کویل مسی

کویل مسی چیست؟

کویل مسی یکی از مهم‌ترین تجهیزات انتقال حرارت در سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی و تأسیسات صنعتی است که از مجموعه‌ای از لوله‌های مسی بدون درز، معمولاً به شکل U، تشکیل می‌شود. این تجهیز با انتقال حرارت بین دو سیال بدون اختلاط آن‌ها، نقش مهمی در افزایش راندمان مبدل‌های حرارتی ایفا می‌کند و در تجهیزاتی برودتی و گرمایشی مدار بسته کاربرد گسترده‌ای دارد.

کویل‌های مسی به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالای مس، مقاومت مناسب در برابر خوردگی و قابلیت تحمل فشار، در ظرفیت‌های استاندارد 9 تا 200 فوت مربع و همچنین بصورت سفارشی تولید می‌شوند. اجزای اصلی این محصول شامل لوله‌های مسی، کلکتور، صفحات نگهدارنده، بافل، فلنج، درپوش و اتصالات آب‌بندی است.

کویل مسی در مدل‌های افقی و عمودی طراحی می‌شود و قطر، ضخامت و تعداد ردیف لوله‌های آن با توجه به ظرفیت حرارتی، فشار کاری، نوع سیال و شرایط بهره‌برداری تعیین می‌شود. انتخاب صحیح این پارامترها علاوه بر افزایش راندمان انتقال حرارت، موجب کاهش افت فشار، افزایش طول عمر تجهیز و کاهش هزینه‌های نگهداری خواهد شد.

ابعاد و اندازه کویل‌های مسی

گونه‌های مختلف کویل مسی عمودی موجود در بازار، در ابعاد و اندازه‌های زیر در دسترس می‌باشند:

• کویل مسی 15 فوت. (طول دقیق 90cm)
• 20 فوت. (طول مفید 122.5cm)
• 25 فوت. (با طول 136 سانتیمتر)
• کویل مسی 30 فوت. (طول مفید 115 سانتیمتر)
• 40 فوت. (دارای طول 128cm)
• کویل‌های از جنس مس 50 فوت. (طول مفید 110cm)
• کویل مسی 60 فوت. (دارای طول استاندارد 125 سانتی)
• 80 فوت. (در ازای 130 سانتیمتر)
• 100 فوت. (130cm طول)

تمامی ابعاد فوق با احتساب ضخامت 0.7 میلیمتری این تجهیزات، ذکر گردید. ضمناَ کلگی چدنی تعبیه‌شده در انتهای آنها با افزایش اندازه، بزرگتر در نظر گرفته میشود.

جدول مشخصات فنی انواع کویلهای مسی مورد استفاده در ساخت مبدلهای حرارتی در ادامه آورده شده است:

مزایای کویل مسی

• عملکرد رسانایی در مدلهای از جنس مسی، بیشتر از کویل‌های آلومینیومی است.
• دوام بالاتری در شرایط کار مشابه دارند.
• بلحاظ ذاتی، مقاومت کویل مسی در برابر اکسایش بسیار بهتر از کویل‌های آلومینیومی خواهد بود.
• احتمال شکستن در مدلهای آلومینیومی بسیار بیشتر است!
• در صورت مشاهده‌ هر گونه خرابی، فرآیند تعمیر مبدل مسی راحت‌تر خواهد بود.
• و البته مهمتر از همه اینکه حجم انتقال گرما در کویل‌های مسی، تقریباَ 2-2.5 برابر مدلهای از جنس آلومینیوم می‌باشد.
• راندمان/بازدهی کاری بسیار قابل توجه
• رسانایی بیشتر نسبت به متریال آلومینیوم
• به‌کارگیری در طیف گسترده‌ای از تجهیزات صنعتی
• دوام کارکردی بسیار بالا
• فشردگی مناسب
• حفظ کیفیت سیالی که درون کویل مسی در چرخش رفت و برگشتی قرار دارد.
• ایمنی بالا
• عدم اکسیده شدن
• قابلیت خمکاری به میزان موردنیاز
• عدم هرگونه نشتی از کویل مسی
• ارائه ضریب اطمینان قابل‌توجه
• امکان طراحی و تولید در ظرفیتها، ابعاد و ضخامتهای مختلف (بسته به نیازهای متنوع صنعتی)
• با عنایت به ماندگاری بالا، بسیار مقرون بصرفه هستند.
• درون پایپ‌های مبدل مسی، گازهای محافظت‌کننده‌ی N (نیتروژن) قرار داده شده است.
• جوشکاری دقیق و بدنه بدون درز
• درصد اتلاف حرارت پایین
• توزیع گرمای یکسان

