آلومینیوم سیلیکون در دیگ‌های چگالشی
مبدل حرارتی آلومینیومی چه مزایایی دارد؟
سپتامبر 2, 2023
منبع کویلی و مشکل تأمین آب گرم بهداشتی و عفونت لژیونلا
سپتامبر 2, 2023
آلومینیوم سیلیکون در دیگ‌های چگالشی
آلومینیوم سیلیکون با داشتن مشخصه‌هاي مطلوب بیشماري مناسب‌‌ترین ماده براي ساخت دیگ‌های چگالشی یا بویلرها است، چرا که باعث می‌شود تا بویلرهای چگالشی با بالاترین عملکرد و راندمان ممکن، وظیفه خود را انجام دهند. بویلرها یا دیگ‌های چگالشی به راندمان بالا و مصرف کم در صنعت تأسیسات و تجهیزات گرمایشی معروف‌اند.
بنابراین در ساخت دیگ چگالشی یا بویلر از مواد و اجزایی استفاده می‌شود که در انتقال حرارت و جلوگیری از هدر رفت انرژی بهترین باشند، مبدل آلومینیوم سیلیکون نیز یکی از همین اجزاست، که بهترین کارآیی را در مقایسه با دیگر مبدلهای حرارتی دارد.
مبدل آلومینیوم سیلیکون و صنایع گرمایشی
آلومینیوم به طور گسترده در پوسته زمین وجود دارد و داراي ویژگی‌‌هایی است که توجه صنایع بسیاري را به خود جلب کرده است. (صنایعی مانند بسته‌‌بندي، هوانوردي، اتومبیل‌‌سازي، مواد منفجره، رنگ‌‌هاي ضد زنگ)
صنایع هوایی، اتومبیل‌‌سازي و … از سبکی آلومینیوم مزیت قابل توجهی کسب می‌کنند، زیرا قطعات تولید شده با آلومینیوم یا آلیاژهاي آن تا سه برابر سبک‌تر از قطعات مشابه از جنس فولاد یا مس هستند.
بسته به اینکه نوع کاربري و خصوصیات محصول نهایی چه باشد از آلیاژهایی از ترکیب آلومینیوم به همراه فلزات روي، مس، سیلیسیم و منیزیم استفاده می‌شود. از بین آلیاژهاي موجود، آلومینیوم سیلیکون داراي خواصی است که منجر به استفاده گسترده از این آلیاژ در صنایع گرمایشی شده است.
آلیاژهاي گروه آلومینیوم سیلیکون AlSiداراي خواص ریخته‌‌گري عالی‌‌اند. به همین دلیل نیز مناسب استفاده در ساخت بدنه بویلرها یا دیگ‌های چگالشی با هندسه بسیار پیچیده هستند تا در عین افزایش سطح انتقال حرارت، سبب بهبود جریان‌هاي هیدرولیکی شوند.
بنابراین هدف استفاده از مبدل آلومینیوم افزایش تبادل حرارت در یک حجم بسیار فشرده خواهد بود.
مبدل آلومینیوم سیلیکون و ضریب انتقال حرارت عالی
ضریب انتقال حرارت آلومینیوم ٥ برابر فولاد و ٧ برابر استنلس استیل است. آلومینیوم انتقال گرما را بهتر انجام می‌دهد، بنابراین برای دستیابی به مقدار مشابه توان حرارتی در مدار گرمایشی، می‌توان به طور قابل توجهی سطوح مبدل را کاهش داد. به همین علت، در توان‌های برابر، مبدلهای حرارتی آلومینیومی بسیار کم حجم‌تر هستند.
در نتیجه دیگ‌های چگالشی یا این دسته از بویلرها نیز هم کم حجم‌تر و سبک‌تراند.
| ضریب انتقال حرارت هدایت حرارتی در دمای ℃ ٢٠ (W/m.k) | ماده | ||
| ٤٦ | فولاد | ||
| ٢٦ | استنلس استیل (١٨% کروم و ٨% نیکل) | ||
| ٢٣٧ | آلومینیوم (خلوص ٩,٩٩% ) |
مبدل آلومینیوم سیلیکون و وزن کمتر بویلر
سبکی آلومینیوم منجر به استفاده گسترده از این ماده در صنایع هوانوردی و خودرو‌سازی شده است. (وزن آلومینیوم ٣/١ استنلس استیل و مس است).
