فایل ورد کامل مقاله پاک‌سازی رسوبات و احیای عملکرد مبدل‌های حرارتی با بهره‌گیری از فناوری امواج اولتراسونیک

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله پاک‌سازی رسوبات و احیای عملکرد مبدل‌های حرارتی با بهره‌گیری از فناوری امواج اولتراسونیک دارای ۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله پاک‌سازی رسوبات و احیای عملکرد مبدل‌های حرارتی با بهره‌گیری از فناوری امواج اولتراسونیک  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله پاک‌سازی رسوبات و احیای عملکرد مبدل‌های حرارتی با بهره‌گیری از فناوری امواج اولتراسونیک،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله پاک‌سازی رسوبات و احیای عملکرد مبدل‌های حرارتی با بهره‌گیری از فناوری امواج اولتراسونیک :

چکیده:

تمیز کردن مبدلهای حرارتی آلوده اغلب چالش بزرگی برای صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بوده است. با وجود تمامی تلاشهای صورت گرفته در طراحی فرآیندها و سخت افزارها برای به حداقل رساندن رسوبات در مبدلهای حرارتی، همواره بدلیل سطوح پیچیده داخلی این مبدلها نیاز به تمیز کردن و بازگرداندن آنها به راندمان کاری مطلوب مورد نیاز است. در حال حاضر از روش شستشوی شیمیایی و یا پاششی جهت احیا مبدلها استفاده میشود که در روش شستشوی شیمیایی همواره نیاز به درک دقیق از خواص رسوبات میباشد. در انتها پروسه نیز ممکن است سطوح پیچیده مبدل به طور کامل تمیز نگردد؛ روش ناکارآمد دیگر پاشش آب با فشار بالا است که علاوه بر آنکه تضمینی برای احیای صد در صدی مبدلها ارائه نمیکند، نیازمند زمان و نیروی انسانی بسیار بالا و استفاده از حجم بسیار زیادی از آب میباشد. در حالیکه شستشوی قطعات صنعتی به روش حمام التراسونیک بیش از چندین دهه است که مورد استفاده قرار میگیرد. هدف از این مقاله بررسی جزئیات فرآیند تمیز کاری با کمک امواج التراسونیک و استفاده از این تجهیزات در مقیاس بزرگ و ارائه مثالها و نتایج آزمایشات انجام شده بر روی آن است. تستهای به عمل آماده تاکنون روی رنج و سیعی از مبدلهای صنایع نفت و گاز و پتروشیمی با آلودگیهای متفاوت که با روشهای مرسوم، پاکسازی آنها ناکار آمد بوده، انجام گرفته است. به طوریکه نتایج این آزمایشها نشان میدهد ترکیبی از امواج التراسونیک و محلولهای شیمیایی، روش جایگزین سریع، ایمن موثر و سازگار با محیط زیست را در مقایسه با روشهای سنتی ارائه میکند.

واژگان کلیدی: رسوب زدایی، احیاء مبدلهای حرارتی، التراسونیک کلینر، شستشو.

-۱ مقدمه:

استخراج و پالایش نفت خام سنگین همواره چالش های فنی بسیاری از جمله تمیز کردن قطعات و تجهیزات که به سرعت با مواد نفتی یا مواد مرتبط دیگر آلوده می گردند را پیش روی مهندسان و مسئولین واحدهای تعمیر و نگهداری قرار می دهد. بیش از ۱۰ سال است که استفاده از حمام های التراسونیک((Ultrasonic bath برای رسیدگی به مشکلات این واحد ها و تمیز کردن قطعات آلوده ای از جمله فیلترها، ولوها (Valves) ، قرقره ها و ;. مورد استفاده قرار میگیرد، بر همین اساس در اوایل سال ۲۰۰۹ پیشنهاد شد که از همین فناوری جهت مرتفع ساختن مشکل مبدل های حرارتی نیز می توان استفاده کرد، به همین منظور در تابستان سال ۲۰۰۹ در کانادا آزمایشاتی در مقیاس کوچک به منظور بررسی اثر بخشی امواج فراصوت به عنوان ابزاری برای شستشوی مبدل های حرارتی طراحی و تست شد.

-۲ مکانیزم عملکرد سیستم های التراسونیک کلینر:

