الفهرس 
Introduction
Fouling curves for PFOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 118 |  |  |
| | | from | 118 | | |
Abstract
هذا البحث يتعلق بدراسة الترسبات علي أسطح إنتقال الحرارة بهدف دراسة تاثير درجة حرارة السطح على هذه الترسبات. وتلك الترسبات تزداد بصورة مستمرة مع التشغيل وبالتالي المقاومة الحرارية لها تزداد أيضاً وعلى هذا فان الطاقة المفقودة نتيجة ذلك تزداد مع الوقت، وهذة المشكلة معروفة تماماً وموجودة فى كثير من الصناعات ومحطات توليد الطاقة ومحطات تحلية المياة وغيرها، لذلك فإنه لمواجهة متطلبات التشغيل يجب زيادة المساحة السطحية لتلك المعدات. وللتغلب على تأثير هذه الترسبات فى الصناعة فإنه يجب عمل تنظيف ميكانيكي مستمر أو غير مستمر لأسطح المبادلات الحرارية وفى بعض الحالات يمكن إستخدام التنظيف الكيمائي بإضافة بعض المواد الكيمائية الى سوائل التشغيل. وهذه الحلول يمكن أن تكون ناجحة أحيانا رغم أنها لا تمنع حدوث هذة الترسبات بصفة نهائية ولكنها تحد من تأثيرها.
من الناحية الإقتصادية فان الخسائر الناتجة عن تلك الترسبات عالية جدًا وتتمثل فى زيادة التكاليف الأولية لإنشاء وحدة إنتقال الحرارة والفقد فى الطاقة نتيجة النقص فى الكفاءة الحرارية وزيادة الفقد فى الضغط وكذلك تكاليف الصيانة وتشمل أعمال التنظيف وإضافة الكيماويات وموانع الترسيب وأيضا الفقد فى الإنتاج أثناء فترات الصيانة. والتكاليف الناتجة عن الفقد فى الطاقة فى عمليات إنتقال الحرارة ترتبط بنظم التنظيف بالإضافة إلى الكيماويات المستخدمة: ففى حالات التنظيف الميكانيكي فان الأموال المستخدمة فى نظم التنظيف تعتبر من الخسائر الناتجة عن هذه الظاهرة وللتغلب أو للحد من هذه الظاهرة فإنه يجب دراسة العوامل المؤثرة عليها. وصعوبة دراسة الترسيبات ترجع إلى إنه تؤثر عليها عوامل كثيرة وعديدة وعلى ذلك فانه لايمكن دراسة كل هذه العوامل المؤثرة في وقت واحد ولكن يمكن دراسة احد العوامل مع تثبيت باقى العوامل.
وأهم العوامل: درجة حرارة السطح- سرعة سريان المائع المستخدم - درجة حرارة المائع - نوع مادة سطح انتقال الحرارة – الشكل الهندسي لسطح انتقال الحرارة - كمية الحرارة – خواص المائع.
وأنواع الترسبات التى تحدث على أسطح إنتقال الحرارة عديدة وكثيرة أهمها: ترسيب الجزيئات العالقة فى السائل – ترسيب الأملاح الذائبة فى السائل – ترسيب المواد الكيمائية الذائبة فى السائل – الترسيب والنمو البيولوجى – الترسيب الناتج عن الصدأ . ولما كانت درجة حرارة السطح من أهم العوامل المؤثرة بشدة على جميع أنواع الترسبات وبصفة خاصة الترسيب الناتج عن المواد العالقة فى تلك السوائل، والترسيب الناتج عن الأملاح الذائبه بسائل السريان, وللقصور الشديد فى المراجع عن مدى تأثير درجة حرارة السطح على حدوث عملية الترسيب فأنه فى هذا البحث تم دراسة تأثير درجة حرارة السطح على كل من الترسبات التي تحدث نتيجة وجود جزيئات من طمي النيل فى مياة التبريد المستخدم على نطاق واسع فى المبادلات الحرارية المختلفة والموجود في كثير من الصناعات و كذلك الترسبات الناتجة عن الأملاح بمياة البحر الأحمر، ولهذا الغرض ولدراسة هذه الظاهرة عمليا فإنه قد تم بناء جهاز بمعمل الآلات الهيدروليكية – كلية الهندسة – جامعة المنصورة
والجهاز يتكون من: دورة مائع الاختبار المغلقة وتتكون من خزان سعته 100 لتر والذى يستخدم فى مراقبة منسوب مائع الاختبار والتعويض لكل من الماء والمواد العالقه للحفاظ على نسبة تركيز ثابته أثناء التجارب وكذلك يستخدم لتبريد مائع الاختبار بواسطة ملف تبريد مغمور فى الخزان والذى يعمل بدورة تبريد مفتوحة. ويتصل الخزان بمضخة مياه تغذي أنبوبة من مادة البيرسبكس الشفاف بقطر 5.6 سم ويوضع بداخلها عدد 3 سخان بقدرات مختلفة فى مركز الماسورة وكل سخان من السخانات بقطر1.2 سم بأطوال مختلفة الأول 30 سم والثاني 45 سم والثالث 65 سم, بعد مرور مائع الإختبار داخل الأنبوبة وفوق السخانات يكتسب الماء حرارة من كل سخان ثم يعود الى الخزان مرة أخرى لإزالة الحرارة التى إكتسبها من السخانات ولتبريده الى درجة حرارته الأصلية. ويتم قياس درجة حرارة السطح لكل سخان والذى يعتبر سطحه سطح انتقال الحرارة وكذلك درجات حرارة الماء عند الدخول والخروج من كل سخان بواسطة مسجل درجات حراره رقمى.
