مبدل حرارتی روغن داغ

توضیحات

مبدل حرارتی روغن داغ (Oil Cooler Heat Exchanger) منظور یک نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله است که برای خنک کاری روغن صنعتی کاربرد دارد. این نوع روغن معمولا برای سیستم‌های انتقال فشار هیدرولیک (مانند دستگاه‌های تزریق پلاستیک) به کار می‌رود. در اثر کارکرد روغن داغ می‌شود. بهترین دمای عملکرد روغن بین ۱۵۰ تا ۲۱۰ درجه سانتیگراد است. لذا خنک کاری روغن برای بالابردن بازده و طول عمر دستگاه‌های مختلف بسیار مهم است. در این بخش به معرفی مبدل حرارتی روغن داغ و همچنین سیستم کنترل آن پرداخته‌ایم.

مبدل حرارتی روغن داغ را در چه جاهایی به کار می‌برند؟

مبدل حرارتی روغن داغ، از جمله مبدل‌های حرارتی پر کاربرد است که در صنعت برای خنک سازی بسیاری از تجهیزات که در آنها روغن دارد، کاربرد دارد. به طور کلی، سیستم‌های هیدرولیک، سیستم‌های گرمایش، فرآیندهای تزریق پلاستیک و بسیاری از این موارد از روغن هیدرولیک برای انتقال قدرت و یا خنک سازی و گرمایش استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها برای کنترل کل سیستم ، باید درجه حرارت روغن که معمولا بالا می‌رود را کنترل کنند. مبدل‌های حرارتی روغن داغ از نوع پوسته لوله تک پاس (E-Type)، معمولا برای این کار گزینه مناسبی هستند.

مبدل حرارتی روغن داغ از چه اجزایی تشکیل می‌شود؟

مبدل‌های حرارتی خنک سازی روغن هیدرولیک همانند بقیه مبدل‌های حرارتی، از اجزای اصلی پوسته (Shell)، دسته لوله (Tube sheet & Bundle) و کلگی (Head) تشکیل می‌شود. اجزای مختلف این سیستم بسته به مقدار فشار می‌تواند از جنس چدن، فولاد، مس، آلومینیوم با ضخامت‌های مختلف باشد. این تجهیزات بسته به نیاز کار و فضایی که مبدل در آن قرار می‌گیرد می‌تواند از نوع تک پاس پوسته و یا چند پاس لوله باشد. شکل زیر شماتیک این نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله را نشان می‌دهد که برای خنک کاری روغن هیدرولیک کاربرد دارد. شکل زیر یک نمونه شماتیک از اجزای مختلف مبدل حرارتی خنک کننده روغن داغ هیدرولیک را نشان می‌دهد.

مبدل حرارتی خنک کن روغن داغ هیدرولیک چگونه باعث خنک شدن روغن می‌شود؟

اساس کار مبدل‌های حرارتی تبادل حرارتی توسط یک فلز واسط (Tube) است که در داخل پوسته وجود دارد. معمولا سیال گرم در پوسته و سیال سرد در لوله‌ها جاری می‌شود. البته این الویت با توجه به سیالی که در آنها جریان دارد متفاوت است. مثلا سیال خوردنده را در لوله و سیال رسوب گذار را در پوسته هدایت می‌کند. تمامی این موارد با توجه به نظر مجری طرح می‌تواند متفاوت باشد.

قسمت پوسته مبدل حرارتی خنک کن روغن داغ هیدرولیک معمولا از یک لوله (مانند لوله مانیسمان)‌ یا محفظه تحت فشار (Vessel) که از ورق تولید می‌شود تشکیل می‌شود که به فلنج‌های انتهای پوسته متصل می‌شود. لوله‌ها در داخل دسته لوله قرار دارند. با عبور دو سیال مختلف در دو طرف لوله، عمل انتقال حرارت یا مبادله حرارت در مبدل حرارتی روغن داغ صورت می‌گیرد. شکل زیر شماتیک این موضوع را نشان می‌دهد.

