دانلود مقاله گرم کردن آب با استفاده از روش های خورشیدی غیرفعال

تقریباً همه ی ما در زندگی روزمره به آب گرم شده توسط انرژی خورشیدی بر خورده ایم.

تا به حال چند بار شیلنگ آب را باز کرده اید و با آب بسیار داغ درون آن مواجه شده اید؟

خورشید بدون توجه به تمایل شما آب درون شیلنگ را گرم می کند.

سیستم های گرمکن آب خورشیدی غیر فعال از قدیمی ترین و رایج ترین انواع موجود در بازار می باشند.

هم اکنون تعداد بسیار زیادی از این سیستم ها بر سقف منازل نصب شده اند.

مدل های امروزی سیستم های خورشیدی غیر فعال تفاوت زیادی با مدل های اولیه خود ندارند.

همه ی آنها دارای مخازن نگهداری آب هستند که در یک قوطی قرار داده می شوند.

یک سمت این قوطی با شیشه پوشانده شده و رو به جنوب قرار داده می شود.

این سیستم ها هیچگونه قطعه متحرکی نداشته و چیزی در آنها وجود ندارد که در اثر گذشت زمان خراب شود.

علاوه بر این، نیاز به هیچگونه سوختی ندارند و آلودگی ایجاد نمی کنند.

سیستم های خورشیدی غیر فعال امروزه به نام های مختلفی در بازار وجود دارند: PSWH و ICS.

PSWH های امروزی معمولاً دارای مخازن 40 گالنی هستند که یک سمت قاب بیرونی آنها با شیشه پوشانده شده است.

این مخازن با رنگ های سیاه مقاوم در برابر دماهای بالا پوشانده می شوند.

قاب بیرونی نیز برای جلوگیری از اتلاف انرژی عایق کاری می گردد که البته کیفیت عایق کاری بستگی به شرایط آب و هوایی محل استقرار سیستم دارد.

اندازه ی قاب بیرونی باید برای قرار دادن مخزن کفایت کند و به اندازه ای نیز بزرگ باشد که بهره خورشیدی مناسبی دریافت کند.

میزان متوسط معادل یک فوت مربع (1/0 متر مربع) سطح شیشه بیرونی برای هر 2 گالن آب درون مخزن است و برای یک مخزن چهل گالنی می توان از شیشه های دو جداره ی (76* 34) درهای گلخانه ها استفاده نمود.

گرمکنهای خورشیدی دارای یک ورودی و خروجی برای جریان آب هستند.

ورودی آب سرد توسط یک تکه لوله پلاستیکی در درون مخزن به قسمتهای پایینی آن هدایت می شود تا آب سرد در موقعیت صحیح وارد مخزن به قسمتهای پایینی آن هدایت می شود تا آب سرد در موقعیت صحیح وارد مخزن گردد.

خروجی آب گرم نیز آب را از سطوح بالایی مخزن که دارای آب گرم تر است، برمی دارد.

توجه داشته باشید که یک مخزن 40 گالنی پر از آب بیش از 350 پاوند (حدود 170 کیلوگرم) وزن دارد و زمانی که وزن قاب بیرونی و شیشه ها را هم به آن اضافه کنیم متوجه می شویم که بهترین مکان برای نصب این سیستمها روی زمین است.

مکانی که برای استقرار این سیستمها در نظر می گیرید بایددر بین ساعات 9 صبح تا 4 عصر (حداقل) در زیر تابش آفتاب باشد.

اگر کلکتور (قاب) را بر بام ساختمان نصب می کنید، باید تدابیر لازم را برای فونداسیون آن نیز در نظر بگیرید.

در این گونه سیستمها باید از حداقل طول لوله کشی استفاده نمود تا از خطر یخ زدگی در زمستان کاسته شود.

البته مخازن 40 گالنی به ندرت دچار یخ زدگی می شوند ولی یخ زدگی این لوله ها بسیار محتمل است.

