پنجره‌های دو جداره و کاهش اتلاف انرژی

در دهه‌های اخیر تکنولوژی ساخت پنجره‌های دو جداره با فاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره‌ها از دو لایه شیشه تشکیل می‌شوند که توسط هوا و یا گاز دیگری با ضریب هدایت پایین از هم جدا شده‌اند.

پنجره‌ها روشنایی، گرما، هوای تازه و زیبایی‌ها را به خانه آورده و ارتباطی با محیط خارج برقرار می‌کنند. به رغم این محاسن پنجره‌ها یکی از عوامل مهم در اتلاف حرارتی ساختمانها است. به طوری که حدود یک چهارم حرارت خارج شده ساختمانها در زمستان و یا حرارت وارد شده به آنها در تابستان از طریق پنجره‌ها صورت می‌گیرد. به همین دلیل از دیر باز کاهش این تلفات مد نظر طراحان ساختمان‌ها بوده است. در گذشته نه چندان دور برای کاهش اتلاف حرارتی ساختمانها به جای استفاده از پنجره‌های با یک لایه شیشه از پنجره‌های با دو یا چند لایه شیشه کمک گرفته می‌شد. حتی در پاره‌ای از موارد، لایه‌های پلاستیکی در بین شیشه‌ها نیز به کار می‌رفت. ولی در دهه‌های اخیر تکنولوژی ساخت پنجره‌های دو جداره با فاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره‌ها به طور کلی از دو لایه شیشه ، که توسط فاصله‌ای از هم جدا شده‌اند، تشکیل می‌شوند. فاصله بین دو لایه شیشه توسط هوا و یا گاز دیگری با ضریب هدایت پایین همچون آرگون، دی‌اکسید‌کربن و کریپتون پر می‌شود بدین ترتیب با توجه به اینکه پنجره‌های یک ساختمان دارای مقاومت حرارتی کمتری نسبت به سایر اجزای آن است، به کارگیری این پنجره‌ها می‌تواند نقش به سزایی در کاهش مصرف انرژی داشته باشد. برای مطالعه دقیق میزان تلفات حرارتی از پنجره‌ای دو جداره و مقایسه عملکرد آنها نسبت به پنجره‌ای ساده تک شیشه‌ی نیاز به بررسی مکانیزمهای مختلف انتقال حرارت است. جابه جایی و تشعشع روی سطوح خارجی، هدایت در داخل شیشه‌ها، جابه جایی و تشعشع در فاصله هوایی دو پنجره و حتی نفوذ تشعشع خورشید از شیشه‌ها به داخل از جمله مکانیزم‌های دخیل در انتقال حرارت است. به همین دلیل برای مطالعه عملکرد این سیستمها عموماً از فرضیات ساده کننده‌ای استفاده می‌شود. شاید ساده‌ترین تقریب استفاده از فرض انتقال حرارت هدایت یک بعدی در داخل شیشه‌ها و لایه هوا است. در این شرایط می‌توان نرخ انتقال گرما را به راحتی با کمک مقاومت‌های حرارتی محاسبه کرد. اما باید توجه داشت که سیال بین دو جداره شیشه‌ای با دماهای مختلف ساکن باقی نمی‌ماند. در واقع ایجاد گرادیان‌های دما در سیال باعث برقراری حرکت در آن می‌شود. سیال مجاور سطح گرم در اثر گرم شدن سبک شده و به سمت بالا حرکت کرده و سیال سرد از دور دست جایگزین آن می‌شود. بدین ترتیب حرکتهای چرخشی در داخل لایه هوایی محبوس بین دو شیشه ایجاد می‌شود. این حرکتها بر نرخ اتلاف گرما از پنجره تأثیر دارند. البته باید توجه داشت که تنها اضافه کردن حرکتهای جابه‌جایی آزاد در گاز هنوز مدل کاملی ازمسیله نیست. بر همین پایه آثار تشعشعی گازها و جداره‌ها با توجه به پایین بودن نرخهای تبادل حرارت می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر رفتار سیستم پنجره دو جداره و جلوگیری از اتلاف انرژی داشته باشند. پنجره‌های دو جداره، عایق صدا پنجره‌های دو جداره علاوه بر نقشی که در بحث حرارت ساختمان و جلوگیری از اتلاف انرژی دارند عایقی مناسب برای جلوگیری از صداست. استفاده از پنجره‌های دو جداره برای بناهایی که در محیط پر سر و صدا قرار گرفته‌اند راهکار موثری است که می‌تواند آرامش را به محیط خانه‌ها بازگرداند. در ایران تجربه استفاده از این پنجره‌ها به ویژه در سال‌های اخیر افزایش چشمگیری یافته است اما بررسی‌ها نشان می‌دهد که در شهرهایی مانند تهران بسیاری از شهروندان برای گریز از آلودگی صوتی است که از شیشه‌های دو جداره استفاده می‌کنند و در واقع هدف آنها بهینه‌سازی مصرف انرژی نیست. استفاده از شیشه‌های دو جداره در بیمارستان‌ها و مراکز آموزشی که در نقاط پر رفت و آمد شهری قرار دارند از الزامات شهرسازی است که اغلب نادیده گرفته می‌شود. فرهنگ استفاده از پنجره‌های دو جداره در شهرهایی که اغلب ماه‌های سال در معرض هوای سرد هستند هنوز نهادینه نشده است و این در حالی است که با توجه به استفاده وافر شهرهایی چون همدان یا تبریز از انرژی و وسایل گرمایی برنامه‌ریزی برای فرهنگ‌سازی در این مناطق ضرورتی انکار ناپذیر است.

