چگونه مبدل های حرارتی صنعتی به دلیل تغییرات سریع دما بین مایعات ، خطر شوک حرارتی یا آسیب دیدگی را کاهش می دهند؟

مواد مورد استفاده در مبدلهای حرارتی صنعتی برای توانایی آنها در مقاومت در برابر تغییرات سریع دما بدون خرابی ساختاری انتخاب شده اند. به عنوان مثال ، فلزات با کارایی بالا مانند استیل ضد زنگ ، تیتانیوم و آلیاژهای مس معمولاً به دلیل مقاومت استثنایی در برابر استرس حرارتی و خوردگی استفاده می شوند. این مواد دارای هدایت حرارتی بالایی هستند ، که ضمن حفظ یکپارچگی ساختاری در دمای نوسان ، انتقال حرارت مؤثر را تسهیل می کند. خصوصیات انبساط حرارتی ذاتی آنها به خوبی درک شده است و اطمینان حاصل می کند که می توانند بدون ایجاد ترک یا تغییر شکل ، گسترش و انقباض شوند. برای کاربردهای دمای بالا ، آلیاژهای مبتنی بر نیکل یا روکشهای سرامیکی نیز ممکن است برای اطمینان از دوام در شرایط شدید استفاده شود.

برای جلوگیری از خطر شوک حرارتی ، بسیاری از مبدل های حرارتی صنعتی ویژگی های طراحی را شامل می شوند که امکان انتقال دمای کنترل شده یا تدریجی را فراهم می کند. به عنوان مثال ، مبدلهای حرارتی چند جریان یا چند مرحله ای ، اغلب برای مدیریت تغییرات دما در طی یک سری مراحل به جای قرار دادن سیستم در معرض تغییر ناگهانی استفاده می شوند. مبدلهای حرارتی چند پاس از چندین مرحله از جریان سیال استفاده می کنند و از این طریق شیب دما بین ورود سیال و خروج از سیستم را کاهش می دهد. در برخی از طرح ها ، مکانیسم های قبل از گرم شدن یا قبل از خنک کننده ممکن است یکپارچه شود تا به تدریج مایعات قبل از ورود به مبدل حرارتی به دمای متعادل نزدیک شود و خطر شوک حرارتی را کاهش دهد.

انبساط حرارتی یکی از دلایل اصلی آسیب به دلیل شوک حرارتی است. مبدلهای حرارتی صنعتی با طراحی مکانیسم هایی که امکان حرکت آزاد قطعات را فراهم می کند ، هنگام گسترش یا انقباض با تغییر در دما ، این مسئله را به این مسئله می پردازند. اتصالات انبساط و زنگ ها معمولاً برای جذب حرکت حرارتی و جلوگیری از تنش روی ساختار مبدل حرارتی استفاده می شود. این مؤلفه ها انعطاف پذیری را در مناطقی که احتمالاً گسترش در آن رخ می دهد ، مانند پوسته یا بسته های لوله ، فراهم می کند. برخی از طرح ها همچنین شامل سیستم های نصب شکاف هستند که امکان حرکت جزئی در سیستم را فراهم می کنند و اطمینان حاصل می کنند که مبدل حرارتی با وجود نوسان دمای ، از نظر ساختاری سالم باقی می ماند.

مواد عایق در قسمت بیرونی مبدل حرارتی برای محافظت از اجزای داخلی در برابر افراط در دمای خارجی استفاده می شوند. این عایق به عنوان یک بافر حرارتی عمل می کند و احتمال تغییرات ناگهانی دما را که به طور مستقیم بر مبدل حرارتی تأثیر می گذارد ، کاهش می دهد. پوشش های محافظ در سطوح مبدل های حرارتی اعمال می شود تا یک لایه دفاع اضافی ارائه شود. این پوشش ها اغلب مقاوم در برابر حرارتی هستند و از مشکلات مانند ترک خوردگی و سایش از دوچرخه سواری حرارتی جلوگیری می کنند. در محیط های پرخطر ، ممکن است از پوشش های سد حرارتی یا روکش های سرامیکی استفاده شود که به طور خاص برای مقاومت در برابر تغییرات دمای شدید بدون تخریب طراحی شده اند.

میزان جریان مایعات از طریق مبدل حرارتی تأثیر قابل توجهی در عملکرد حرارتی آن دارد. با تنظیم نرخ جریان ، کاربران می توانند دیفرانسیل دما را بین مایعات گرم و سرد به حداقل برسانند ، که این امر باعث کاهش پتانسیل شوک حرارتی می شود. پمپ های با سرعت متغیر و دریچه های کنترل جریان می توانند برای تنظیم جریان مایعات به صورت پویا بر اساس دمای مایعات وارد شده استفاده شوند. سرعت جریان آهسته تر امکان انتقال تدریجی حرارتی را فراهم می کند ، اطمینان حاصل می کند که هیچ نوسان ناگهانی دما وجود ندارد که بتواند استرس را بر روی اجزای داخلی مبدل حرارتی قرار دهد. سیستم های تنظیم خودکار سرعت جریان می توانند به بهینه سازی فرآیند انتقال حرارت در زمان واقعی کمک کنند ، بنابراین استرس حرارتی را کاهش می دهد .