پاکسازی قطعات با کمک امواج فراصوت از سال ۱۹۵۰ که اولین سیستم های التراسونیک تجاری سازی شد، مورد شناخت صنایع مختلف قرار گرفته است. ] چیک، [۲۰۰۲
مکانیزم عملکرد حمام های التراسونیک شامل یک ژنراتور الکتریکی به همراه چندین مبدل التراسونیک است که به بدنه یک مخزن ساخته شده از جنس استینلس استیل((Stainless steel نصب می شوند. ژنراتور التراسونیک وظیفه تولید یک سیگنال پیوسته را دارد که از طریق مبدل ها این سیگنال الکتریکی به ارتعاشات مکانیکی تبدیل شده و انرژی حاصل از این ارتعاشات به مایع درون مخزن منتقل میشود. درون مایع بر اثر این ارتعاشات مقدار زیادی حباب میکروسکوپی ایجاد می گردد؛ که از انفجار پی در پی و سریع این حباب ها انرژی بالایی بین سطح قطعه و مایع تمیز کننده بوجود می آید که در اصطلاح علمی کاویتاسیون (Cavitation) نامیده می شود (شکل ] (۱مهرپویان، [۱۳۹۱ ، همچنین این پدیده علمی که اولین بار توسط ناود والیس در سال ۱۹۶۱ مشاهده شد ازعان میداردکه انرژی حاصل از این انفجار ها به طور معمول به سطوح مجاور در قطعه هدایت می گردد. بطوریکه انفجار سریع حباب های کاویتاسیون در زمانی کمتر از۲ میکرو ثانیه فشار شدیدی در حدود ۱۰۲ مگا پاسکال و درجه حرارتی در حدود ۳۵۰۰ تا ۸۰۰۰ درجه کلوین ایجاد میکند. ] فوجی کاما، [۱۹۸۱

شکل:۱ عملکرد کاویتاسیون-تشکیل تا انفجار حباب

-۳ روش شستشوی مبدل های حرارتی با کمک امواج فراصوت:

در روش های سنتیمعمولاً مبدل های حرارتی پس از خارج شدن از سایت ، جهت شستشو با فشار بالای آب، بر روی یک پد قرار می گیرند، البته در برخی موارد تجهیزات خودکار پاشش و تجهیزات مکانیکی مانند نیزه های باریکی که به درون لوله ها هدایت میگردد، برای باز کردن و تمیز کردن لوله های مسدود نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

در حالیکه روش شستشوی مبدل های حرارتی در حمام فراصوت نیازمند یک مخزن طراحی شده است، که نه تنها قادر باشد حجم مایع شستشو را در خود جا دهد بلکه بتوان تیوب باندل (Tube bundle) را به طوری در آن قرار داد که آلودگی ها به راحتی پس از صرف زمان شستشو از قطعه خارج شود و همچنین در طراحی مهندسی این مخزن، مبدل های التراسونیک بطوری قرار میگرند که انرژی لازم جهت شستشو، کاملا به باندل منتقل گردد.
بر اساس مطالعات انجام شده در روش شستشو با کمک امواج التراسونیک زمان لازم برای شستشوی باندل ها چیزی در حدود
۴ تا ۸ ساعت بر اساس نوع باندل و میزان آلودگی آنها بر آورد می گردد.

این فرآیند طوری طراحی می گردد که از غوطه وری تمامی لوله های مبدل در آب اطمینان حاصل شود و با انجام آبکشی مداوم جهت پاکسازی آلودگی ها و مانیتورینگ میزان شستشو جهت بررسی زمان کار ، ادامه میابد.البته برای انجام عملیات پاکسازی رسوبات ، روندمعمولاً ساده تر است. زیرا فرآیند انحلال و جداسازی با کمک امواج التراسونیک ومحلول شیمیایی، همزمان انجام می گردد.

به منظور آزمون این روش در تابستان سال ۲۰۰۹ دو تست جهت بررسی اثر بخشی فرآیند التراسونیک به شرح ذیل طراحی و انجام گردید:

تست اول: مبدل حرارتی U شکلی به طول ۴ متر و قطر ۱ متری به جای روش شستشوی عادی جهت پاکسازی آلودگی ها برای شستشو به حمام التراسونیک منتقل شد. این مبدل حرارتی در سمت پوسته دارای آلودگی از جنس bituminous hydrocarbons و در داخل لوله دارای آلودگی از جنس Calcium carbonate بود.

تست دوم بر روی مبدل حرارتی بزرگتری انجام گرفت، مبدلی که برای این آزمایش انتخاب شد، سه سال قبل از انجام تست بدلیل حجم بالای آلودگی و عدم کارایی روش های سنتی شستشو از خط خارج گردید. در همان زمان از روش فشار آب و نیزه زنی (Lancing) و دیگر روش های مرسوم شستشو برای این مبدل استفاده شد که همگی ناکارامد بود؛ پس بلاجبار این مبدل که در لایه بیرونی خود حجم زیادی از آلودگی های هیدروکربنی ، شن ، خاک و آلودگی های محیط کار و در لایه داخلی خود پر از آلودگی سولفیدی (Solidified) بود برای سه سال کنار گذاشته شد، پس از گذشت این زمان مخزن ویژه ای با حجم حدودی ۲۸ هزار لیتر و با ابعادی در حدود ۹ متر طول و ۲,۷۵ متر عرض و ارتفاع، برای شستشوی این قطعه به مبدل های التراسونیک مجهز شد، چیدمان این مبدل ها طوری طراحی شده بود که انرژی را به راحتی به سمت لایه های داخلی مبدل هدایت کنند و نوع قرار گیری قطعه در مخزن به حالتی بود که آلودگی های جدا شده بتواند به راحتی خارج گردند و سپس عملیات شستشو به شکل زیر برنامه ریزی و اجرا گردید: .۱ شستشو در وان التراسونیکی که دارای مقادیر جزیی از محلول های چربی گیر بود.۲آبکشی قطعه.۳ شستشوی مجدد قطعه در وان التراسونیک .۴ آبکشی نهایی. ] کایسر، [۲۰۱۱

-۴ نتایج تست های انجام شده:

مبدل حرارتی اول پس از انجام ۴ ساعت عملیات التراسونیک در محلول چربی گیر و با آبکشی انتهاییکاملاً هم از ناحیه بیرون و هم از ناحیه درون تمیز گردید و در کمتر از ۱ روز دوباره مورد استفاده قرار گرفت، در حالی که چیزی در حدود ۱۵۰
کیلو آلودگی از آن خارج شد.