معایب کویل‌های مسی

در کنار مزایای کم‌نظیر کویل مسی، به جهت رعایت انصاف بایستی به معایب محدود این محصولات نیز اشاره نماییم:

1. اگر چه کویل‌های مسی اکسیده نمیشوند، اما در هنگام بروز تغییرات شیمیایی سیال، ممکن است دچار خوردگی/و تجزیه درونی شوند. فلذا از ورود سیال‌هایی با ماهیت پایدار و غیرشیمیایی و با تی‌دی‌اس کمتر از 50ppm به درون اینگونه کویل‌ها مطمئن شوید.
2. قیمت آنها بیشتر از کویل‌های آلومینیومی است.
3. ایستادگی آنها در برابر برخی از عناصر شیمیایی پرغلظت، چندان مناسب نخواهد بود. (نظیر: هیدروژن سولفیدها!)

انواع کویل مسی

به لحاظ نوع ساختار و شکل، انواع کویل مسی را میتوان در دسته‌های زیر جای داد:

1. کویل مسی لوله ای: رایجترین مدل موجود در بازار است که به‌سبب سرعت انتقال حرارت و هدایت گرمایی بالا، از محبوبیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد.
2. کویل‌های مسی لوله مویین: مدلهای مختلف کویل مسی مویی یا موئین، از سایز دهانه بسیار کوچکی برخوردار بوده لذا این مدلها برای نصب در انواع سیستم‌های برودتی صنعتی و تجهیزات سردکننده‌ی آزمایشگاهی استفاده‌های گسترده‌ای دارند.
3. کویل‌های مسی شاخه ای: هدایت الکتریکی بالایی دارند و بدلیل ساختار شاخه‌ای در برابر ضربات وارده مقاومت مناسبتری را ارائه میدهند. عمدتاَ کارشناسان از مدلهای شاخه ای بعنوان بهداشتی ترین نوع کویل‌ها نام می‌برند.
4. کویل مسی کلافی: به‌لطف بهره‌گیری از مجراهای کلافی، این کویل‌ها دارای انعطاف پذیری ویژه و ابعاد جمع و جوری هستند و طول آنها معادل 17 الی  60 سانتیمتر و قطر آنها بین 4.1 الی 7.8 اینچ می باشد.

کویل مسی فین دار

صاحبان صنایع همواره بمنظور برآورده سازی اهدافی همچون:

• افزایش راندمان تبادل حرارت و
• بالاتر بردن سطح انتقال گرمای سیالات

به خرید کویل مسی فین دار روی می‌آورند. البته هنگام انتخاب حتماَ بایستی به 3 نکته‌ی مهم توجه داشته باشید:

1. مدلهای مختلف کویل فین دار مسی که در دستگاه‌هایی نظیر ایرکولرها و کولینگ تاورها مورد استفاده قرار میگیرند، بایستی دارای تراکم فین متناسب با ظرفیت هوادهی/خنکسازی دستگاه باشند.
2. چنانچه سختی آب ورودی به کویل‌های مسی فین دار بالا باشد، احتمالاَ شاهد انسداد لوله‌های این تجهیزات باشیم. به‌همین علت است که بسیاری از سیستم‌های کولینگ از دستگاه سختی‌گیر آب بهره می‌برند.
3. بهتر است در سیستم‌های مبتنی بر مکانیزم آب‌خنک از مدلهای فین‌دار استفاده نشود.