تاریخچه پیدایش شیشه های دو جداره

استفاده از شیشه توسط رومی ها در حدود هزار سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است و استفاده عمومی از آن نیز به حدود 200 سال قبل باز می گردد که از آن زمان شیشه ها با ابعاد مختلف وارد زندگی عموم مردم گردیدند. استفاده از شیشه توسط رومی ها در حدود هزار سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است و استفاده عمومی از آن نیز به حدود 200 سال قبل باز می گردد که از آن زمان شیشه ها با ابعاد مختلف وارد زندگی عموم مردم گردیدند. در سال 1865 میلادی صاحب یک مغازه شیشه فروشی در شهر نیویورک با ابتکار خویش حق ثبت و امتیاز بهره برداری از شیشه های عایق دوجداره غیر نفوذ در ایالت متحده را بدست آورد. او با مطالعه و آزمایش اثبات کرد که با استفاده از شیشه های دو جداره می توان از خروج گرما و سرمای داخل ساختمان به خارج جلوگیری کرد و هوای داخل محیط را بهتر محافظت نمود. پنجره های دارای دو یا چند جداره استاندارد، از اتصال دو یا چند شیشه که بطور موازی ئ در مقابل یکدیگر برای روی یک چهارچوب پروفیل آلومینیومی قرارگرفته اند تشکیل شده است. امروزه دیوارهای خشتی و گلی ستنی جای خود را به دیواره های شیشه ای مرتفع براق و درخشان داده اند . این سطوح زیبای رنگی به گونه ای طراحی و اجرا شده اند که بخوبی می توانند در برابر سرما و گرمای محیط خارجی مقاومت کرده و ضمن حفظ زیبایی محیط ، آسایش و اطمینان را برای استفاده کنندگان به ارمغان آورند.در صنعت معماری نوین ، دیوارهای ساخته شده از جنس شیشه های رنگارنگ رفلکس مورد علاقه و توجه زیاد استفاده کنندگان قرارگرفته است.