مبدل حرارتی بزرگتر که در آزمایش دوم مورد استفاده قرار گرفت پس از ۶ ساعت عملیات التراسونیک با کمک محلول چربی گیری و چندین مرحله آبکشی با تخلیه ۱۰۰۰ کیلو آلودگی هم از ناحیه درون لوله ها و هم از ناحیه خارجی تیوب ها تمیز گردید.

در هر دو آزمایش انجام شده، آزمون (Internal rotating inspecting system) IRISبررسی کننده میزان حذف رسوبات از درون لوله ها بود.] کایسر، [۲۰۱۱

-۵ بحث و گفتگو:

از پاییز ۲۰۰۹ تاکنون مبدل های حرارتی زیادی با موفقیت در وان های التراسونیک شستشو و احیاء گردیده اند، به طــــوریکه مـراکز معتبری مانند: شــل اویل((Shell Oil، والورو انــرژی((Valero Energy ، مرکز استخراج و پالایش فورت مک موری آلبرتا(.(Fort McMurray Alberta oil sands mining and refining operations و ; تبدیل به بزرگترین مصرف کنندگان این تکنولوژی در دنیا گشته اند و به گفته شرکت بین المللی نفت کانادا، با استفاده از این روش سالانه بیش از ۷
میلیون دلار و چیزی در حدود ۴۲ میلیون لیتر آب در کانادا صرفه جویی می شود.
موفقیت این روش ، کشور های صنعتی دنیا را بر آن داشته است، که مخازنی به طول بیش از ۱۰۵ متر برای احیای مبدل هایی با طول ۳۲ فیت آماده و بهره برداری نمایند تا بدین طریق بسیاری از مشکلات روش های صنعتی شستشو مانند اسید شویی، نا کارآمدی روش های مرسوم، آسیب رسیدن به مبدل در حین پروسه شستشو و ; به طور کامل برطرف گردد.

-۶ نتیجه گیری:

نتایج آزمایشات انجام شده نشان میدهد که ترکیبی از مخازن بزرگ التراسونیک محلول های شستشو و سیستم دقیق حمل و کنترل پروسه شستشو، روش بسیار موثری را برای شستشوی مبدل های حرارتی فراهم می کند، روشی که مزایای باور نکردنی مانند:

۱ کاهش زمان شستشوی مبدل های حرارتی به کمتر از ۸ ساعت
۲ عدم آسیب مکانیکی به مبدل در حین پروسه شستشو

۳ حجم دور ریز بسیار کمتر آب در مقایسه با روش های پاشش (به طور میانگین ۲۰۰۰ لیتر برای هر مبدل )
۴ حذف خطرات موجود در روش سنتی برای نیروی کار

۵ موفقیت %۱۰۰ در تمیز کردن داخل و بیرون مبدل ها
۶ امکان دسترسی و پاکسازی نقاطی مانند داخل و بین لوله ها به راحت ترین حالت ممکن. ] کایسر، [۲۰۱۱

-۷ پیشنهادها:

به گزارش بولتن نیوز ایران دارای نخستین ذخایر بزرگ گاز طبیعی و سومین ذخایر بزرگ نفت خام در میان کشورهای اوپک می باشد اما بدلیل تحریم ها و عقب ماندن زیر ساخت های بخش انرژی در سال ۲۰۱۴ رتبه پنج صادرات گاز و رتبه هفتم صادرات نفت این سازمان را به خود اختصاص داده است. از طرف دیگر وجود ۱۵ میدان مشترک نفت و گاز ایران با کشورهای همسایه] اسماعیلی، [۱۳۸۸ همگی ما را بر آن می داردکه تا حد امکان زمان تعمیرات و اورهال((overhaul قطعات را کاهش دهیم. لذا با توجه به حجم بالای استفاده از مبدل های حرارتی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و با در نظر گرفتن هزینه و زمان لازم برای احیاء این مبدل ها در روش سنتی و البته علم به این نکته که سیستم های شستشوی التراسونیک تنها منحصر به مبدل های حرارتی نبوده و امکان پاکسازی بسیاری از قطعات را برای ما فراهم می کند، به نظر می رسد که استفاده از این تکنولوژی در مراکزی مانند گاز پارس جنوبی می بایست در اولیت های واحد تعمیر و نگهداری قرار گیرد. همچنین با توجه به بحران آب در کشور و در نظر گرفتن این نکته که نقش مبدل های حرارتی ، تنها محدود به صنعت نفت وگاز نمی شود، استفاده از این تکنولوژی در صنایع دیگر مانند صنایع هوا فضا و; نیز توصیه می گردد.