قابلیت انتقال حرارت فوق‌العاده و جمع‌وجور بودن مبدلهای آلومینیومی، در کنار سبکی آنها منجر به طراحی بویلرهایی شده است که فضای کمتری را اشغال کرده و همچنین بار وزنی آنها روی کف و دیوارها کمتر از سایر بویلرهاست.
| چگالی ٣(G/Cm) | ماده |
| ٣,٧ | فولاد |
| ٨ | استنلس استیل |
| ٧,٢ | آلیاژ آلومینیوم |
مبدل آلومینیوم سیلیکون و مقاومت فیزیکی منحصر به فرد
در تولید محفظه‌‌های حرارتی از جنس فولاد یا استنلس‌‌استیل، قطعات‌ِ جوشکاری و پرسکاری شده جزو نواحی حساسند که باعث ایجاد محدودیت هایی در بهره‌برداری از بویلر می‌شوند. تغییر دما بر اثر کارکرد بویلر دلیل ریشه‌‌ای ایجاد تنش در مواد است. این محدودیت‌‌های فیزیکی به ویژه در درز و جوش‌ها دیده می‌شود و منجر به ضعیف شدن فلزات می‌گردند.
بدنه بویلری که از اجزای آلومینیوم سیلیکونی ساخته شده و ضخامت آن در تمام نقاط همگن است، بدون درز و جوش بوده و در نتیجه در برابر خوردگی مقاوم است. مقاومت در برابر خوردگی هنگام استفاده از این آلیاژ در بویلرهای چگالشی ارزشمند خواهد بود زیرا در بویلرهای چگالشی، سطوح فلزی در تماس با میعانات اسیدی قرار دارند که برای فلز خورنده هستند؛ به خصوص اگر این فلزها تحت تنش بوده و در اثر جوشکاری و یا پرسکاری ضعیف شده باشند.
مقاومت مکانیکی ایده‌‌آل مبدل آلومینیوم سیلیکون
به دلیل همگن بودن و انعطاف پذیری آلومینیوم سیلیکون، امکان کارکرد این آلیاژ در اختلاف دماهای بالای میان جریان‌های آب رفت و برگشت در سیستم بویلر وجود دارد. در حین کارکرد این فلز، ریسک خستگی فلز (metal fatigue) ناشی از شوک های حرارتی مکرر که منجر به شکستن قطعات می‌شود، نیز وجود ندارد.
از آنجا که آلومینیوم سیلیکون در برابر شوک‌‌های حرارتی آسیب پذیر نیست، برای افزایش چگالش گازهای احتراق درون مبدل حرارتی، می‌توانیم دمای آب برگشت را پایین آورده و راندمان بویلر را به حداکثر برسانیم.
مقاومت شیمیایی بالای آلومینیوم سیلیکون
مقاومت شیمیایی بالا، آلومینیوم را برای چگالش ایده‌‌آل می‌کند، در بویلر چگالشی کلیه سطوح در تماس با میعانات اسیدی خورنده قرار دارند. مقاومت خوب آلومینیوم در برابر خوردگی به دلیل قابلیت غیرفعال شدن سطح آن در برابر خوردگی است. وقتی فلز در تماس با آب و یا اکسیژن قرار می‌گیرد، یک لایه محافظ غیر قابل نفوذ اکسید آلومینیوم ( آلومینا یا لایه غیرفعال) به طور طبیعی تشکیل شده و از لایه‌های زیرین در برابر خوردگی محافظت می‌کند.
این ویژگی آلومینیوم سبب محافظت از سطح مبدل که در تماس با گازهای حاصل از احتراق و میعانات اسیدی قرار دارد، می‌شود و این فلز را برای استفاده در بویلرهای چگالشی مناسب می‌سازد.
آسیب‌پذیری پایین آلومینیوم سیلیکون در مقابل رسوبات
در فاز چگالش، حرکت میعانات تشکیل شده روی سطح مبدل سبب تمیز شدن خودکار بدنه مبدل شده و از انباشته شدن رسوبات جلوگیری می‌کند. انباشته شدن رسوبات بر روی سطح مبدل بر فرایند انتقال حرارت و در نتیجه راندمان بویلر اثر منفی دارند.
