כיצד לעצב מקררי אוויר ימיים ומים

קבע את דרישות הקירור
חישוב עומס חום: חשב את כמות החום שצריך להסיר. זה דורש ידע על מקורות החום כמו מנועים, גנרטורים או ציוד אחר שהקרר יגיש.

מפרטי טמפרטורה: קבע את טמפרטורות הכניסה והיציאה הרצויות של האוויר והמים. הפרש הטמפרטורה בין מדיום הקירור (אוויר או מים) לבין הנוזל המקורר הוא גורם מכריע בתהליך העברת החום. עבור מקררי אוויר ימיים, טמפרטורת כניסת האוויר הטיפוסית יכולה לנוע בין 20 - 30, תלוי במיקום ובתנאי מזג האוויר. טמפרטורת השקע של הנוזל המקורר (למשל, נוזל קירור במנוע) עשויה להיות מתוכננת להיות בסביבות 40 - 50.

בחר את מדיום הקירור ואת קצב הזרימה שלו
אוויר לעומת מים: קחו בחשבון את היתרונות והחסרונות של השימוש באוויר או במים כאמצעי הקירור. מקררי אוויר הם בדרך כלל פשוטים ואמינים יותר מבחינת הימנעות מבעיות כמו דליפות, אך יתכן שיש להם מקדם העברת חום נמוך יותר בהשוואה למקררי מים. מקררי מים יכולים לספק קירור יעיל יותר אך דורשים רכיבים נוספים כמו משאבות ועשויים להיות מועדים יותר לקורוזיה ודליפה.
קביעת קצב זרימה: בהתבסס על עומס החום ותכונות המדיום הקירור, חשב את קצב הזרימה הנדרש.

עיצוב מחליף חום
בחירת סוג: ישנם סוגים שונים של מחליפי חום כמו מעטפת - וצינור, צלחת - סוג וסנפיר מחליפי חום. עבור מקררי אוויר ומים ימיים משתמשים בדרך כלל במחליפי חום צינורות. הסנפירים על הצינורות מגדילים את שטח הפנים הזמין להעברת חום, ומשפרים את היעילות של הקירור.
עיצוב צינור וסנפיר:
חומר צינור: בחר חומר המתאים לסביבה הימית ויכול לעמוד בטמפרטורה ולחץ של הנוזלים. סגסוגות ניקל משמשות לרוב בגלל התנגדות הקורוזיה הטובה שלהם במי ים ומוליכות תרמית גבוהה.
חומר סנפיר וגיאומטריה: סנפירי אלומיניום הם בחירה פופולרית בגלל תכונות העברת החום הקלות והטובות שלהם. יש לייעל את הגיאומטריה של סנפיר, כולל גובה הסנפיר, עובי והמרווח, כדי למקסם את העברת החום תוך צמצום ירידת הלחץ. המגרש הסנפיר (המרחק בין סנפירים סמוכים) יכול לנוע בין 2 - 5 מ"מ, תלוי ביישום.
סידור צינור: ניתן לסדר צינורות בתבנית קו או בתבנית קו. סידורים מפוארים בדרך כלל מספקים העברת חום טובה יותר אך עשויים להיות בעלי ירידה בלחץ גבוה יותר. קוטר הצינור הוא גם פרמטר חשוב ויכול לנוע בין 10 - 30 מ"מ, תלוי בקצב הזרימה ולדרישות הלחץ.
 

קחו בחשבון את הסביבה הימית
הגנת קורוזיה: מכיוון שסביבות ימיות מאכלות מאוד, יש להגן על הקירור מפני קורוזיה. זה יכול להיות כרוך בשימוש בחומרים עמידים בפני קורוזיה, ציפויים כמו ציפויים מבוססי אפוקסי או אבץ ונהלי תחזוקה מתאימים. ניתן להתקין אנודות הקרבה גם כדי להגן על מחליף החום מפני קורוזיה גלוונית.
עמידות בפני רטט וזעזוע: יש לתכנן את הקירור לעמוד בתנודות ובזעזועים המתרחשים במהלך פעולת הכלי הימי. זה עשוי לדרוש שימוש בהרכבים גמישים, בולמי זעזועים ומבנים מחוזקים כדי למנוע נזק לקירור ולרכיביה.

ירידת לחץ ובחירת מאוורר/משאבה
חישוב ירידת לחץ: חשב את ירידת הלחץ על פני מחליף החום הן לצדדי האוויר והן למים. ירידת הלחץ משפיעה על ביצועי המאוורר (למערכות מקוררות אוויר) או על המשאבה (למערכות מקוררות מים). ירידת לחץ מוגזמת יכולה להוביל להפחתת קצב הזרימה וקירור לא יעיל. ניתן להעריך את ירידת הלחץ באמצעות מתאם אמפירי או הדמיות דינמיקת נוזלים חישובית (CFD).

מערכת בקרה ומעקב
בקרת טמפרטורה: התקן חיישני טמפרטורה כדי לפקח על טמפרטורות הכניסה והיציאה של האוויר והמים. מערכת בקרה יכולה להתאים את קצב הזרימה של מדיום הקירור (על ידי שינוי מהירות המאוורר או המשאבה) או הפעלת רכיבים אחרים לשמירה על טמפרטורת הקירור הרצויה.
ניטור לחץ: ניתן להשתמש בחיישני לחץ כדי לפקח על ירידת הלחץ על פני מחליף החום. אם ירידת הלחץ עולה על גבול מסוים, היא יכולה לעורר אזעקה או לנקוט בפעולות מתקנות כמו ניקוי מחליף החום או לבדוק אם יש חסימות.