کاربرد ورق استیل 316 در مبدل حرارتی

مقدمه

مبدل های حرارتی معمولاً با توجه به چیدمان جریان و نوع ساخت آن ها طبقه بندی می شوند. ساده ترین مبدل حرارتی، وسیله ای است که مایعات سرد و گرم را در یک جهت یا در جهت مخالف آن حرکت می‌دهد. این وسیله از دو لوله متحدالمرکز با قطرهای مختلف تشکیل شده است. برای ساخت مبدل های حرارتی از آلیاژ مخصوصی استفاده می شود. مهم ترین و کاربردی ترین آلیاژ، ورق استیل 316 است. این آلیاژ تمامی اهداف ساخت مبدل را به خوبی عملی می کند و عملکرد مناسبی دارد.

مبدل حرارتی چیست؟ 

مبدل حرارتی، تونلی پیش ساخته مجهز به سیستم تبادل گرما است که در هر دو فرآیند سرمایش و گرمایش استفاده می شود. مایعات درون این مبدل ها، ممکن است برای جلوگیری از اختلاط با یک دیواره جامد از هم جدا شوند و یا در تماس مستقیم با یکدیگر باشند. مبدل های حرارتی به طور گسترده ای در گرمایش فضا، تهویه مطبوع، نیروگاه ها، کارخانه های شیمیایی، کارخانه های پتروشیمی، پالایشگاه های نفت، پردازش گاز طبیعی و تصفیه فاضلاب ها استفاده می شوند.
یک مثال بارز استفاده از مبدل حرارتی، در موتور احتراق است. در این موتورها، سیال در حال گردش، موسوم به خنک کننده موتور از سیم پیچ های رادیاتور عبور می کند که در نهایت باعث خنک شدن مایع درون موتور و گرم شدن هوای ورودی می شود. مثال دیگر، هیت سینک است که یک مبدل حرارتی غیرفعال است و در طراحی ماشین آلات و سیستم های طبیعی کاربرد دارد.

کاربردهای خاص مبدل های حرارتی 

o=گرم کردن سیال سردتر با استفاده از گرمای سیال داغ تر
o=خنک کردن یک مایع داغ با انتقال گرمای آن به یک مایع سردتر
o=جوشاندن مایع با استفاده از گرمای مایع داغ تر
o=جوشاندن یک مایع در حالی که یک مایع گازی داغ تر را متراکم می کند.
o=تراکم یک مایع گازی با استفاده از یک مایع خنک کننده
=به طور معمول سرعت حرکت مایعات درون مبدل های حرارتی بالا است تا انتقال حرارت را از طریق جریان همرفتی تسهیل بخشد. این جریان سریع منجر به کاهش فشار در مایعات می شود. کارایی مبدل های حرارتی به میزان انتقال حرارت نسبت به افت فشار ناشی از آن ها بستگی دارد. فناوری مدرن مبدل های حرارتی، هدر رفتن فشار را به حداقل و انتقال حرارت را به حداکثر می رساند. در نمونه های مدرن مبدل های حرارتی، سایر اهداف طراحی مانند تحمل فشار بالای سیال، مقاومت در برابر رسوب و خوردگی و امکان تمیز کردن و تعمیرآن به راحتی قابل اجرا است.

ویژگی ها و خواص ورق استیل 316

=مقاومت در برابر خوردگی
ورق استیل316 هنگامی که در معرض طیف وسیعی از محیط های خورنده قرار می گیرد، مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می دهد. معمولاً به عنوان استیل ضد زنگ دریایی در نظر گرفته می شود و در محیط های آبی مورد استفاده قرار می گیرد.
= مقاومت در برابر حرارت
استیل 316 مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارد. این گرید در جریانات متناوب تا دمای 870 درجه سانتی گراد و در جریانات مداوم تا 925 درجه سانتی گراد، مقاومت و استحکام خوبی از خود نشان می دهد. در محیط هایی که به مقاومت حرارتی بالاتری نیاز باشد، استفاده از گرید استیل 316L توصیه می شود.
= مناسب برای کار گرم و سرد
کار سرد: ورق استیل 316 به صورت سرد به راحتی رول می شود و می توان آن را به قطعات مختلف تقسیم کرد. انجام برش کاری و طراحی بر روی ورق استیل 316 به صورت سرد قابل اجرا است و یکی از ویژگی های مثبت این آلیاژ محسوب می شود.=
کار گرم: تمام فرایندهای رایج بر روی ورق استیل 316 به صورت گرم به خوبی انجام می گیرد. محدوده دمایی ایده آل برای کار گرم این گرید، 1149-1260 درجه سانتی گراد است و لازم است از کار گرم در دمای کمتر از 927 درجه سانتی گراد اجتناب شود. برای اطمینان از مقاومت مطلوب در برابر خوردگی، پخت پس از کار توصیه می شود.
=قابلیت ماشین کاری
ورق استیل316 قابلیت ماشین کاری خوبی دارد. ماشین کاری را می توان با استفاده از قوانین زیر تسهیل بخشید:
=برای برش این ورق لازم است از تیغ هایی استفاده شود که لبه های تیز و برنده ای دارند؛ استفاده از لبه های کند، سبب سخت شدن ورق می شود.
    برش ها باید کوچک اما به اندازه کافی عمیق باشند تا با سوار شدن بر روی سطح مواد، به نیروی کمتری جهت برش نیاز داشته باشیم.
=قابلیت جوشکاری
عملکرد جوشکاری برای ورق استیل316 به صورت عالی انجام می گیرد. نقاط جوش داده شده پس از جوشکاری نیاز به پخت خواهند داشت.