کاربردهای کویل‌های مسی

باتوجه به کارایی ویژه و کاربردهای گسترده انواع کویل مسی، این تجهیزات نظرات زیادی را در بازارهای صنعتی به خود جلب کرده‌اند. مهمترین کاربرد آنها عبارتند از:

• کمک به حرارت‌دهی و بروت‌دهی فضاها از طریق بکارگیری در سیستمهای تهویه مطبوع
• بکارگیری در برجهای خنک کننده مداربسته
• استفاده در انواع دستگاه هواساز، کولر گازی‌ها و فن کویل‌ها
• قابلیت استفاده در کندانسورها، داکت اسپلیت و چیلرهای صنعتی
• استفاده در ساخت منبع کویل دار در موتورخانه‌های انواع ساختمانهای تجاری، اداری و مسکونی
• کمک ویژه کویل مسی به فرآیندهای تبادل گرمایی هیتر اکسچنجرها.
• آبگرمکن‌های دیواری خانگی و آبگرمکن‌های پرظرفیت.

کاربرد کویل مسی در منبع کویلدار

مبدل حرارتی به کمک کویل‌های مسی، به بالا بردن دمای آب انواع منبع کویل دار موجود در موتورخانه‌ها کمک میکند. غالباَ سازندگان معتبر برای تسریع در فرآیند گرمسازی آب منبع کویلی، از کویل‌های مسی در 2 شکل یو شکل و ال (L) مانند بهره میگیرند تا میزان راندمان قابل توجه‌تر گردد. به طور کلی هر چقدر ظرفیت منبع کویل دار قرار گرفته در موتورخانه برای تأمین آبگرم ساختمان بیشتر باشد، از 1 یا چندین کویل مسی بهره گرفته میشود.

بسیاری از منابع کویلی به بویلرها متصل هستند لذا ضروری است کویل‌های مسی در برابر بخارات داغ، کاملاَ مقاوم بوده و هیچگونه خللی در عملکرد آنها بوجود نیاید. سایز لوله مسی مورد استفاده در هنگام طراحی و ساخت منبع کویل دار معمولا 3/4 و 5/8 اینچ می باشد و ضخامت آنها معمولاَ بین 0.7 تا 0.9 میلیمتر خواهد بود.

نصب کویل مسی در برج خنک کننده

کولینگ تاورهای مداربسته، از دیگر تجهیزاتی است که از کویل مسی بهره می‌برند. بدینگونه که آبهای پرحرارت ناشی از فرآیندهای صنعتی، وارد لوله‌های پره دار کویل مسی میگردند و در یک فرآیند بسته رفت و برگشتی جریان می‌یابند. از سوی دیگر فن‌ها، هوای خنک بیرونی را مکیده و به سمت لوله‌های داغ شده کویل مسی می‌دمند. در اثر برخورد مداوم هوای خنک به سطوح خارجی لوله‌های حاوی جریان آب، رفته رفته نوعی تبادل گرمایی رخ داده و آبها خنک میگردند.

به هر میزان که ظرفیت کویل مسی قرار گرفته در دستگاه بیشتر باشد، ظرفیت کلی و تناژ تبرید برج خنک کننده نیز افزایش می‌یابد. بسته به حجم دبی سیال ورودی و فشارهای عملیاتی سیستم کولینگ، نوع مبدل مسی قابل استفاده نیز متفاوت خواهد بود.

اگر چه که سایز و ضخامتهای لوله‌های مسی، بایستی بر اساس نوع و توان کارکردی بر انتخاب گردد. اما در مجموع بهره‌گیری از کویل‌های مسی متشکل از لوله‌هایی با سایز 4 تا 8 اینچ و ضخامتهای استانداردی نظیر 0.63 تا 0.81 میلیمتر بسیار رایج می‌باشد. نهایتاَ کلکتورهای از جنس مس یا گالوانیزه نیز به این کویل‌ها وصل میشوند.

استفاده کویل مسی در هواساز

در رابطه با بکارگیری انواع کویل مسی در دستگاه‌های هواساز صنعتی، توجه به نکات زیر کمک‌کننده خواهد بود:

1. لوله‌های مسی مناسب برای تشکیل کویل‌های تعبیه شده در دستگاه هواساز صنعتی، غالباَ از سایزهایی نظیر: 1.2، 3.8 و 5.8 اینچ ساخته میشوند.
2. ضخامت لوله‌های مسی در این کویل‌ها از 0.38 تا 0.81 میلیمتر در نظر گرفته میشود.
3. بکارگیری کویل مسی در سیستمهای هواساز، با هر دو هدف عملیات گرمایش یا سرمایش صورت میپذیرد.
4. باتوجه به کارکرد و ظرفیت هوادهی، معمولاَ از کویل مسی فین‌دار استفاده میشود. (میزان فین‌های بکاررفته نیز باید بر اساس حجم کارکرد دستگاه، مورد توجه قرار گیرد)

