HeatEx Direct

مواد حشيات المبادلات الحرارية اللوحية: NBR أم EPDM أم HNBR أم FKM؟

الكاتب: فريق تحرير HeatEx Direct
مدة القراءة: 8 دقائق
مواد حشيات المبادلات الحرارية اللوحية: NBR أم EPDM أم HNBR أم FKM؟

في المبادل اللوحي ذي الحشيات تُصنع الألواح عادة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم، ونادرًا ما تكون أول ما يتعطل. أما الحشيات فمن المطاط. فإذا انتفخ المطاط أو تصلّب أو فقد مرونته، بدأ التسرب، ولذلك كثيرًا ما يحدد اختيار مادة الحشيات ما إذا كان المبادل الحراري اللوحي سيصمد في تطبيق معين. وهذا الاختيار مسألة كيمياء أولًا، ثم مسألة حرارة.

يقارن هذا الدليل بين المطاطيات الأربعة المستخدمة في معظم حشيات المبادلات اللوحية، وهي NBR وHNBR وEPDM وFKM، ويذكر ما يجب إبلاغ المورد به حتى يعرض المادة الصحيحة. ويضم كتالوج المنتجات في هذا الموقع مبادلات لوحية ذات حشيات من Shanghai Heat Transfer Equipment بحشيات NBR وHNBR وEPDM وH-EPDM وFKM، ووحدات من KDP وLanshi. ولتطبيق محدد، أرسل بيانات المائعين عبر نموذج طلب عرض السعر.

1. الخلاصة

يلخص الجدول معلومات المواد التي نشرتها Gislaved Gummi، وهي شركة مصنّعة لحشيات المبادلات اللوحية، ونطاقات الحرارة الواردة في دليل للحشيات نشرته Heat Exchanger World.

المادةتقاوم جيدًاتجنّبها معنطاق الحرارة المعتاد
NBR (النتريل)الماء، والزيوت المعدنية، والوقود، والمذيبات الهيدروكربونية، والزيوت النباتية والدهون الحيوانيةالأمينات، والكيتونات، والألدهيدات، والإسترات منخفضة الوزن الجزيئي، والأحماض العضوية، والقلويات، والأحماض مثل الهيدروكلوريك والنيتريك والكبريتيك؛ والأوزونمن نحو -10 °C إلى 110 °C
HNBR (النتريل المهدرج)الزيوت والهيدروكربونات نفسها التي يقاومها NBR، مع مقاومة أفضل بكثير للتقادم الحراريالكيماويات نفسها التي تضر NBR؛ وأداؤه أضعف في الحرارة المنخفضةمن نحو -10 °C إلى 160 °C في البخار
EPDMالماء، والبخار، وكثير من الأحماض والقلويات (ممتاز مع هيدروكسيد الصوديوم)، والكحولات، والغليكولات، والكيتونات، والألدهيدات، والأميناتالزيوت المعدنية، والوقود، والمذيبات الهيدروكربونية وزيوت نقل الحرارة، والزيوت النباتية والدهون الحيوانية؛ والأحماض المؤكسدة القوية مثل حمض النيتريكمن نحو -10 °C إلى 150 °C؛ وأعلى للدرجات الخاصة بالبخار
FKM (الفلوروكربون)الأحماض القوية، والمحاليل الملحية، والهيدروكربونات العطرية وزيوت نقل الحرارة، والهيدروكربونات المكلورة؛ والماء والبخار للدرجات المناسبةالقلويات، والإسترات منخفضة الوزن الجزيئي، والكيتونات، والإيثرات، والألدهيدات؛ والأمينات والأمونيا حتى بتركيزات من رتبة جزء في المليونحتى نحو -15 °C من الأسفل، وتشغيل مستمر حتى 200 °C للدرجات المناسبة

هذه تقديرات عامة. فلكل مصنّع حشيات خلطاته الخاصة بحدودها الخاصة، لذا يبقى الفحص النهائي دائمًا هو ورقة بيانات الخلطة المعروضة.

2. افحص المائعين، لا مائعًا واحدًا

في المبادل اللوحي ذي الحشيات، تُحكم كل حشية إغلاق قناتها، ومع الحشيات الحلقية حول الفتحات تُحكم أيضًا إغلاق المائع الآخر الذي يمر عبر هذه الفتحات. لذلك تلامس كل حشية المائعين كليهما، وتستخدم حزمة الألواح عادة مادة حشيات واحدة. ويجب أن تناسب هذه المادة الوسطين كليهما.