فرایند تولید شیشه دو جداره
در ابتدا جامهای شیشه بوسیله دستگاه حمل بر روی رکهای دستگاه حمل اتوماتیک قرار گرفته و به تعدادی که اپراتور مشخص می کند به میز برش اتوماتیک انتقال می یابد . سپس اندازه شیشه های مورد نظر توسط نرم افزار بهینه سازی جهت به حداقل رساندن ضایعات توسط دستگاه طراحی و سپس برش داده می شود. شیشه ها پس از جداسازی به خط تولید شیشه دو جداره منتقل می شود ابتدا شیشه ها با آب سختی گیری شده بطور کامل شسته شده و پس از کنترل کیفی به مرحله بعدی منتقل می گردد.
به موازات مراحل مذکور فریم های ما بین دو جدار (Spacer) توسط دستگاه خم کن (Bending)بر اساس اندازه شیشه خم و برش داده میشود و داخل فریم از مواد رطوبت گیر پر می شود. سپس دو لبه فریم توسط دستگاه بوتیل چسب زده می شود که بمنظور درزگیری و قرار گرفتن اسپیسر مابین دو شیشه و چسبیدن آنها به یکدیگر می باشد. فریم ها جهت نصب روی شیشه انتقال می یابد شیشه ها پس از نصب فریم به دستگاه پرس منتقل می شود و همزمان گاز آرگون به صورت اتوماتیک به داخل شیشه دو جداره تزریق می شود سپس توسط روبات محیط شیشه دو جداره با چسب پلی سولفید به منظور درزبندی ثانویه پر می شود.
استاندارد تولید شیشه دو جداره
تولید شیشه دو جداره با توجه به شرایط موجود و نیازهای جامعه طبق استاندارد ملی ایران صورت میگیرد . در تدوین این استاندارد تا حد امکان استانداردهای کشورهای صنعتی پیشرفته و بین المللی لحاظ شده است . از جمله این منابع میتوان به موارد ذیل اشاره نمود :
1- ASTM E546-1988(Reapproved 1999)
Standard test method for frost point of sealed insulating glass units ASTM E773-2001-2
Standard test method for accelerated weathering of sealed insulating glass -3
CAN / CGSB 12.8 m.76 -4
Insulating glass units -5
هدف از این استاندارد تعیین روش های آزمون ، شیشه های دو جداره به منظور بررسی و حصول اطمینان از کیفیت آنها می باشد .
جهت انجام آزمایشات نمونه هایی با ابعاد 350x500±5mm در نظر گرفته می شود .
حد اقل تعداد نمونه ها باید 20 عدد از یک محصول باشد .
کلیه نمونه ها باید حداقل به مدت 2 هفته در محیط آزمایشگاهی با دمای °c2±23 به صورت عمودی قرار گرفته باشند
عیت ظاهری آزمونه ها از لحاظ عدم وجود هرگونه خرابی ویا ترک خوردگی بررسی شود .
آزمونهای استاندارد شیشه های دو جداره
1- آزمون تعیین نقطه برفک
2- آزمون پایداری در برابر محیط هایی با رطوبت بالا
3- آزمون چرخه های آب و هوایی تسریع شده
4- آزمون مه گرفتگی
5- آزمون تعیین ضخامت محفظه هوا
6- آزمون تعیین ضخامت قطعه شیشه دوجداره
7- آزمون تعیین ابعاد شیشه دوجداره

کاربردهای صنعتی مبدل صفحه ای

صنایع شیمیایی ، نفت وگاز

برخی از کاربردهای متعارف مبدل صفحه ای در صنایع شیمیایی شامل : خنک کردن کربنات سدیم ، مواد رنگی ، کودها ، نفت خام ، نفت وروغن ، مواد دارویی ، اسیدها ، نفت سفید ، آب مقطر ، آب نمک ، فرایندهای پلیمراسیون وگرم کردن گلیسیرین و چگالش اتانول و موارد دیگر می باشند.
صنایع مکانیک
در صنایع مکانیک مبدل حرارتی صفحه ای جهت خنک کاری دستگاه های مکانیکی مانند تولید عصاره ها ، روغن فشرده ، مایعات ، کوره ، موتورها ، وبازیافت حرارت تلف شده و خنک کردن مواد ماشین ریخته گری می باشند.
صنایع فولادی و تجهیزات مکانیکی
از کاربردهای مبدل حرارتی صفحه ای در صنایع فولاد ،خنک کاری تجهیزات ریخته گری ، قالب ها ، کوره ها ، کمپرسور دستگاه های مکانیکی ، موتورها و بازیافت حرارتی تلف شده می باشد.
صنایع خودروسازی
از کاربردهای مبدل حرارتی صفحه ای در خنک کاری مایعات خط رنگ ، سیالات برش کاری وایستگاه پاشش خط رنگ می باشد.
صنایع کشتی سازی
از کاربردهای مبدل حرارتی صفحه ای در صنعت کشتی سازی برای خنک کاری مرکزی روغن روان ساز ، پوشش ها ، روغن سنگین ، روغن جعبه دنده ، گرم کردن روغن و
خنک کردن موتور کشتی استفاده می گردد.
صنایع چوب وکاغذ
در صنایع چوب و کاغذ از مبدل حرارتی صفحه ای جهت خنک کاری آب در فرایند تولید کاغذ و بازیافت حرارت تلف شده استفاده می گردد.
صنایع نساجی
در صنایع نساجی برای خنک کاری آب شوینده ، محلولNAOH ، محلول رنگرزی ، بازیافت حرارت تلف شده وآماده سازی مایع رنگرزی از مبدل حرارتی صفحه ای استفاده می گردد.
صنایع غذایی
در صنایع غذایی برای خنک کاری ، گرمایش ، بازیافت گرما ، غلیظ سازی واسترلیزه کردن آب میوه ها ، شیرو روغن سویا وکنجد وشکر مایع و پاستوریزاسیون شیر ، مواد لبنی وآبمیوه و غیره از مبدل حرارتی صفحه ای استفاده می گردد.
تاسیسات ساختمان
از کاربردهای متعارف مبدل صفحه ای در تاسیسات ساختمان در سیستم های : تهویه ، آب گرم مصرفی و گرمایش وسرمایش می باشد.
سایر کاربردها
انتقال حرارت وبازیافت حرارت تلف شده از تجهیزات برقی و الکترونیکی ، نیروگاه ها ، آب دریا ، گرمایش ، سامایش ساختمان ها(HVAC) از دیگر کاربردهای مبدل حرارتی صفحه ای می باشد.