ترکیبات اصلی استیل 316

تمامی ویژگی ها و خواص آلیاژ 316 به فلزات استفاده شده در ساخت آن بستگی دارد. جدول زیر نشان دهنده ترکیبات اصلی ورق استیل 316 است:

Chemical Element=% Present
Carbon (C)=0.0 - 0.07
Chromium (Cr)=16.50 - 18.50
Molybdenum (Mo)=2.00 - 2.50
Silicon (Si)=0.0 - 1.00
Phosphorous (P)=0.0 - 0.05
Sulphur (S)=0.0 - 0.02
Nickel (Ni)=10.00 - 13.00
Manganese (Mn)=0.0 - 2.00
Nitrogen (N)=0.0 - 0.11
Iron (Fe)=Balance

کاربرد ورق استیل 316 در ساخت مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی ساخته شده از استیل 316 برای طیف گسترده ای از برنامه های انتقال حرارت کاربرد دارند. طراحی های منحصر به فرد این مبدل ها باعث شده است که در مصرف مایع خنک کننده صرفه جویی شود. استفاده از ورق استیل 316 در مبدل های حرارتی، امکان تمیز کردن و همچنین تعمیر مبدل را تسهیل بخشیده است.
 دو نوع مبدل حرارتی ساخته شده از گرید استیل 316 شامل؛ مبدل های حرارتی لوله ثابت و مبدل های حرارتی مدل Touchstone Young است.
مبدل های حرارتی لوله ثابت دارای درجه فشار 300 PSI، برای استفاده در پوسته و لوله ها هستند و می توانند تا دمای 400 درجه فارنهایت کار کنند. آن ها از گرید استیل 316 (با 18 درصد کروم، 14 درصد نیکل و 3 درصد مولیبدن) برای مقاومت در برابر خوردگی ساخته شده اند.
مبدل های حرارتی مدل Touchstone Young برای گرمایش و سرمایش مایعات و گازها در محیط های با خوردگی بالا طراحی شده اند. خواص مقاومت در برابر خوردگی، آن ها را برای استفاده در صنایع شیمیایی/پتروشیمی، فرآوری مواد غذایی، داروسازی و پالایش ایده آل می کند.

مقایسه گرید 316 و گرید 304

ورق استیل انواع مختلفی دارد و هر کدام کاربرد های مخصوص به خود را دارند. گریدهای 316 و 304 دو نوع پرکاربرد در ساخت انواع مبدل های حرارتی هستند. تفاوت اساسی بین ورق استیل 316 و ورق استیل 304 شامل موارد زیر است:
گرید 316 دارای افزودنی مولیبدن است که آن را در برابر خوردگی بیشتر از گرید 304 مقاوم می کند. هر دو این گریدها غیر مغناطیسی و آستینی هستند و از طریق عملیات حرارتی سفت نمی شوند. هر کدام مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند و به راحتی شکل گرفته و ساخته می شوند. با این حال، گرید 316 را می توان در محیط های آب شور بیشتر استفاده کرد؛ در حالی که گرید 304 برای کاربردهای آب شیرین، مناسب تر است.

نتیجه گیری و جمع بندی

مبدل های حرارتی انواع مختلفی دارند و بسته به نوع نیاز، لازم است بهترین مدل را انتخاب کنید. خرید انواع آلیاژ های ضدزنگ و مناسب برای ساخت این مبدل ها، از طریق سایت های فروش آنلاین امکان پذیر است. برای خرید ورق استیل 316 لازم است با افراد متخصص مشورت کنید و پس از کسب اطلاعات لازم، اقدام به خرید نمایید.