وأدرج أيضًا كل ما سيمر عبر الوحدة:

  • مواد التنظيف. اذكر المادة وتركيزها ودرجة حرارتها وعدد مرات التنظيف. فالحشية التي تقاوم مائع العملية قد تتضرر مع ذلك من دورة التنظيف.
  • مواد معالجة المياه. تحذر Gislaved Gummi من أن الأمينات العضوية، الموجودة في كثير من مثبطات التآكل، وكذلك الإيثانولامينات والأمونيا، تهاجم FKM حتى بتركيزات من رتبة جزء في المليون. وقد يسبب هذا التدهور في FKM أيضًا تشقق التآكل الإجهادي في ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ عند الحرارة العالية.
  • الظروف غير الطبيعية. إذا كان من الممكن أن يدخل مائع آخر إلى الوحدة أثناء بدء التشغيل أو الشطف أو خلل في العملية، فاذكر ذلك.

3. الحرارة: الحد الأقصى والعمر

حد الحرارة هو أعلى درجة حرارة صُممت الخلطة لتحملها، وليس درجة تعيش عندها الحشية بقدر ما تعيش عند درجة أقل. فالمطاط يشيخ أسرع عندما يعمل ساخنًا: يتصلّب، ويكتسب تشوهًا دائمًا، ويضغط على الألواح بقوة أقل. اترك هامشًا بين درجة حرارة التشغيل والحد الأقصى، واسأل المورد عن العمر المتوقع للحشيات عند درجة الحرارة الفعلية لديك.

وتختلف الحدود للمادة نفسها من خلطة إلى أخرى. فقد وصف مقال في مجلة Processing المتخصصة خلطة EPDM قادرة على العمل سنة على الأقل عند 175 °C في الماء الساخن أو البخار، ودرجة HNBR لمبردات الزيت البحرية تعمل باستمرار حتى 175 °C. وهذه خلطات بعينها، لا حدود عامة لمادتي EPDM أو HNBR. وللتسخين بالبخار، راجع هل يمكن تشغيل المبادل الحراري اللوحي بالبخار؟

4. الزيوت والهيدروكربونات: NBR أو HNBR

NBR هو الاختيار المعتاد لمبردات زيت التزييت والزيت الهيدروليكي والوقود. ونقطتا ضعفه هما التقادم الحراري والأوزون. أما HNBR فيقاوم الموائع نفسها ويحافظ على خواصه أفضل بكثير في الحرارة العالية، ولذلك يُستخدم في مبردات الزيت الساخن وفي قطاع النفط والغاز. وتحدد Gislaved Gummi لدرجات HNBR لديها حدًا أقصى قدره 160 °C في البخار وحدًا أدنى قدره -10 °C. ومن النقاط الجديرة بالانتباه في مقال Processing أن الماء الساخن والبخار قد يضران HNBR أكثر من الهيدروكربونات، لذا فإن جانب الماء مهم أيضًا في مبرد الزيت.

ولا يصلح NBR ولا HNBR للقلويات أو الأمينات أو الكيتونات أو الأحماض القوية.

5. الماء والبخار والغليكولات: EPDM

EPDM هو الحشية القياسية لشبكات التدفئة المركزية، والتدفئة والتهوية والتكييف، والمياه الساخنة المنزلية، ودوائر الغليكول، وكثير من سخانات البخار. فهو يقاوم الماء والبخار وهيدروكسيد الصوديوم وكثيرًا من الأحماض والأمينات، ولا تهاجمه مثبطات التآكل المستخدمة عادة في أنظمة البخار. ولا يجوز استخدامه مع الزيوت أو الوقود أو المذيبات الهيدروكربونية أو زيوت نقل الحرارة الهيدروكربونية أو الزيوت النباتية والدهون الحيوانية.

وهذه النقطة الأخيرة تفاجئ بعض المشترين. فالحشية التي تعمل جيدًا في جانب الماء في مصنع أغذية قد تتلف بسرعة إذا احتوى المنتج على دهون، لذا تحتاج التطبيقات الغذائية التي فيها زيوت أو دهون إلى خلطة مختلفة.

6. الأحماض والتطبيقات الساخنة العدوانية: FKM

يقاوم FKM الأحماض القوية والمحاليل الملحية والهيدروكربونات العطرية وزيوت نقل الحرارة والهيدروكربونات المكلورة، وتتحمل الدرجات المناسبة منه الماء والبخار في الحرارة العالية. وتكلفته أعلى من NBR أو EPDM. ونقاط ضعفه هي القلويات والإسترات والكيتونات والإيثرات والألدهيدات والأمينات والأمونيا. فقبل اختيار FKM لمقاومته للأحماض، قارن مواد التنظيف وإضافات معالجة المياه بهذه القائمة.