سختی گیر مغناطیسی

چکیده :
در چند دهه اخیر تکنولوژی سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی در صنایع مختلف و به خصوص در حرارت و برودت جایگاه مناسبی پیدا کرده است به طوریکه در بسیاری از موارد جایگزین روشهای دیگر که عمدتا شیمیایی هستند ، شده است.
این روش با برخورداری از مزایایی چون حذف آثار نا مطلوب سختی و رسوب ، جلوگیری از تشکیل رسوب ، حذف رسوبهای پیشین ، افزایش بازدهی مبدلهای حرارتی و نصب و نگهداری آسان تبدیل به یکی از کاربردی ترین راههای مقابله با سختی و رسوب در حرارت و برودت شده است .
در اثر اعمال میدان مغناطیسی با انرژی مناسب می توان شرایطی را ایجاد کرد که فرایند تشکیل بلورهای رسوب در داخل آب رخ داده و از چسبیدن آنها به دیواره ها جلوگیری شود . در این حالت اصطلاحا در آب پدیده دانه برفی رخ داده و هسته های اولیه بلورهای رسوب در آب تشکیل می شود . با گذشت زمان به حجم هسته های اولیه افزوده شده و بلورهای سخت خنثی و معلق در آب که خاصیت چسبندگی خود را از دست داده اند ظاهر می شود . در کنار فرایند فوق افزایش مولکولهای آزاد در آب و شکسته شدن پیوند هیدروژنی بین آنها باعث افزایش حلالیت آب شده و خاصیت رسوب زدایی را نیز به فن آوری فوق می افزاید ، به نحوی که با گذشت زمان رسوب های پیشین نیز در آب حل شده و تبدیل به بلورهای خنثی معلق در آب می شوند .
در این مقاله کاربرد سختی گیرهای مغناطیسی S2FLOW در حرارت و برودت مورد بررسی و ارزیابی قرار داده شده است . مقدمه :
آب مهمترین سیال در حرارت و برودت است که وظیفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد . در برجهای خنک کن ، بویلرها و چیلرها وکولینگ تاورها از آب به عنوان مایع مبدل استفاده می شود به طوریکه گردش آب موجب تبادل حرارتی می گردد . معمولا آب استفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است ، آبهای سخت تشکیل پوسته کربنات کلسیم می دهند که مشکلات متعددی را بوجود می آورد . این پوسته به شکل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث کاهش ظرفیت انتقال جریان آب و انتقال جریان حرارت می شود . هنگامی که آبهای سخت حرارت داده می شوند تشکیل پوسته، خیلی سریعتر انجام می گیرد که مشکلات زیادی را به وجود می آورند.
یک پوسته به قطر یک میلیمتر بر روی سطوح گرم کننده بصورت عایق حرارتی عمل کرده و در نتیجه تقریبا 10% افزایش هزینه به وجود خواهد آمد. معمولا کاتیونهای کلسیم و منیزیم در آب عامل رسوب هستند کاتیون کلسیم صرف نظر از نمک های آن که شامل سولفات کلسیم ، کلرور کلسیم و سایر نمکهای کلسیم می شود سختی کلسیم را تشکیل می دهند . همچنین کاتیون منیزیم باعث سختی منیزیم می گردد و چون عامل اصلی سختی آب ترکیبات معدنی این دو عنصر است لذا بطور کامل فرض می گردد که سختی کل آب از سبک کردن به کمک آب آهک و خاکستر کربنات سدیم و سبک کردن با استفاده از مبادله کننده های یونی به وجود می آید . روشهای دیگری مانند الکترو دیالیز ، تقطیر ، انجماد و اسمز معکوس وجود دارد که به علت پیچیدگی و گران بودن فقط در شرایط خاص بکار برده می شود . در روشهای معمول از مواد افزودنی استفاده می شود که علاوه بر پایین بودن بازدهی مشکلات زیست محیطی نیز ایجاد می گردد . در حال حاضر سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی به عنوان یک روش غیر شیمیایی و بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی به آب و سازگار با محیط زیست با خواص بسیار مفید دیگر برای صنایع مختلف همواره به عنوان جایگزین مناسبی برای روشهای پیشین مطرح است .
