مبادل حراري الهواء الساخن

أنواع مبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن

يساعد مُبادل حرارة الهواء بالهواء للماء الساخن على استرداد الطاقة من هواء المبنى. تنقل مُبادلات الحرارة الحرارة بين سائلين دون السماح لهما بالاختلاط. يوجد العديد من التصميمات.

• لوحة مسطحة

  في مُبادلات الحرارة ذات اللوحة المسطحة، يتدفق السائل الساخن والبارد في قنوات متناوبة مُشكّلة من لوحتين رقيقتين. تُنقل الحرارة مع تدفق السوائل في اتجاهات متعاكسة. تُعدّ مُبادلات الحرارة ذات اللوحة المسطحة ذات التدفق العكسي أكثر شيوعًا لأنها أكثر كفاءة. يمكن أن تُزيد اللوحات المُقعّرة والمُحدّبة من الاضطراب ونقل الحرارة.

• الصدفة والأنبوب

  يتدفق سائلين عبر سلسلة من الأنابيب في مُبادل الحرارة هذا القائم على الصدفة. يتدفق سائل واحد عبر الأنبوب الداخلي، بينما يتدفق السائل الآخر عبر الصدفة وحول الأنبوب. تُعدّ مُبادلات الحرارة ذات الصدفة والأنبوب مُبادلات حرارية صناعية شائعة جدًا.

• لولبي

  في مُبادل الحرارة اللولبي، يتدفق سائلين عبر قناتين مُلتفتين بشكل لولبي. يسمح التصميم بتدفق السوائل في اتجاهات متعاكسة. يُوفر التصميم المُدمج والاستخدام الفعال للمواد أداءً أفضل لمُبادلات الحرارة اللولبية.

• المُجدد

  تمتص عناصر التخزين وتُطلق الحرارة بشكل دوري في المُجددات. يتراكم الغاز الساخن بشكل مؤقت في غرفة التخزين أو الكتلة الحرارية. بعد ذلك، تُطلق الكتلة الحرارية الحرارة إلى الغاز البارد القادم.

• أنبوب مزدوج

  يتكون مُبادل حرارة الأنبوب المزدوج من أنبوب خارجي كبير وأنبوب داخلي أصغر. يتدفق سائل واحد عبر الأنبوب الداخلي، بينما يتدفق السائل الثاني عبر المساحة الحلقية بين الأنبوبين.

• أنبوب مُضلّع

  يستخدم مُبادل حرارة الأنبوب المُضلّع زعانف لتوسيع مساحة نقل الحرارة على الجانب الخارجي من الأنبوب. تحدث نقل الحرارة من السائل المتداول في الأنابيب عبر الزعانف إلى الهواء المُحيط.

مواصفات وصيانة مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن

المواصفات

• الطاقة

  تُكمّن قدرة مُبادل الحرارة على نقل الحرارة بشكل عام بـ kW أو BTU، مما يدلّ على كمية قدرة نقل الحرارة.

• نطاق درجة الحرارة

  يُشير نطاق درجة حرارة عمل مُبادل الحرارة إلى نطاق درجة حرارة السوائل الداخلة والخارجة المُسموح به.

• تصنيفات الضغط

  تُشير تصنيفات الضغط الخاصة بمُبادلات الحرارة إلى قدرتها على التكيف مع مستويات ضغط معينة. يضمن ذلك قدرة المعدات على العمل في بيئة ذات ضغط معين لتجنب التسرب أو التمزق.

• المواد

  تُصنع مُبادلات الحرارة من العديد من أنواع المواد، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، والنحاس، والألومنيوم، وسبيكة التيتانيوم، وغيرها.

• طرق الاتصال

  تتضمن طرق توصيل مُبادلات الحرارة الكعب، والخيوط، واللحام، إلخ، بحيث يمكن دمجها مع خطوط الأنابيب والنظم الأخرى.

• الأبعاد

  حجم مُبادل الحرارة بالإضافة إلى وزنه: الطول، والعرض، والارتفاع، والوزن ستؤثر على تركيبه وتطبيقه.

• الكفاءة

  يمكن وصف كفاءة مُبادلات الحرارة بكفاءة نقل الطاقة، مما يُظهر قدرتها على نقل الحرارة بكفاءة بين وسطين.

الصيانة

• التفتيش المنتظم

  يجب على المستخدمين فحص حالة عمل مُبادل الحرارة بشكل روتيني، بما في ذلك التحقق من إرخاء المسامير، لضمان ثباتها؛ فحص خاصية الإغلاق لمنع التسرب؛ وفحص وجود أي ظواهر غير طبيعية، مثل الضوضاء والاهتزازات، لحل المشكلات على الفور.

• التنظيف

  وفقًا لقواعد الشركة المُصنّعة، يجب على المستخدمين تنظيف مُبادل الحرارة في الموعد المحدد. تشمل عملية التنظيف إزالة الأوساخ والرواسب من سطح مُبادل الحرارة بالإضافة إلى خطوط الأنابيب، ويمكن للمستخدمين استخدام مُنظفات ومعدات مناسبة للتنظيف.

• الانتباه إلى التآكل والتلف

  يجب على المستخدمين الانتباه إلى حالات التآكل والتلف في مُبادل الحرارة، ويجب عليهم استبدال أو إصلاح الأجزاء المُتآكلة أو التالفة في الوقت المناسب لضمان عمر خدمة المعدات وكفاءتها.