تمام لوله هایی که در فضای باز قرار دارند باید به خوبی عایق کاری شوند.

برای اتصال این سیستم به موتورخانه منازل باید آب سرد ورودی ساختمان را ابتدا به سیستم خورشیدی متصل کرد و سپس خروجی آن گرم آن را به ورودی آب منبع دو جداره (یا مبدل حرارتی موجود در موتورخانه) وصل نمود.

تا زمانی که دمای آب خروجی از سیستم خورشیدی بیشتر از دمانی تنظیم ترموستات دیگ باشد، موتورخانه به کار نمی افتد و تنها زمانی که دمای آب خروجی از سیستم خورشیدی به زیر نقطه تنظیم ترموستات برسد، دیگ و مشعل به کار می افتند و میزان اختلاف دما را جبران می کنند.

دمای آب خروجی از سیستم خورشیدی به عوامل متعددی وابسته است؛ مقدار تابش خورشید، دمای هوای محیط، کیفیت عایق کاری، دمای آب تغذیه و میزان تقاضا (دیماند) برای آب گرم، بر دمای آب خروجی از سیستم مؤثرند.

در شرایط آب و هوایی معمول و عدم مصرف آب گرم تا ساعت 5 عصر، دمای آب خروجی سیستم خورشیدی به بالای F 180 (C82) می رسد.

برای استفاده بهینه از آب گرم خورشیدی با هدف صرفه جویی در انرژی باید برنامه زمانی خاصی برای مصرف آب تنظیم نمودو فرضاً شستشوی البسه و استحمام را عصرها انجام داد.

نتیجه: کشور ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی ویژه اش، بهره بسیاری از نور خورشید می برد و تعداد روزهای تمام آفتابی در سال (در اکثر شهرها) بسیار بالاست.

بنابراین منطقی به نظر می رسد که از هم اکنون برنامه ریزی های لازم برای استفاده از این انرژی پاک و لایزال خداوندی که به رایگان در اختیار ماست را در دستور کار خود بگنجانیم.

تعمیر و نگهداری مبدل های حرارتی: امروزه هیچ کارخانه یا مجتمع صنعتی را نمی توان یافت که در چرخه های تولید و عملیات خود فاقد مبدل های حرارتی باشد.

هر کجا نیاز به تبخیر، تقطیر و سرد یا گرم کردن سیالات باشد مبدل حرارتی به عنوان دستگاهی کارآمد مورد استفاده قرار می گیرد.

در یک مجتمع عظیم صنعتی نظیر پالایشگاه نفت جهت تصفیه، تفکیک و بهینه سازی فرآورده های نفتی، این مواد به طور دائم و در مبدل های حرارتی، کوره ها و چیلرهای صنعتی در حال سرد شدن، گرم شدن، تبخیر یا تقطیر می باشند و با توجه به اهمیت اقتصادی این مجتمع های صنعتی، پر واضح است که حصول اطمینان از سلامت و بی عیب بودن مبدل های حرارتی برای مدیران صنایع بسیار مهم و حیاتی است.

از این رو در این مقاله سعی داریم تا خوانندگان را با جزئیات تعمیرات مبدل ها آشنا کنیم که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: جوشکاری ترک های موجود در جوش درزهای داخلی و خارجی پوسته و نازل های مربوطه- تعمیر و پر کردن نقاط خورده و ساییده شده در چانلها، سرپوش چانلها، سرپوش سرهای شناور و سرپوش پوسته به وسیله جوشکاری- جوشکاری و تراش محل نشستن لایی ها- ساختن صفحه تیوب جدید و سوراخکاری آن، تعویض جزئی یا کلی تیوبها- تعمیر و تعویض بافلها، میله های رابط، لوله های فاصله دهنده یا آندها- تغییر و اصلاح در برخی از مشخصات و اندازه های قطعات مانند تغییر قطر تیوبها و در نتیجه تغییر صفحات تیوب و بافلها- پلاگ (مسدود) کردن تیوبها- شستشو و تمیزکاری مبدلها و در نهایت روشهای مختلف تست مبدل های حرارتی.