اصول سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی:
در این تکنولوژی از میدان مغناطیسی بعنوان مانعی جهت جلوگیری از تشکیل رسوب بر دیواره سطوح حامل آبهای سخت استفاده می شود . انتقال میدان مغناطیسی به داخل لوله های حاوی آبهای سخت بوسیله یک سختی گیر مغناطیسی با قدرتی معادل 12000 گوس صورت میگیرد .
سختی گیر مغناطیسی S2flow از سرامیک ویژه با خاصیت مغناطیسی بالا ساخته شده است که با میدان قطبی Centeral Reverse Polarity (CRP)}} منحصر به فرد خود و بدون نیاز به نیروی (برق) پشتیبانی عمل رسوب زدایی و حذف رسوبات پیشین را به سهولت انجام می دهد.
برای تحلیل عملکرد رسوب زدایی لازم است که ساختار مولکولی آب مورد توجه بیشتر قرار گیرد . مولکولهای آب ذراتی دو قطبی هستند. اتم اکسیژن با جذب الکترونهای باند والانس خاصیتی منفی پیدا کرده و نقش قطب منفی را بازی میکند در حالی که اتمهای هیدروژن با داشتن هسته مثبت تنها یک الکترون در گردش دارد . لذا هنگامیکه الکترون آن در باند والانس توسط اتم اکسیژن جذب می شود خاصیت مثبت پیدا کرده و نقش قطب مثبت دو قطبی را بازی میکند . به همین دلیل مولکولهای دو قطبی آب یکدیگر را از طرف قطبهای مخالف جذب کرده و تشکیل پیوندهای هیدروژنی یا نیروی واندروالس را میدهند . اشکال سختی آب وابسته به همین پیوند می باشد در فاز بخار این پیوند بسیار ضعیف است در حالیکه در فازهای مایع و جامد این پیوند به ترتیب متوسط و قوی است . هنگامیکه یک نمک در آب حل میشود همین خاصیت دو قطبی بودن باعث تجزیه نمک به یونهای مثبت و منفی و جذب و احاطه آن توسط مولکول آب میشود به این فرایند حل شدن در آب یا هیدراته شدن می گویند هر چه تعداد مولکولهای آزادی که کم تر در پیوند هیدروژنی شرکت کرده باشند بیشتر باشد خاصیت هیدراته شدن بیشتر بوده و حلالیت آب بالاتر میرود . در صورتیکه از سختی گیر مغناطیسی S2FLOW استفاده شود به دو دلیل حلالیت آب افزایش پیدا میکند . اولا با تشکیل کریستالهای خنثی ، فراوانی مولکولهای آزاد آب بیشتر میشود زیرا مولکولهایی که درگیر فرایند حلالیت یا هیدراته شدن بوده اند ، آزاد میشوند علت دیگر افزایش درصد مولکولهای آزاد در اثر میدان مغناطیسی است . میدان مغناطیسی باعث وارد شدن نیرو به مجموعه ای از مولکولهای آب که تشکیل پیوند هیدروژنی داده اند میشود . با افزایش فراوانی مولکولهای آزاد آب ، خاصیت حلالیت به شدت افزایش پیدا کرده و آب شروع به حل کردن رسوبهای پیشین موجود در دیواره ها میکند ، به این ترتیب فرایند رسوب زدایی به مرور زمان تکمیل تر می شود . عدم استفاده از مواد شیمیایی:
به علت استفاده از میدان مغناطیسی در فرایند سختی گیری مغناطیسی S2FLOW هیچ ماده شیمیایی به آب اضافه نمی شود لذا کاملا سازگار با محیط زیست بوده و یک روش کاملا فیزیکی محسوب می شود و با توجه به اینکه از نوع مغناطیسی می باشد هیچ گونه نگهداری نیاز ندارد و دارای عمر طولانی می باشد .