نحوه انتخاب مبدل حرارتی پوسته و لوله مناسب برای خنک سازی روغن داغ چیست؟

انتخاب یک مبدل حرارتی برای خنک سازی روغن داغ، در واقع یک پروسه طراحی کامل مبدل حرارتی روغن داغ است. این کار معمولا با داشتن دبی (یا مقدار گذر مایع در واحد زمان) و دماهای ورود و خروج دلخواه صورت می‌گیرد. با داشتن دمای ورود و خروج و مشخصات سیالات تبادل کننده حرارت این امر صورت می‌گیرد. قسمت گرم معمولا روغن هیدرولیک است که ظرفیت حرارتی برابر با ۱/۴ آب را دارد. همچنین قسمت لوله‌ها از آب در گردش برای خنک کاری کمک می‌گیرد.

آب در گردش در مبدل حرارتی می‌تواند از قسمت اواپراتور چیلر یا از قسمت برج خنک کننده تامین شود. همچنین در برخی موارد می‌توان از کوئل هوایی کندانسوری برای خنک سازی آب کمک گرفت. همه اینها در صورتی است که ما مشخصات روغن و دمای مطلوب آن را بدانیم. مثلا اگر شما روغن با دمای ۱۴ درجه سانتیگراد نیاز داشته باشید، حتما باید برای سیستم خود چیلر در نظر بگیرید.

در صورتی که دمای روغن تا ۹۰ درجه هم مطلوب باشد می‌توان کندانسور هوایی (Air Cooler) هم به کار برد. ولی به طور کلی اگر در نظر بگیریم که تولید کنندگان مختلف برای دمای روغن هیدرولیک یک بازه استاندارد را دارند، با در نظر گرفتن دمای ورود و خروج می‌توان از جدول زیر مبدل مناسب را انتخاب کرد.

نکات مهم در بهره برداری از مبدل‌های حرارتی روغن داغ هیدرولیک آب خنک

تجهیزاتی شبیه به این در حال حاضر بسیار گران هستند. لذا بهره‌برداری و نگهداری مناسب اینگونه تجهیزات در صنعت بسیار مهم هستند تا آسیب کمتری به آنها وارد شود و طول عمر بیشتری را داشته باشند. در این بخش به توضیح برخی از نکات مهم در نگهداری و بهره برداری از این موارد آورده‌ایم.

روغن داغ در کدام سمت و آب در کدام سمت قرار بگیرد؟

به طور کلی در مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله بهتر است که سیال داغ در سمت پوسته و سیال سرد در سمت لوله قرار بگیرید. این عمل باعث افزایش راندمان مبدل حرارتی می‌شود. ولی در صورتی که سیال خورنده در بین این دو سیال وجود داشته باشد، بهتر است سیال خورنده در داخل لوله‌ها قرار بگیرید.

آیا احتمال صدمه به لوله‌های داخل در مبدل حرارتی روغن داغ هیدرولیک وجود دارد؟

در بسیاری از موارد که دستگاه برای مدتی از کار می‌ایستد یا خط تعطیل می‌شود، باید آب داخل سیستم خالی شود تا در صورتی که هوا خیلی سرد شد، یخ زدگی باعث ترکیدگی لوله‌ها نشود.

برای شستشوی این مبدل باید چکار کرد؟

اولا بهتر است که در ورودی مبدل حرارتی روغن داغ برای هر کدام از سیالات صافی قرار داد تا از ورود برخی از اجزای درشت‌تر به داخل سیستم جلوگیری شود. ولی در صورتی که سیستم رسوب بگیرد باید آن را با عملیات مکانیکی با آب یا با اسید دیسکلر شستشو داد.

برای دیدن انواع استاندارد مبدل حرارتی پوسته و لوله به سایت اینترنتی TEMA مراجعه کنید!

برای دیدن دیگر تجهیزات انتقال حرارت، روی این لینک کلیک کنید!