7. تطبيقات الأغذية والمشروبات والأدوية

تحتاج الحشيات الملامسة للأغذية إلى خلطة صالحة لملامسة الأغذية وإلى إقرار بالمطابقة. ففي الاتحاد الأوروبي تخضع المواد الملامسة للأغذية للائحة (EC) رقم 1935/2004، وتخضع ممارسات التصنيع الجيدة للائحة (EC) رقم 2023/2006. وفي الولايات المتحدة تغطي FDA 21 CFR 177.2600 المنتجات المطاطية المعدة للملامسة المتكررة للأغذية. فعلى سبيل المثال، تذكر Alfa Laval الباب 21 من CFR الصادر عن FDA واللائحتين الأوروبيتين ضمن المعايير التي تطابقها مواد حشياتها. اطلب من المورد الإقرار الخاص بالخلطة المعروضة نفسها، لا عبارة عامة عن المادة.

8. حشيات ملصقة أو مثبتة بمشابك

تُثبَّت الحشيات على الألواح إما بمادة لاصقة وإما ميكانيكيًا بمشابك تمسك الحشية في مجرى اللوح. ويمكن استبدال الحشيات التي لا تحتاج إلى لاصق دون إزالة اللاصق القديم، مما يسرّع تغيير الحشيات في الموقع. ويحدد تصميم اللوح الطريقة الممكنة، لذا يجب أن تطابق حشيات الغيار الألواح: فالحشية المثبتة بمشابك لا تركب على لوح مصمم لحشيات ملصقة. فمتجر قطع الغيار لدى Alfa Laval مثلًا يعرض حشيات بمشابك وحشيات ملصقة وحشيات بشريط لاصق، بحسب طراز اللوح.

9. تخزين حشيات الغيار

NBR حساس للأوزون، لذا يجب حفظ حشيات NBR الاحتياطية في أكياس بلاستيكية مغلقة بعيدًا عن الضوء والحرارة. وتصف Gislaved Gummi مقاومة EPDM وFKM للأوزون بأنها ممتازة، لذا فإن تخزين هذه الحشيات عدة سنوات ليس أمرًا حرجًا. وأيًا كانت المادة، اتبع تعليمات التخزين الصادرة عن مصنّع الحشيات، وسجّل تاريخ صنع كل طقم. ولتخطيط قطع الغيار، راجع دليل شراء قطع غيار المبادلات الحرارية.

10. ما يجب إبلاغ المورد به

البندما يجب تقديمه
المائعانالاسم والتركيب والتركيز، بما في ذلك المكونات الضئيلة
درجات الحرارةالعادية والقصوى والدنيا في كل جانب، بما في ذلك بدء التشغيل والتنظيف
الضغوطضغط التشغيل وضغط التصميم في كل جانب
التنظيفالمواد والتركيزات ودرجات الحرارة وعدد المرات
الإضافاتمثبطات التآكل، والمبيدات الحيوية، ونوع الغليكول
ملامسة الأغذيةاللوائح والإقرارات المطلوبة
نمط التشغيلمستمر، أو تشغيل وإيقاف متكرران
الوحدة الحاليةمادة الحشيات الحالية والمدة التي صمدتها، إذا كنت تستبدل الحشيات

ماذا يعني هذا للمشترين

اختر الحشية بحسب المائعين ودورة التنظيف، لا بحسب المنتج الرئيسي وحده. استخدم NBR أو HNBR للزيوت، وEPDM للماء والبخار والغليكولات، وFKM للأحماض والهيدروكربونات الساخنة عندما لا توجد قلويات أو أمينات أو أمونيا. اترك هامشًا في الحرارة، واطلب في العرض اسم الخلطة وورقة بياناتها، حتى تتمكن بعد سنوات من طلب حشيات بديلة من المادة نفسها. وعند مقارنة الموردين، تذكر قائمة تدقيق اختيار مورد صيني للمبادلات اللوحية ذات الحشيات الأسئلة الأخرى التي يجب طرحها.

المصادر والصفحات ذات الصلة

هل تحتاج إلى معدات من هذا النوع؟
أرسل طلبًا واحدًا مع ظروف التشغيل لديك. نراجعه ثم نحيله إلى مصنّعين صينيين مناسبين.
اطلب عرض سعر