کاهش هزینه راهبردی:
از نظر هزینه اولیه و راهبردی به علت کوچک بودن دستگاه سختی گیر مغناطیسی S2FLOW و استفاده نکردن از برق شهر بسیار مقرون به صرفه بوده و به علت عدم نیاز به مواد شیمیایی و نگهداری، بی نیاز از هزینه راهبردی و نگهداری است که این امر باعث افزایش بهره وری اقتصادی منتج از استفاده این فن آوری می شود حال آنکه در روش متداول که استفاده از مبادله کننده های یونی است از مواد مبادله کننده یون مانند رزین های پلی استیرن استفاده می شود که با عبور آب از میان لایه های رزین کاتیونهای کلسیم و منیزیم جانشین کاتیون سدیم می شوند . مبادله کننده های یونی بعد از مدتی مضرب ظرفیت تبادل یونها را از دست می دهند که اصطلاحا به این خاصیت اشباع شدن می گویند و در این حالت نیازمند فرایند بازیابی است لذا برای استفاده از یک سختی گیر رزینی نیاز به نصب تاسیسات اولیه ، مخازن مربوطه ، پیچیدگی های لازم در سیستم همچنین مواد شیمیایی جهت فرایند احیاء می باشد که به این ترتیب از نقطه نظر اقتصادی ، هزینه های اولیه روش مغناطیسی در مقایسه با روشهای دیگر بسیار نازل و مقرون به صرفه است .
فرایند رسوب زدایی و حذف رسوبات پیشین:
در فن آوری سختی گیری مغناطیسی S2FLOW همراه با فرایند سختی گیری فرایند رسوب زدایی نیز رخ می دهد به این ترتیب که به مرور زمان رسوب های قبلی موجود در سیستم نیز در آب حل شده و از دیواره ها جدا می شوند که با فرایند تخلیه آب یا فیلتراسیون در ابعاد میکرونی از سیستم خارج می شود و این در حالیست که تقریبا هیچ یک از روشهای معمول توانایی چنین فرایندی را ندارند و تنها راه حل موجود استفاده از اسید شویی است که این روش علاوه بر خسارت فراوان ناشی از خوردگی ، هزینه تعطیلی و راه اندازی مجدد را نیز به تاسیسات تحمیل می کند در صورتیکه استفاده از سختی گیری مغناطیسی S2FLOW نیاز به اسید شویی را برطرف کرده و سیستم را از راه اندازی مجدد بی نیاز می کند . سختی گیرهای مغناطیسی S2FLOW و چیلرها:
در تاسیسات حرارتی و برودتی، چیلر یکی از ضروری ترین و گران قیمت ترین اجزاء سیستم می باشد که در صورتیکه از نوع آب خنک باشد معمولا از یک برج خنک کن در کنار آن استفاده می شود که همین امر باعث انتقال مشکلات سختی و رسوب آب از برج خنک کن به چیلر می شود که زیان حاصل از این فرایند در چیلرها به مراتب سنگین تر و گران تراز برجهای خنک کن است .کاهش بازدهی چیلرها ، ایجاد رسوب در لوله های مسی کندانسور ، ایجاد خوردگی و فرسایش در چیلر ، نیاز به اسید شویی و هزینه ناشی از آن از عمده ترین مشکلاتی است که در اثر سختی و رسوب در چیلرها ظاهر میشود . در صورتیکه از فن آوری سختی گیری مغناطیسی S2FLOW در چیلرها به خصوص در ورودی کندانسور آنها استفاده شود ، نه تنها از بروز لایه های رسوب در آنها جلوگیری می شود بلکه به مرور زمان رسوبهای موجود نیز از بین رفته و نیاز به سختی گیری شیمیایی یا اسید شویی برطرف می شود . همچنین این امر باعث افزایش بازدهی برودتی چیلر شده و به مرور زمان شاهد افت راند مان سیستم نخواهیم بود . سختی گیری مغناطیسی S2FLOW در بویلرها:
معمولا بین اجزاء موتور خانه دیگ های آب داغ و بخار به علت کاهش حلالیت مواد معدنی در آب با افزایش دما بیشترین رسوب را تولید می کنند . یعنی با افزایش دما میزان حلالیت کربنات کلسیم و منیزیم که عمده ترین مواد سازنده رسوب هستند کاهش پیدا کرده و به صورت لایه ای سخت که عایق حرارتی نیز محسوب می شود در دیواره ها تشکیل می شوند . داده های آماری نشان می دهند که در صورت تشکیل لایه رسوب به اندازه یک شانزدهم اینچ به اندازه پانزده درصد به میزان سوخت مصرفی افزوده خواهد شد . در صورت استفاده از سختی گیر مغناطیسی S2FLOW در بویلر ها میتوان بسیاری از اثرات مضر و مخرب سختی را رفع نمود که از مهمترین مزایای کاربرد فن آوری میتوان به مواد ذیل اشاره نمود . کاهش مصرف سوخت:
با شروع فرایند سختی گیری مغناطیسی S2FLOW در بویلرها شاهد کاهش مصرف سوخت بین 5% تا 12% خواهیم بود که علت عمده این امر رفع اثرات مخرب سختی کاهش پیوند هیدروژنی مولکولهای آب و افزایش بازدهی بویلرها به دلیل افزایش ضریب تبادل حرارتی مولکولهای آب است .

