مبدلهاي
حرارتي صفحهاي - فصل 3 - كاربردهاي صنعتي
همانگونه كه قبلا مشخص شد، كاربردهاي روزمره و مدرن مبدلهاي حرارتي
صفحهاي كه آغاز كاربرد آن در صنعت لبنيات به منظور پاستوريزه نمودن
شير نمود يافت. به ميزان قابل توجهي گسترش يافته است و صنايع و
فرآيندهاي مختلفي را هم اكنون تحت پوشش قرار داده است. اغلب اين موارد
رشد را ميتوان در ارتباط با دستورالعملهاي حفظ انرژي در بخش آخري قرن
بيستم دانست. اين امر منجر به القاي تكنيكهاي ارتقاي تبادل حرارتي و
توسعه مبدلهاي فشرده بيشتري گرديد. مبدلهاي حرارتي صفحهاي، با فشردگي
يا تراكم نسبي آن و عملكرد حرارتي ـ هيدروليكي ارتقا يافته، فراهم
آورنده خصيصه جذاب اضافه ديگري در زمينه انعطافپذيري در تغيير اندازه
حرارتي آنها ميباشند (سادگي و آساني اضافه نمودن و حذف صفحات).
كاربردهاي وسيع امروزه آنها در بردارنده سيستمهاي تبريد و تهويه
مطبوع، توليد انرژي (نيرو)، سيستمهاي برق دريايي، توليد خمير و كاغذ،
فرآوري غذايي، سيستمهاي پالايش و پتروشيميو موارد ديگر ميباشند. در
اين فصل، يك انتخاب نمادين در ارتباط با كاربرد اوليه براي پاستوريزه
نمودن شير در بخشهاي متعاقب مورد تشريح و بررسي قرار ميگيرد.
فرآوري غذايي
دسته بندي كلي صنعت فرآوري غذايي شامل محصولات لبني (همانند شير،
ماست، خامه و بستني)، محصولات مخمر و تقطير شده (نظير مخمر آبجو، آب
جو، شراب و الكل)، آشاميدني ها (مثل آب ميوه، نوشابه هاي كربناتدار،
چاي و قهوه) و ميوه ها و سبزيجات فرآوري شده (نظير پوره، خمير، سس و
مربا) ميباشد. در اينجا، پاستوريزه نمودن احتمالاً بعنوان يكي از
مهمترين فرآورده هاي شامل شده مدنظر خواهد بود. اين فرآيند از نام لوئي
پاستور فرانسوي گرفته شده است كه كشف نمود كه ارگانيزم هاي ايجاد كننده
فساد را ميتوان با قراردادن در شراب و بكارگيري روال گرمايي در زير
نقطه جوش آنها غير فعال نمود و بر اين مبنا چنين فرآيندي به طور موثر
در زمينه محافظت از شير به كار گرفته شد و به عنوان يك عمليات پايه در
فرآوري و بازاريابي حجم وسيعي از محصولات شيري مورد استفاده قرار
گرفت.
روال پاستوريزه سازي همچنين در اغلب فرآيندهاي غذايي و آشاميدني،
همانند آب ميوه، رب گوجه فرنگي، خامه، آب پنير، بستني، آبجو، شراب و
غيره لازم ميباشد و مبدل هاي حرارتي صفحه اي به طور فزاينده اي در
اغلب اين سيستم ها استفاده ميشوند. علاوه بر اين، مبدل هاي حرارتي
صفحه اي امروزي از كاربردهاي متعددي در زمينه فرآوري هاي غذايي بهره
مند ميباشند. از جمله مثال هاي متعارف در اين مبحث رويه هاي سرمايشي و
گرمايشي در مضامين پيش فرآوري و تخمير، خشك سازي، مخلوط نمودن، فرز
كردن، استريل سازي و همچنين تغيير فاز (جوش - بخار) در آشپزي، تشكيل
خمير، تبلور و پليمريزاسيون ميباشند.
تهويه مطبوع و سيستم هاي تبريد
در خلال چندين دهه قبل، نيازهاي گسترده از نقطه نظر راحتي سكنه شهري،
كنترل وضعيت تجاري و غذليي، حفظ ونگهداري مواد بيولوژيكي و موادي كه از
نقطه نظر بيوتخريبي مهم ميباشند و موارد ديگر، به ميزان زيادي باعث
افزايش استفاده كلي از سيستمهاي گرمايشي، تهويه، تهويه مطبوع و سيستم
هاي خنك سازي يا تبريد (HVAC&R)
شده است.