بعلاوه، آلومینیوم به خوردگی حفره‌‌ای که بر اثر تماس با آب‌ِ حاوی مقادیر بالای املاح و مواد معدنی صورت می‌گیرد، حساس نیست. به عنوان مثال، استنلس استیل مستعد تجمع بیش ازmg/ L ١٠٠ کلرید و مس حساس به تجمع سولفات بوده که به سرعت منجر به ایجاد خوردگی و تشکیل حفره بر سطح فلز می‌شوند.
آلومینیوم همچنین هنگامی که در معرض هوا قرار می‌گیرد، غیرفعال بوده و لایه آلومینا به طور موثر از آن در برابر اکسیداسیون توسط اکسیژن محافظت می‌کند.
بویلر آلومینیوم سیلیکون و کیفیت آب تاسیسات گرمایشی بویلر برای دستیابی به کارکرد بهینه، به آب تمیز و با کیفیتی سازگار با مواد اولیه تشکیل دهنده آن نیاز دارد که این موضوع صرف نظر از اصل عملکرد بویلر (سنتی، بخار آب سوپرهیت، چگالش و…) و یا مواد سازنده آن (فولاد، استنلس استیل، مس و یا آلومینیوم) برای تمام بویلرهایی که از آب به عنوان سیال عامل استفاده می‌کنند، صادق است.
بویلر آلومینیوم سیلیکون و کیفیت آب در تأسیستات گرمایشی
کیفیت آب در تاسیسات گرمایشی با استفاده از پارامترهای زیر سنجیده می‌شود:
- PH (مقداری اسیدی یا قلیایی بودن آب)
- سختی (مقدار آهک محلول در آب)
- رسانایی (تخمینی از کلیه مواد معدنی)
- سطح کلرید، سولفات و …
این پارامترها برای نواحی مختلف، منابع آب تغذیه (آب شهری، آب چاه، آب باران و …)، مواد اولیه و شرایط لوله‌های آب متفاوت است. صرف نظر از ماده اولیه سازنده بویلر، کنترل پارامترهای معینی ضروری است و PH یکی از مهم‌‌ترین پارامترهایی است که باید کنترل شود.
به طور کلی، فلزات در معرض اسید دچار خوردگی می‌شوند و هر فلز مقاومت مشخصی در مقابل محیطهای اسیدی دارد. بنابراین برای هر فلز محدوده‌ای از پیش تعیین شده وجود دارد که به کمک آن از خوردگی‌های سریع ﻭ جبران‌‌ناپذیر پیشگیری می‌شود.
جدول زیر الزام نصب سیستم تصفیه آب محافظ را در یک شبکه گرمایش نشان می‌دهد. فولاد ﻭ چدن که به طور سنتی در لوله‌‌کشی‌ها و سیستم‌‌های گرمایشی استفاده می‌شوند، در تماس با آب به راحتی دچار خوردگی می‌شوند زیرا میزان PH شبکه توزیع آب بین ٥,٦ تا ٩ بوده که سازگار با این آلیاژها نیست این در حالی است که، آلومینیوم مقاومت خوبی در محیطهای خنثی و حتی اسیدی نشان می‌دهد.
آلومینیوم یکی از فلزات مقاوم در برابر خوردگی بوده و محدوده PH مناسب با کارکرد آن بسیار گسترده است.
محدوده تحمل فلزات مختلف بر حسب PH محیط
بویلر چگالشی و لزوم استفاده از آلومینیوم
استفاده از آلومینیوم و اصل بازیابی گرما با استفاده از چگالش از تکنیک‌‌های پیشرفته اخیر هستند. توصیه‌‌های مراقبتی مربوط به محیط‌هایی با محدوده‌های بالای PH، ریشه در عادت‌‌های عملیاتی دارند و قبل از تغییرات اخیر، ابداع شده‌‌اند. برای مثال یکی از روش‌های سنتی تعمیرات و نگهداری برای محیط‌هایی با PH بالاتر از ٧,٩ که به سادگی قابل پیاده سازی است، افزودن هیدروکسید سدیم به آب شبکه است که با خواص آلومینیوم سازگار نیست.