آماده سازی قبل از باز کردن قطعات قبل از هرگونه اقدام در جهت پیاده کردن اجزاء دستگاه از جمله مبدل حرارتی باید اقدامات زیر توسط مسئولین مربوطه انجام گیرند: اگر قرار است قسمتهای دیگر واحد صنعتی به کار خود ادامه دهند باید دستگاه را بای پس (By-Pass) کرد؛ محتویات ظروف، خالی و اگر آغشته به مواد نفتی و آتش زا هستند به وسیله بخار شستشو و بیرون فرستاده شوند.

دستگاه مورد تعمیر را باید به وسیله ی صفحات مسدودکننده از بقیه دستگاهها و سرویسهای لوله کشی جدا کرد.

اگر احتمال وجود گاز در دستگاه می رود باید دستگاه، تست گاز شود.

بیرون آوردن دسته تیوب ها: دسته تیوب را معمولاً به وسیله کشیدن آن از طرف صفحه تیوب ساکن یا به وسیله ی فشار دادن از طرف صفحه تیوب شناور یا ترکیبی از این دو روش از پوسته ی مبدل حرارتی بیرون می کشند .

معمولاً در صفحه تیوب ثابت مبدل های حرارتی 2 عدد سوراخ رزوه دار برای نصب حلقه ی فولای پیچ شونده در آن جهت بیرون کشیدن دسته تیوب از پوسته تعبیه شده است.

پس از پیچاندن و نصب این حلقه ها در سوراخ های رزوه دار قلابهای وسیله ای که باید دسته تیوب را بیرون بکشد در آنها انداخته و شروع به بیرون کشیدن دسته تیوب از داخل پوسته می کنیم.

وقتی دسته تیوب به اندازه کافی بیرون کشیده شد، برای نگهداری وزن آن و افقی نگه داشتن دسته تیوب از جرثقیل استفاده می شود.

به هنگام بیرون کشیدن و حمل و جابه جایی دسته تیوبها باید جهت جلوگیری از صدمه دیدن تیوبها یا بافلها نهایت دقت را به عمل آورد.

تمیز کردن مبدل های حرارتی در مبدل های حرارتی با گذشت زمان و پس از مدتی کارکرد لایه های نازک رسوب سطوح انتقال حرارت را می پوشانند و با ایجاد یک مقاومت حرارتی راندمان و میزان انتقال حرارت در مبدل را کاهش می دهند.

آب های سخت و برخی از نمک های محلول در آب با افزایش درجه حرارت رسوب تشکیل می دهند.

سیالات آلی (مانند مواد نفتی) در درجه حرارت های بالا تجزیه شده و یک ماده سخت نظیر ذغال کک به وجود می آورند.

امروزه روش های مختلفی زیر برای تمیز کردن مبدل ها وجود دارند.

شستشوی شیمیایی در چند سال اخیر قدم های بزرگی برای تمیز کردن مبدل های حرارتی با مواد شیمیایی مختلف برداشته شده که روش باصرفه ای نیز می باشد.

در این روش رسوبات مختلف به وسیله ی مواد مناسب شستشو و بیرون رانده می شوند.

ترکیبات و مقدار محلول های شیمیایی مختلف و زمان شستشو با توجهبه نوع رسوبات و جنس تیوبها تعیین می گردند.

از جمله مواد شیمیایی و محلول هایی که برای شستشوی مبدلها به کار می روند می توان به انواع بازدارنده های شیمیایی و مواد رسوب اشاره کرد.

شستشو با جت آبی یکی از روش های تمیزکاری و شستشوی سطوح داخلی و خارجی تیوبهای مبدل های حرارتی است.

امروزه سیستم های پیشرفته کامپیوتری برای این نوع شستشو طراحی و ساخته شده اند.