خدمات گرمايشي و توليد نيروي برق
گرمسازي در اغلب مواقع، به منظور فراهم سازي يك محيط راحت و مطبوع
داخلي در ساختمانهاي مسكوني، تجاري، دفاتر و ادارات دولتي مورد نياز
ميباشد. با اين وجود،
نيازهاي گرمايشي هم اكنون افزايش يافته است و خدمات گوناگوني را در بر
ميگيرد نظير آب لولهكشي، استخرهاي شنا،گلخانهها و غيره. كليه
كاربردهاي گرمايشي بطور كلي به دو دسته گرمايش خدماتي و گرمايش
منطقهاي تقسيم ميشوند كه بر مبناي تفاوتهاي اصلي بيشمار ميباشند.
كاربردهاي دريايي نفت و گاز
صرف نظر از موقعيت ايستگاههاي توليد گاز و نفت واقع شده در مناطق
دريايي و دور از ساحل و نوع سيال چاهي مورد استفاده، ضروريات مربوط به
گرمايش و سرمايش بعنوان عنصر الزامياين تاسيسات بشمار ميآيند. نياز
جهت ادوات انتقال حرارتي منوط به عوامل زيادي نظير حضور فرآيندهاي
متراكم سازي گاز يا نفت خام بر روي سكوها ميباشد. مجموع حياتي از
ضروريات در انتخاب آنها در اين مبحث نمود مييابد كه آنها نه تنها بايد
در برابر شرايط محيطي رسانه خوردگي مقاومت داشته باشند، بلكه بايد
فشرده و سبك وزن نيز باشند
مبدلهاي حرارتي نقش مهميرا در ايمني، عملكرد و وضعيت اقتصادي هر
كشتي بصورت همه جانبه به عهده دارد، چه اين وسيله يك كرجي باشد و چه يك
قايق موتوري (بزرگ يا كوچك)، يا يك كشتي نيروي درياي يا يك يدككش يا
بزرگترين سوپرتانكرها. در چنين سيستمهاي حمل و نقل دريا ـ برد،
نيازهاي زيادي در زمينه سيستمهاي سرمايشي و گرمايشي و مبدلهاي مربوطه
وجود دارد. بطور مثال، يك موتور چهار مرحلهاي بطور گستردهاي در انواع
كشتيها، در محدوده قايقهاي كوچك تا كشتيهاي بزرگ با سيستمهاي
هيدروليك الكتريكي و ديزلي، مورد استفاده قرار ميگيرد، كه در آنها خنك
سازي موتور و خنك سازي روغن سيستم روغنكاري گيربكس بصورت روتيني مورد
نياز ميباشد
فرآوري شيميايي
فرآوري شيميايي معمولا در بر دارنده انواع مختلف كاربردهاي صنعتي
ميباشد كه برخي از آنها عبارتند از: صنايع پتروشيمي، داروسازي، توليد
نفت و گاز و ارسال آنها و همچنين توليد مواد شيميايي آلي و غير آلي. در
كليه اين كاربردها، انتقال حرارتي از نقش قابل توجهي برخوردار بوده و
تاثير مهميبر روي كارايي فرآيند، ارسال محصول و اطمينانپذيري آن و
همچنين وضعيت اقتصادي آنها و تاسيسات مربوطه خواهد داشت. در نتيجه،
انتخاب مبدلهاي حرارتي مناسب و كارا از اهميت زيادي برخوردار ميباشد.
كاربردهاي صنعت خمير و كاغذسازي
كارخانجات خمير و كاغذسازي از سيستم هاي سيكل آب بسته استفاده
مينمايند، بر اين مبنا، براي اپراتورهاي اين تأسيسات، تمركز بر
روي مديريت آب و انرژي از اهميت زيادي برخوردار ميباشد. بهره گيري از
مبدل هاي حرارتي صفحهاي در چنين كاربردهايي ميتواند راه حلهاي آشكاري
را ارائه نموده و علاوه بر اين چنين سيستم هايي با ضروريات محيطي جديد
نيز سازگار ميباشند
كاربردهاي انرژي خورشيدي
انرژي خورشيدي به عنوان انرژي پاك و قابل بازيافت مطرح ميباشد كه
از زمان شهرت يافتن آن دردهه 1970 پس از بحران تحريم نفتي خاورميانه
توجه كافي را در اين ايام به خود جلب نموده است كه علت آن نيز جذابيت
آن در زمينه سازگاري با مضامين مرتبط با توسعه پايدار ميباشد. يكي از
اولين پيكربندي هاي مربوط به سيستم گرمايش خورشيدي، بهرهگيري از سيستم
داراي مدار واحد بوده است، جاييكه يك مبدل حرارتي داخلي در درون يك
تانك ذخيره قرار داده شده است.