زیرا هنگامی که PH محیط بیشتر از ٥,٨ شود، لایه آلومینا حل شده و از بین می‌رود، بنابراین فلز مستعد خوردگی شده و در صورت قلیایی بودن محیط، تخریب سریع‌تر صورت می‌گیرد. بنابراین بسیاری از دستورالعمل‌های تعمیرات و نگهداری که با هدف محافظت از سایر مواد در تاسیسات حرارتی پیاده می‌شوند، باعث ضعیف شدن آلومینیوم شده و گاها منجر به سوراخ شدن فلز می‌شوند.
در روش‌های سنتی تصفیه آب شبکه‌های گرمایش از هیدروکسید سدیم و یا تاتن استفاده می‌شد. امروزه با معرفی مهارکننده‌های خوردگی بسیار موثرتر، پیشرفت چشمگیری در زمینه تصفیه آب سیستم گرمایش حاصل شده است.
بعلاوه، در سیستم تصفیه آب، تاسیسات مدرن از چندین ماده استفاده می‌شود و سیستم‌ها بر این اساس تکامل یافته‌اند. فسفات‌‌ها و مولیبدیک‌‌ها (molybdates) نمونه‌ای از این مواد هستندکه به طور گسترده در تصفیه آب سیستم گرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرند و با بدنه مبدل حرارتی آلومینیومی سازگار هستند.
چند توصیه ساده در خصوص تصفیه آب در بویلرهای چگالشی آلومینیوم سیلیکونی
- آب با سختی کم و حاوی مقدار کمی مواد معدنی از تشکیل رسوباتی که تبادل حرارت را مختل می‌کند، جلوگیری می‌کند.
- مبدلهای آلومینیوم سیلیکونی قادر به بهره برداری و عملکرد در تماس با آب تصفیه نشده هستند اما برای محافظت از سایر فلزات شبکه گرمایش، لزوم به کارگیری روش های تصفیه سازگار با آلومینیوم (کنترل سطح PH) وجود دارد.
- برای نصب بویلرهای جدید در سیستم گرمایش موجود ، بررسی سازگاری با سیستم تصفیه (اندازه‌‌گیری ساده سطح PH) ﻭ به دنبال آن بازسازی و ایجاد تخلیه مناسب کافی بوده که برای جلوگیری از ایجاد گرفتگی در بویلر جدید، بوسیله ذرات ﻭ رسوبات موجود در تجهیزات قدیمی توصیه می‌شود.
با در نظر گرفتن دستورالعمل‌های علمی می‌توان از مزایای نصب مبدل کارآمد آلومینیوم سیلیکونی بهره برد.
چرا باید از بویلر چگالشی آلومینیوم سیلیکون استفاده کنیم؟
چگالی کم، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر خوردگی، دوام، شکل پذیری و ضریب انتقال حرارت بالا، خواص اصلی هستند که آلومینیوم سیلیکون را در انتخاب ماده اولیه مبدلهای حرارتی برای بویلرهای چگالشی از سایر مواد متمایز می‌سازند. بعلاوه، قابلیت استفاده از مبدل در چرخه‌های کاری بی‌شمار بدون تغییر خاصیت ماده اولیه، از دیگر مزیت استفاده از آلیاژ آلومینیوم سیلیکون در مبدلهای حرارتی بویلرهای چگالشی است. به همین دلیل تولیدکنندگان بویلر از خواص منحصر به فرد آلیاژ آلومینیوم سیلیکون برای ساخت بهترین بویلرهای چگالشی بهره می‌برند.
شرکت مبنا یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه‌ی تولید و عرضه‌ی بویلرهای چگالشی در بازار ایران است و بیش از یک دهه است که از طریق همکاری با معتبرترین برندهای بین‌المللی، مانند ولف آلمان، بویلرهای چگالشی همردیف استانداردهای جهانی تولید می‌کند.
برای خرید بویلر چگالشی راتا تولید شده در شرکت مبنا و اطلاع از سایر مزیت‌های این بویلر در مقایسه با دیگ‌های موجود در بازار با دفتر فروش مرکزی مبنا تماس بگیرید.