وقد تم استخدام هذا الجهاز لدراسة الترسبات الناتجة عن المواد العالقة وكذلك الترسبات الناتجة عن الأملاح الذائبة مع استبدال مائع الاختبار حيث تم استخدام مائع مكون من مياه مضاف اليها حبيبات من طمى النيل 45 ميكرومتر وبتركيز 1جم/لتر فى الحالة الاولى، وفى الحالة الثانية كان مائع الاختبار عبارة عن ماء مالح من مياة البحر الاحمر بتركيز 42 جرام/لتر
وتم عمل برنامج لحساب و تحليل النتائج ورسم المنحنيات التي توضح تأثير درجة حرارة السطح على المقاومة الحرارية نتيجة الترسبات. ومن هذا التحليل تم التوصل الى:
- المنحنى الذى يوضح العلاقة بين المقاومة الحرارية للترسبات مع الزمن هو من النوع التقاربى في حالة ترسيب الجزيئات العالقة في السائل أما في حالة الماء المالح فتكون العلاقة خطيه.
- الزمن الذي يمر دون تكون ترسبات يقترب من الصفر لزيادة تركيز مادة الترسيب فى المياه لكلا الحالتين .
- في حالة ترسيب الجزيئات العالقة كان شكل المنحنيات كأسنان المنشار. - في الساعات الأولى من بداية التشغيل يحدث بعض التحسن فى معامل انتقال الحرارة الكلى وتكون قيم المقاومة الحرارية نتيجة الترسبات سالبة وتفسير ذلك إنة عند بداية تكوين الترسبات تعمل على وجود سطح خشن وزيادة مساحة سطح انتقال الحرارة مما يزيد من قيمة الحرارة المنتقلة ويكون تأثير ذلك أكبر من تأثير الزيادة فى المقاومة الحرارية لطبقة الترسبات، بعد فترة من الزمن تبدأ قيمة المقاومة الحرارية فى الزيادة. - فى حالة الترسيب الناتج من المواد العالقة يزداد معدل الترسيب بانخفاض درجة حرارة السطح بينما فى حالة الترسيب الناتج عن الأملاح الذائبة يكون العكس حيث يزداد معدل الترسيب بزيادة درجة حرارة السطح. ومن هذة الدراسة ولتقليل عملية الترسيب وتحسين معاملات الآداء لأجهزة إنتقال الحرارة يجب الأخذ بالتوصيات الآتية:
- استخدام درجة حرارة سطح انتقال الحرارة عالية بقدر الإمكان في حالة التعامل مع مواد عالقه بسائل السريان أما في حالة الترسيب الناتج عن الأملاح الذائبه فى سائل السريان تكون درجة حرارة السطح منخفضة على قدر المستطاع.
- عند تصميم المبادلات الحرارية يجب الأخذ في الاعتبار قيمة المقاومة الحرارية للترسبات والتي تعتمد على ظروف التشغيل.
- للدراسات المستقبلية يوصى بدراسة تأثير درجة حرارة المائع ودرجة تركيز وأنواع مختلفة من العوالق وشكل ونوع سطح إنتقال الحرارة .