عدم نیاز به سختی گیرهای معمولی:
با استفاده از روش سختی گیری مغناطیسی S2FLOW میتوان به راحتی سختی گیرهای معمول و تاسیسات مربوط به آنها را که عمدتا از نوع تعویض یونی ( سختی گیرهای رزینی ) هستند را حذف نمود و مهمتر اینکه شاهد فرایند رسوب زدایی نیز خواهیم بود به عبارت دیگر با گذشت زمان رسوب های موجود در سیستم نیز به مرور از بین می روند که این فرایند با روشهای معمول امکان پذیر نیست . نگهداری آسان و اقتصادی بویلر:
در بویلرها به دلیل بالا بودن دمای آب میزان رسوب تشکیل شده بیشتر از قسمتهای دیگر موتور خانه ها است و با توجه به اینکه تقریبا انرژی اصلی تاسیسات از طریق بویلرها تامین می شود لذا نگهداری و راهبری این قسمت بسیار مهم و حائز اهمیت است معمولا خاموش کردن بویلرها ، سرویس آن و راه اندازی مجدد آنها یکی از پر هزینه ترین مراحل نگهداری است که علاوه بر صرف هزینه مواد شیمیایی و هزینه های انسانی ، هزینه توقف کل تاسیسات را که از انرژی بویلرها استفاده می کردند را نیز به سیستم تحمیل میکند . در صورت نصب سختی گیر های مغناطیسی S2FLOW علاوه بر رفع مشکل سختی و رسوب آب هزینه نگهداری ، مخارج توقف و راه اندازی مجدد سیستم نیز بر تاسیسات تحمیل نمی شود. کاهش آب مصرفی بویلرها:
با توجه به کمبود آب ، میزان آب مصرفی در تاسیسات یکی از مهمترین مسائلی است که پروژه های مسکونی و صنعتی با آن روبرو هستند . یکی از مهمترین دلایل افزایش مصرف آب در چنین مواردی استفاده از آبهای سخت است که علاوه بر کاهش بازدهی مبدلها جهت حفظ کیفیت آب نیاز تخلیه مقدار زیادی از آب بویلرها است که این امر به نوبه خود باعث مصرف مقدار زیادی آب در تاسیسات میشود .
در صورت استفاده از فن آوری سختی گیری مغناطیسی S2FLOW می توان از آبهای سخت به صورت مستقیم در تاسیسات و بخصوص بویلرها استفاده نمود که به دلیل عدم نیاز به تخلیه حذف فیزیکی مشکلات سختی و رسوب ، میتوان در میزان آب مصرفی به مقدار زیادی صرفه جویی نمود .

مبدل حرارتی (heat exchanger)

مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت موثر بین دو سیال (گاز یا مایع) به دیگری استفاده می‌گردد. از رایج‌ترین مبدل‌های حرارتی رادیاتور خودرو و رادیاتور شوفاژ است. مبدل های حرارتی در صنایع مختلف از جمله گرم کردن فضا، سرد سازی، تهویه مطبوع، خودرو، نفت و گاز و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. مکانیزم انتقال حرارت بصورت جابجایی و هدایت می باشد. یک مثال معمول از مبدل های حرارتی رادیاتور ماشین می باشد،که در آن آبی که با حرارت موتور ماشین داغ شده است ، حرارت آن از طریق رادیاتور به جریان هوا منتقل می کند. از انواع مبدل ها می توان به مواردی چون مبدل های لوله ای (Tubular Heat Exchanger) (که خود این مبدل ها بر اساس شکل به مبدلهای لوله ای U شکل، مبدلهای دو لوله ای ساده و مبدل های دو لوله ای کویل دار تقسیم بندی می شوند.) ، مبدل های پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)، مبدل های صفحه ای (Plate heat exchanger)، مبدل های پره دار (Fin Heat Exchangers) اشاره کرد.

