-
مبدل‌های حرارتی کانال مستطیلی
این طرح مبدل حرارتی اجازه می‌دهد تا مایعات با درصد بالای مواد جامد (تا ۲۶ درصد) بدون انسداد جریان یابند. طرح مبدل حرارتی کانال مستطیلی منافع خاصی را فراهم می‌کند:
-
این طرح شامل کانال‌های با مجاری به ارتفاع ۳ اینچ یا بیشتر برای هر یک از مایعات است. این به کاهش خطر انسداد و گرفتگی کمک می‌کند.
-
این طرح اجازه می‌دهد تا عرض کانال داری نرخ جریان سریع حداقل ۳ فوت بر ثانیه باشد. این نیز به کاهش خطر انسداد کمک می‌کند.
-
مبدل‌های حرارتی کانال مستطیلی امکان استفاده از مایعات با درصد بالای مواد جامد و ویسکوزیته زیاد را در هر دو سمت مبدل فراهم میسازند.
-
این نوع فناوری به دلیل سطح انتقال حرارت بزرگ‌تر، برای یک جریان مشخص انتقال حرارت بیشتری فراهم می‌کند (در مقابل، لوله گرد دارای کمتری مساحت سطح انتقال حرارت است).
-
سیستم‌های خاص، کاربران را قادر میسازند تا هر دو سمت مایع را سریعاً تمیز کنند.
-
درب‌ها یا واشرها موردنیاز نیستند.
-
فناوری کانال مستطیلی، طرح دو دیواره که طبق قانون برای بازیابی آب خاکستری یا سیاه الزامی است را امکان‌پذیر می‌سازد.
-
خم‌های رو به خارج، آشفتگی را افزایش داده و خطر رسوب مواد معدنی را کاهش می‌دهند.
-
طرح جریان مخالف به بهبود انتقال حرارت کمک می‌کند.
-
عایق‌کاری مبدل می‌تواند انتقال حرارت و ایمنی را بهبود بخشد.
-
اندازه مبدل‌های حرارتی کانال مستطیلی کوچک‌تر از مبدل‌های لوله در لوله است.
-
این طرح امکان در اختیار داشتن دو مبدل حرارتی در یک قاب را فراهم می‌کند. این، بازیافت گرمای مستقیم لجن به لجن و سپس گرمایش لجن پیش‌گرم شده از طریق آب گرم را امکان‌پذیر می‌سازد (شکل ۴). اما هر یک از واحدها مستقل از یکدیگرند.
-
این امکان وجود دارد که یک مبدل حرارتی بر روی مبدل حرارتی دیگر قرار گیرد تا در فضا صرفه‌جویی شود.
-
این مبدل‌ها مطابق با الزامات مخازن پرفشار ASME طراحی می‌شوند.
این نوع مبدل‌ها معمولاً از ورق‌های فولاد نرم A570 یا ۴۴W جوشکاری شده یا ورق‌های فولاد زنگ نزن ۳۰۴L یا ۳۱۶L ساخته می‌شوند. این دستگاه‌ها از تعدادی پاس افقی تشکیل می‌شوند که بر روی یکدیگر قرار گرفته و مجاری بسته و مجزایی را برای واسط‌های سرد و گرم شکل می‌دهند که در بین آنها انتقال حرارت اتفاق می‌افتد (شکل ۲).
هر پاس متشکل از تعدادی کانال موازی است. این پیکربندی پاس‌های کانالی امکان جریان مایع بدون مانع را فراهم می‌کند و ساختار دستگاه را فاقد نگهدارنده‌های سازه‌ای داخلی میسازند قرار گرفتن یک واحد بر روی واحد دیگر امکان‌پذیر است تا در فضا صرفه‌جویی شود. این نوع مبدل حرارتی جهت تامین جریان سریع حتی برای مایعات با ویسکوزیته بالا طراحی شده است.
درگاه‌های تمیزکاری برای سمت‌های لجن دستگاه تعبیه شده‌اند تا دسترسی برای پاکسازی دستی مجاری واسط‌های گرم و سرد را تسهیل کنند. طرح این مبدل‌ها شامل یک درپوش به ازای هر دو کانال است که در صورت لزوم، امکان پاکسازی از هر دو سمت را فراهم می‌سازد (شکل۵).