تکنیسین، تعمیرات گام (فاصله مرکز تا مرکز دو تیوب مجاور هم) و چگونگی آرایش تیوبها برای کامپیوتر تعریف می کند و روبات به طور کاملاً خودکار نازل واترجت را به ترتیب و با زمان کافی مقابل تک تک تیوبها قرار می دهد و تمامی تیوبها تمیز می شوند شن پاشی از این روش به ندرت برای تمیز کردن دسته تیوبها استفاده می شود، زیرا امکان صدمه دیدن تیوبها وجود دارد، اما در مورد قسمتها و اجزاء دیگر مانند چانل، سرپوشها و پوسته مبدل روش بسیار مناسبی است.

از این روش به ندرت برای تمیز کردن دسته تیوبها استفاده می شود، زیرا امکان صدمه دیدن تیوبها وجود دارد، اما در مورد قسمتها و اجزاء دیگر مانند چانل، سرپوشها و پوسته مبدل روش بسیار مناسبی است.

مته زدن یا دریلینگ دریلینگ روش مؤثری برای باز کردن تیوبهای مسدود شده یا خارج کردن رسوبات سخت از داخل تیوبها است.

مته ضمن چرخیدن در داخل تیوب رسوبات را می تراشد (شکل 3) و در برخی از انواع آن آب پرفشار نیز از وسط مته بیرون می زند و مواد زائد را به خارج می راند.

همچنین با بستن برسهای مخصوص به این ابزار می توان عملیات تمیزکاری را نیز انجام داد.

سیرکولاسیون سیال داغ در صورت عبور دادن نفت داغ با سرعت زیاد می توان لجن و برخی از رسوبات را از تیوبها خارج نمود.

آب داغ نیز قادر است برخی از رسوبات نمک دار را در خود حل و سطوح انتقال حرارت را تمیز کند.

میله یا سیخ کردن در این روش به وسیله داخل کردن یک میل گرد متناسب با قطر تیوب به داخل آن می توان عمل تمیزکاری را انجام داد.

تمیز کردن به وسیله بخار جهت تمیز کردن رسوبات سخت هیدرولیکی (مانند مواد نفتی) از این روش استفاده می شود؛ بدین ترتیب که دسته تیوب را در محلی مطمئن و ایمن قرار داده و با وسیله ی مناسبی مانند چادر برزنتی یا ورق یا هر وسیله ی دیگر آن را پوشانده و لوله ی بخار را در آن محل باز می کنند تا دسته تیوب برای چندین ساعت در میان بخار قرار گیرد و گرم شود.

در نتیجه ی این عمل رسوبات سخت نرم شده و سپس به وسیله جت بخار از داخل و خارج تیوبها خارج می گردند.

شکل 2: شستشوی سطوح خارجی مبدل و دسته تیوبها با جت آب هوای فشرده از این روش برای خارج کردن نهایی رسوبات و مواد زائد یا آبهای اضافی باقیمانده از روشهای دیگر استفاده می شود.

بازرسی فنی مبدل های حرارتی وقتی که دسته تیوب از پوسته خارج شد و مطابق روش های ذکر شده کاملاً از رسوبات و کثافات تمیز گردید و همچنین سایر قطعات مبدل مانند پانل و سرپوشها و داخل پوسته نیز تمیز و شن پاشی شدند، قسمت های مختلف مبدل به وسیله ی بازرسان فنی بازرسی می شوند و تمام قطعات تمیز شده از نظر خوردگی، سائیدگی، آبله ای بودن (Pitting)، ترک در بدنه ی پوسته یا در جوش درزهای داخل و خارج نازل های پوسته، معیوب بودن، ضخامت تیوبها و لق بودن آنها – بیرون آوردن تعدادی از تیوبها جهت بازرسی، بررسی وضعیت محل نشستن لائی ها و ...

مورد مطالعه و بررسی های دقیق قرار گرفته و در نهایت دستور تعمیر جزئی یا کلی و یا تعویض