مقدمه:
مبدل ها وسایلی هستند که در صنعت برای انتقال حرارت بین دو سیال بکار می روند. در ابتدا سعی می شود تا آنجا که ممکن است برای گرم کردن و سرد کردن جریان ها از خود سیال های موجود در فرایند استفاده شود . بعد از حداکثر کردن میزان بازیافت حرارت در شبکه مبدل حرارتی بار های گرمایشی و سرمایشی که از طریق بازیافت حرارت تامین نشده اند باید توسط سرویس های جانبی (Utility) تهیه شوند . مکانیزم انتقال حرارت بصورت جابجایی و هدایت می باشد.
نحوه قرار گرفتن سیال ها در کنار یکدیگر می تواند به چندین صورت مختلف باشد: - جریان همسو (co-current) : دو سیال از یک طرف مبدل وارد شده و هر دو از طرف دیگر خارج می شوند. بعضی در مبدل نیز هردو در یک سو حرکت می کنند . نتیجتاً در مبدل نیز هر دو در یک سو حرکت می کنند.

- جریان ناهمسو (counter-current): هرکدام از سیال ها از جهات مخالف وارد و خارج می شوند ( یکی از سیا لها از یک جهت و سیال دیگر از جهت دیگر وارد می شود) و دو سیال در مبدل به صورت ناهمسو جریان دارد.

- جریان متقاطع (cross-flow): یکی از سیال ها از یک جهت و سیال دیگر در جهت عمود بر آن جریان دارد. مشخص ترین نمونه آن رادیاتور ماشین می باشد که جریان آب از بالا به پایین در لوله ها و جریان هوا عمود بر آن می باشد.

تقسیم بندی مبدل ها
مبدل ها را می توان از جهات گوناگون تقسیم بندی کرد. ابتدا عناوین این تقسیم بندی ذکر می گردد و سپس در مورد هرکدام توضیحاتی ارائه می شود.
تقسیم بندی بر اساس خصوصیات سیال هایی که در مبدل ها جریان دارد:
این تقسیم بندی بر اساس سیال فرایندی مبدل شکل گرفته است. البته تفاوت بین ضرایب انتقال حرارت گازها و مایعات در تعیین شکل مبدل نقش موثری دارد. مایع/ مایع
در این نوع مبدل های حرارتی هر دو سیال مایع هستند و مکانیزم انتقال حرارت برای هر دو ، انتقال حرارت اجباری است. انتقال حرارت در این مبدل ها به علت بالا بودن ضریب انتقال حرارت مایعات بالاست. گاز/ مایع
در این مبدل ها یک سیال مایع و سیال دیگر گاز است. معمولاً برای خنک نمودن سیال گرم توسط هوا استفاده می شود. جریان مایع با سرعت کافی داخل لوله پمپ می شود که این موجب بالا بودن ضریب انتقال حرارت طرف لوله ها می شود. هوا به صورت متقاطع بر روی لوله ها جریان می یابد. جریان هوا می تواند به صورت جابجایی اجباری یا آزاد باشد. گاز/گاز
معمولاً کمتر اتفاق می افتد که در مبدل ها هر دو سیال گاز باشند مگر اینکه یکی از گازها در فشار بالا باشد .
گاز فشار بالا که دانسیته آن بیشتر است در داخل لوله ها جریان می یابد. البته ضریب انتقال حرارت در این موارد خیلی کوچک است و برای انتقال حرارت مناسب باید تدابیری اندیشید که در مباحث بعد در این مورد بحث می شود. کندانسورها
در این مبدل های حرارتی جریان بخار یک سیال توسط مایع (مثلاً آب) و یا جریان گاز (مثلاً هوا) خنک و کندانس می شود. گاهی اوقات بخار خارج لوله است مثل کندانسورهای نیروگاه های حرارتی و گاهی اوقات بخار داخل لوله است مثل کندانسورهای فرئون.