سيناريوهات مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن

• نظم التدفئة المركزية

  تلعب مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن دورًا أساسيًا في نظم التدفئة المركزية. تُسهّل نقل الطاقة الحرارية من الماء الساخن، الذي يمكن الحصول عليه من غلاية أو سخان مياه أو نظام تدفئة، إلى الهواء داخل مساحة مُحدّدة. تُنتج هذه العملية بشكل فعال هواء دافئ يمكن استخدامه لتدفئة المساحة.

• وحدات الملفات المُروحية وسخانات المشتعات

  تُعدّ وحدات الملفات المُروحية وسخانات المشتعات من التطبيقات النموذجية لمُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن. في هذه الإعدادات، تعمل مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن كمكونات تدفئة. مع مرور الماء عبر الملفات، يُسخّن الأسطح، وبالتالي الهواء، مما يُؤدي إلى انتشار الحرارة في جميع أنحاء الغرفة.

• تسخين العمليات الصناعية

  في السياقات الصناعية، يُعدّ تسخين العمليات باستخدام مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن شائعًا. تُنتج العديد من الصناعات الماء الساخن كجزء من عملياتها، والذي يمكن تحويله إلى تسخين مساحات أو معدات أو هواء أخرى عبر مُبادلات الحرارة. غالبًا ما يتم تصميم مثل هذه النظم للعمل بشكل مستقل ودون الحاجة إلى إشراف مُستمر.

• نظم التكييف والتهوية والتدفئة

  في نظم التكييف والتهوية والتدفئة (HVAC)، يمكن استخدام مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن للتدفئة واسترداد الحرارة. خلال أشهر الشتاء، تساهم هذه المُبادلات في تدفئة الهواء، بينما في الخريف أو الربيع، قد تسترد الحرارة من هواء العادم لتدفئة الهواء النقي القادم.

• مُبادلات حرارة الماء إلى الهواء

  ينقل مُبادل حرارة الماء إلى الهواء الطاقة الحرارية من الماء الساخن إلى الهواء. غالبًا ما يتم دمج هذه المُبادلات في نظم التدفئة القائمة على الماء. تشمل التصميمات الشائعة الملفات، التي يمكن تركيبها على القنوات أو وحدات المُراوح أو المُنفاخات لتدوير الهواء المُسخّن بواسطة الملفات.

• مُبادلات حرارة خزان التخزين

  تُسهّل مُبادلات الحرارة في خزانات التخزين نقل الحرارة من الماء إلى الهواء. تُعدّ مُبادلات حرارة خزان التخزين شائعة في إعدادات التدفئة المركزية. عند سحب الماء الساخن من خزان التخزين، فإنه يمر عبر مُبادل الحرارة، حيث يُسخّن الهواء قبل استخدامه لتدفئة المساحات أو الهواء.

كيفية اختيار مُبادلات حرارة الهواء بالماء الساخن

ستساعدك النصائح التالية عند اختيار مُبادل حرارة.

• الهدف: يجب تحديد الهدف من استخدام مُبادل الحرارة أولًا. يتضمن ذلك تحديد طبيعة السائل، ودرجة الحرارة، وحجم المعالجة، إلخ. سيساعد معرفة الغرض في تحديد التصميم والمواد المناسبة للتطبيق.
• القدرة: يجب أن يكون لمُبادل الحرارة القدرة على معالجة الحجم الضروري من السائل. سيضمن حساب القدرة المثلى وجود مساحة سطح كافية لنقل الحرارة بالمعدل المطلوب.
• الكفاءة: يجب مراعاة تصنيفات الكفاءة، لأنها تُؤثر على استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل. فحص مدى كفاءة نماذج مختلفة في نقل الحرارة واختر تلك التي تُحقق أقصى قدر من نقل الحرارة مع تقليل فقدان الطاقة.
• النزاهة: تُحدد مواد البناء وعملية التصنيع متانة مُبادل الحرارة. اختر مُبادل حرارة مع مواد مقاومة للتآكل وبناء متين لضمان العمر الطويل في ظروف التشغيل القاسية.
• التصميم: تأتي مُبادلات الحرارة بتصميمات مختلفة، مثل اللوحة والإطار، والصدفة والأنبوب، واللولبي، إلخ، وكلٌّ منها مناسب للتطبيقات المُحددة. يجب مراعاة المساحة المتاحة والتخطيط عند اختيار تصميم مُبادل الحرارة.
• الميزانية: أخيرًا، ستُؤثر تكلفة مُبادل الحرارة في النهاية على قرار الشراء. على الرغم من أنه لا يجب التنازل عنه، إلا أن الأداء والكفاءة والمتانة ضرورية؛ سيساعد اختيار مُبادل حرارة يُقدم قيمة جيدة مقابل المال على توفير التكاليف على المدى الطويل.

الأسئلة الشائعة

س1: ما الغرض من استخدام مُبادل الحرارة؟

ج1: مُبادل الحرارة هو جهاز يسمح بنقل الحرارة بين سائلين أو أكثر دون أن تتلامس مع بعضها البعض.

س2: ما أنواع مُبادلات الحرارة المتوفرة؟

ج2: أنواع مُبادلات الحرارة الشائعة هي مُبادل حرارة الأنبوب المزدوج، ومُبادل حرارة اللوحة، ومُبادل حرارة الصدفة والأنبوب، ومُبادل حرارة الهواء بالهواء، ومُبادل حرارة مقاوم للتلوث.

س3: ما الفرق بين مُبادل الحرارة والمبخّر؟

ج3: مُبادلات الحرارة هي أجهزة لنقل الحرارة بين مواد مختلفة، بينما المُبخرات هي أجهزة لتحويل السوائل إلى غازات عن طريق تطبيق الحرارة. ومع ذلك، يمكن أن تكون مُبادلات الحرارة أحيانًا جزءًا من مُبخّر.