المبخّرات الهوائية

تعتمد وحدات السحب الطبيعي على الحمل الحر للهواء المحيط عبر مقاطع ألمنيوم مزعنفة، دون مراوح ولا تغذية كهربائية ولا أجزاء متحركة. أما وحدات السحب القسري فتضيف مراوح لرفع معامل انتقال الحرارة على جانب الهواء، فتتحقق الطاقة نفسها ببصمة أرضية أصغر أو عند درجة حرارة محيطة أدنى. ويناسب السحب الطبيعي عموماً الخدمة المتقطعة في المواقع التي تتوفّر فيها مساحة، بينما يناسب السحب القسري التدفق المستمر العالي أو البصمة المحدودة أو المناخات الباردة. ويُراجَع الاختيار مقابل معدل التدفق ودرجة حرارة التصميم المحيطة ودورة التشغيل.

يبدأ تحديد المقاس من تدفق الغاز المطلوب بوحدة Nm³/h، والوسيط (LIN أو LOX أو LAR أو CO₂ أو LNG أو LPG)، وضغط الدخول، ودرجة حرارة المخرج المطلوبة، ودرجة حرارة التصميم المحيطة في الموقع. وتهم دورة التشغيل بقدر ما تهم ذروة التدفق: فأثناء التشغيل المستمر يتراكم الجليد على سطح الزعانف ويقلّل انتقال الحرارة الفعّال، ولذلك يُطبَّق معامل تخفيض على التصنيف عند السطح النظيف. كما تؤثر الرطوبة النسبية والتعرّض للرياح والتباعد بين الوحدات في الطاقة القابلة للتحقيق. وتُحدَّد مقاسات المبخّرات من هذه القيم الخاصة بالمشروع لا من رقم كتالوجي اسمي.

مبدأ انتقال الحرارة واحد، لكن الوحدة تُهيّأ لوسيط واحد محدد. فضغط التصميم واختيار المواد ومتطلبات النظافة وتفاصيل الوصلات تختلف بين الخدمات، وتتطلب خدمة الأكسجين على وجه الخصوص تنظيفاً لخدمة الأكسجين وتوافقاً في المواد لا يُطبَّق على وحدات النيتروجين أو LPG. وحيث يتعامل الموقع مع عدة وسائط، يكون الترتيب المعتاد هو وحدات منفصلة مخصّصة لكل وسيط.

تنخفض السعة مع انخفاض درجة الحرارة المحيطة، لأن الطاقة تعتمد على فرق الحرارة بين الهواء وسائل العملية. ويضيف الصقيع والجليد على الزعانف مقاومة حرارية ويخفض المخرجات أكثر، وتسرّع الرطوبة النسبية العالية ذلك التراكم. وتُعالَج تطبيقات المناخ البارد باختيار درجة حرارة تصميم محيطة أدنى، أو زيادة سطح انتقال الحرارة، أو إضافة سحب قسري، أو ترتيب مجموعات عاملة واحتياطية مع فترات تحويل وإذابة.

المجموعة الموصولة بمشعّب هي مبخّران أو أكثر متصلان عبر ترتيب تحويل بحيث تكون إحدى المجموعتين في الخدمة بينما تخضع الأخرى للإذابة. وتكون مطلوبة حيث تكون دورة التشغيل مستمرة، أو طويلة بما يكفي لأن يخفض التجمّد المخرجات دون التدفق المطلوب قبل انتهاء الطلب. ويمكن أن يكون التحويل زمنياً أو مستنداً إلى درجة حرارة الغاز عند المخرج. ويُشتق عدد الوحدات وفاصل التحويل من معدل التدفق ودرجة حرارة التصميم المحيطة والرطوبة.

يمكن للمبخّرات الهوائية خدمة الطلب المستمر، لكن ليس كوحدة مفردة تعمل بلا توقف، لأن التجمّد يضع حداً عملياً لزمن التشغيل. وتُغطّى الخدمة المستمرة عادةً بمجموعات عاملة واحتياطية مع دورات إذابة، أو بوحدات سحب قسري حيث تكون مساحة الأرض محدودة. وحيث يكون التدفق مرتفعاً جداً أو الظروف المحيطة غير مواتية، قد يكون التبخير بحمّام الماء أو بالبخار هو التقنية الأنسب، وتُجرى تلك المقارنة حالة بحالة.

يُوصل المبخّر بخط سحب السائل من خزان التخزين، عادةً عبر أنابيب معزولة بالتفريغ أو معزولة بطريقة أخرى للحد من الاكتساب الحراري والتدفق ثنائي الطور. ويراعي تحديد مقاس الخط معدل التدفق التصميمي وفقد الضغط المسموح به، مع ترتيب تجهيزات العزل والتنفيس وفق كود الأنابيب المعمول به. وفي الاتجاه اللاحق، من المعتاد وجود منظّم ضغط أو دائرة بناء ضغط ومراقبة لدرجة حرارة المخرج. ويتبع الترتيب الدقيق مخطط P&ID المتفق عليه للمنشأة.