اليوم يا أطفال، سنتعلم عن نوع لا يُنسى من مبادلات الحرارة التي قد تدرسونها في دورة العلوم: مبادل الحرارة ذو اللوحات والشرائح، وبعض المشكلات التي قد تواجهها. مبادلات الحرارة ذات اللوحات والشرائح هي أجهزة نقل حراري عالية الأداء تقوم بنقل الحرارة بين سوائلين. على سبيل المثال، إذا كان لديك مشروب ساخن وتريد تبريده؛ يمكن لمبادل الحرارة القيام بذلك! ومع ذلك، كما هو الحال مع كل اختراع رائع، يأتي معه بعض المشاكل أيضًا. إذن، لنستكشف هذه المشكلات ونتعرف على سبب الحاجة إلى الحذر عند استخدامها.
ليست جيدة جدًا في الحرارة العالية:
العيب الرئيسي لمبادل الحرارة من نوع الصفيحة-الشريحة هو أن هذه الهياكل قد تفشل عند درجات حرارة مرتفعة للغاية. كما أنها تفقد فعاليتها عندما تتجاوز الحرارة 350 درجة مئوية، لكنها قد تتدهور قبل الوصول إلى هذا الحد. يحدث ذلك بسبب الذوبان الجزئي للمادة التي تحافظ على الألواح في مكانها. مثلًا، كما يذوب الآيس كريم عندما يسخن! لذلك، من المهم جدًا اختيار نطاق درجة التشغيل المناسب لمبادلات الحرارة من نوع الصفيحة-الشريحة لضمان التشغيل الآمن وزيادة العمر الافتراضي.
يمكن أن يتعرض للانسداد:
يواجه مبادل الحرارة ذو اللوحة والشريحة مشكلة أخرى وهي ميل الانسداد. في الداخل، لديهم فجوات صغيرة يمكن أن تصبح مغلقة بسهولة بسبب الحطام أو الجزيئات الصغيرة أو المواد الصلبة المعلقة داخل السائل الذي يتم معالجته. إن انسداد القشة هو ما يحدث إذا شربت مشروباً ساخناً باستخدام قشة وضغطت بشدة! المشكلة هي أنه عندما تتراكم الأوساخ على الألواح، فإنها لا تعمل بكفاءة، وبالتالي يكون لديها قدرة أقل على التبادل الحراري مما يجب أن تكون. من الضروري إجراء صيانة منتظمة للحفاظ على كفاءتها. وهذا يعني أنها تحتاج إلى فحص دوري وإزالة الأوساخ والعوائق.
مكلفة في الإصلاح:
بما أن مبادلات الحرارة ذات اللوحات والشفرات تُصمم بتعقيد، تكون تكاليف الإصلاح باهظة. في حالة تضرر مبادل الحرارة، يكون من شبه المستحيل استبدال تلك القطعة، مما يجعل الأمر مكلفًا. في الوحدات الأكبر حجمًا، يمكن أن يكون هذا صحيحًا بشكل خاص حيث تتراكم تكاليف الإصلاح والصيانة بسرعة كبيرة! مثل كيفية إصلاح لعبة أكبر قد يكلف أكثر من لعبة أصغر. لذلك، يجب التفكير في هذا الأمر بجدية قبل شراء مبادل حرارة لأي مهمة أو مشروع في حياتك.
صعب التركيب:
العيب الآخر لمبادلات الحرارة من نوع الصفيحة والشريحة هو التركيب، الذي قد يكون إلى حد ما معقدًا. هذه لها تصميم معقد، لذلك قد تتطلب الكثير من المساحة ويجب أن تكون متوازنة تمامًا، مما يمكن أن يكون تحديًا كبيرًا. تخيل محاولة وضع قطعة لغز ذات شكل غير صحيح! عندما يتم تنفيذها بشكل سيء، ستؤدي إلى تأخير وزيادة تكلفة التركيب. أو مثلما تعرف، عندما تعمل على مشروع وتحدث حالة غير متوقعة، مثل أن الأمور لا تسير كما نريد، وهذا أمر مزعج جدًا، أليس كذلك؟
لا تناسب جميع الوظائف:
أخيرًا وليس آخرًا، مبادلات الحرارة من نوع اللوح والشريحة ليست مناسبة لكل حالة. فهي لا تُستخدم أبدًا مع السوائل المدمرة أو المفرطة الاحتكاك. على سبيل المثال، إذا حاولت استخدامها مع أي شيء قوي مثل الحمض، فلن تعمل إطلاقًا. كما أنها لا تعمل في ظروف درجات الحرارة الشديدة البرودة التي تقل عن -196 °С. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون مبادلات الحرارة من نوع اللوح والشريحة ثقيلة وكبيرة الحجم، مما يجعل من الصعب التعامل معها في بعض التطبيقات أو الصناعات. مرحبًا، بنفس الطريقة التي يجعل بها ارتداء حقيبة مليئة بالطوب من الصعب المشي.