گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​

گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​: به هر رسوب نامطلوب روی سطح انتقال حرارت که منجر به افزایش مقاومت حرارتی و کاهش میزان انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم می‌شود، گرفتگی می‌گویند. هنگامی که یک مبدل حرارتی در سرویس قرار می‌گیرد در شروع کار سطوح انتقال حرارت آن تمیز است ولی با گذشت زمان در بعضی از سرویس‌ها مانند سیستم‌های قدرت فرایندهای شیمیایی، به علت جمع شدن موادی (رسوبات) روی سطوح انتقال حرارت (لوله‌ها )، بتدریج توانایی انتقال حرارت مبدل کم می‌شود. رسوبات جمع شده موجب افزایش مقاومت حرارتی در برابر انتقال حرارت می‌گردند و این اتفاق باعث می‌شود که مبدل وظیفه خود را در تبادل حرارت به درستی انجام ندهد. در این شرایط می‌بایست مبدل را از سرویس خارج و عملیات تمیز کاری را بر روی آن انجام داد.





​​​​​​​









رشد رسوبها و افزایش ضخامت آنها، بستگی به زمان و شرایط عملیاتی و ماهیت فیزیکی سیال‌ها دارد. در طراحی مبدل‌های حرارتی، مقاومت حرارتی تشکیل شده ناشی از تشکیل رسوب توسط ضرایبی بنام Fouling Factors مشخص و لحاظ می‌گردد. در استاندارد TEMA ضرایب رسوب در جدولی ارائه شده است و به طراح کمک می‌کند مبدل را طوری طراحی کند که بتواند برای مدتی به طرز رضایت بخشی کار کند.

Somer Scales در سال ۱۹۸۰ عوامل ایجاد گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling را در شش گروه زیر خلاصه نمود:

1. گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​ توسط رسوبات مواد نامحلول: سولفات کلسیم، سیلیکات منیزیم و کرینات لیتیم نمونه‌هایی از این مواد هستند که با افزایش درجه حرارت میزان انحلال آنها کم می‌شود.

۲. گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​ توسط رسوبات ویژه: اگر در سیال ذرات معلق جامد مانند ماسه و غبار و ... وجود داشته باشد تشکیل می‌شوند.

٣. گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​ توسط رسوبات واکنش‌های شیمیایی: این رسوب‌ها با انجام واکنش شیمیایی روی سطوح انتقال حرارت تشکیل می‌شوند. نمونه‌ای از این واکنش‌ها عبارتند از: پلیمریزاسیون، کراکینگ و Coking هیدرو کربنها. در کوره‌های نفت، مقداری از نفت می‌شکند و تبدیل به کک می‌گردد و روی دیواره رسوب می‌کند.

۴. گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​ توسط رسوبات خوردگی: در این مورد سطح انتقال حرارت لوله‌ها در یک واکنش شیمیایی شرکت می‌کند و خود به عنوان یک ماده اولیه عمل کرده و در طول واکنش خورده می‌شود. در این شرایط فلز آهن به اکسید آهن تبدیل می‌شود. خوردگی بوجود آمده باعث از بین رفتن سطح انتقال حرارت و کاهش ضریب رسانش می‌شود.

۵. گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​ توسط رسوبات بیولوژیکی: در اثر وجود میکرو ارگانیسم‌ها و تکثیر آنها در مجاورت سطوح انتقال حرارت تشکیل می‌شوند.

۶. گرفتگی در مبدل های حرارتی Fouling in Heat Exchanger​​​​​​​ توسط ​​​​​​​رسوبات سرد شدن مایعات: در نتیجه عمل انجماد مایعات و سرد کردن مذابها در مبدل‌های حرارتی تشکیل می‌شوند.
















بدین ترتیب مبدل‌ها باید به طور متناوب باز و تمیز شوند و لوله‌ها در صورت لزوم تعویض گردند. دسته لوله‌ها (Tube Bundle) با استفاده از مواد تمیز کننده نظیر برخی مواد اسیدی و دستگاه جت آب تمیز می‌شوند. اما گاهی اوقات برای تمیز کردن خارج لوله‌ها احتیاج به باز کردن لوله‌ها و دسته لوله‌ها از مبدل می‌باشد.