قیمت کویل مسی

بمنظور انجام فرآیند تعیین قیمت انواع کویل‌های حرارتی، توجه به پارامترهای مختلفی الزامی می‌باشد. در همین زمینه ذیلاَ از عوامل موثر بر تعیین قیمت کویل‌های مسی نام برده‌ایم:

• ضخامت، متراژ و قطر لوله‌های مسی مورد استفاده در ساخت کویل
• جنس لوله های مورد استفاده در ساخت کویل. (مشخصاَ قیمت کویل مسی باتوجه به نوسانات متعدد هزینه جهانی خرید مس و کارایی هرچه بیشتر آنها، بیشتر از مدلهای آلومینیومی خواهد بود. البته هزینه ساخت کمتری نسبت به کویل‌های استیل دارند)
• تعداد ردیف لوله‌های بکار رفته
• میزان استفاده از مس مرغوب در این تجهیزات
• ظرفیت گرمایی که می بایست در واحد زمان منتقل شود. (بعنوان یکی از موثرترین عوامل قیمتگذاری)
• وزن کلی این تجهیزات
• کیفیت ساخت و میزان اعتبار برند سازنده
• کلاس فشاری کویل از جنس مس
• حالت تولید تک‌کویل یا 2کویل
• فین دار بودن یا نبودن
• نوع و جنس فین. (آلومینیومی یا مسی؛ در قالب مدلهای بلو فین و گلد فین‌ها)
• تناسب کارکردی با سختی کل سیال
• نوع مداربندی کامل یا نیمه
• تیپ قرارگیری لوله‌ها بصورت لوزی‌مانند و البته مثلثی
• بسته‌بندی با یا بدون قرقره
• اختلاف دمای آب ورودی و آب خروجی از کویل‌های مسی.

در مجموع باتوجه به عوامل فوق، به‌جهت کسب آگاهی از قیمت بروز کویل‌های مسی میتوانید با مشاوران فنی گروه صنعتی ناب زیست ارتباط برقرار نمایید.

نحوه تولید کویل‌های مسی

تولید کویل مسی با انتخاب لوله‌های مسی بدون درز و باکیفیت در سایز و ضخامت مورد نیاز آغاز می‌شود. پس از خم‌کاری دقیق لوله‌ها به شکل U، آن‌ها به کلکتورها متصل شده و مجموعه کویل با استفاده از تجهیزات تخصصی مونتاژ و جوشکاری می‌شود.

در ادامه، شاسی و صفحات نگهدارنده از فولاد با پوشش ضدخوردگی ساخته شده و قطعات پس از مونتاژ تحت کنترل ابعادی و کیفی قرار می‌گیرند. سپس کویل برای اطمینان از استحکام و آب‌بندی کامل، تحت تست هیدرواستاتیک یا تست فشار با گاز نیتروژن قرار می‌گیرد تا هرگونه نشتی احتمالی شناسایی شود.

در صورت نیاز، قطعات فولادی با پوشش رنگ اپوکسی محافظت شده و پس از تمیزکاری نهایی، کویل مسی آماده بسته‌بندی و ارسال خواهد شد. رعایت استانداردهای تولید و انجام آزمون‌های کنترل کیفیت، نقش مهمی در افزایش راندمان، طول عمر و قابلیت اطمینان این تجهیزات دارد.

استانداردهای ساخت کویل مسی

کیفیت و طول عمر کویل مسی تا حد زیادی به استانداردهای مورد استفاده در فرآیند طراحی و تولید آن وابسته است. استفاده از لوله‌های مسی مطابق استانداردهای معتبر بین‌المللی، مقاومت بیشتر در برابر فشار، انتقال حرارت بهتر و کاهش احتمال نشتی را به همراه دارد.

مهم‌ترین استانداردهای مورد استفاده در ساخت کویل‌های مسی عبارتند از:

• ASTM B75 برای لوله‌های مسی بدون درز مورد استفاده در مبدل‌های حرارتی
• ASTM B280 برای لوله‌های مسی سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع
• ASME Section VIII برای طراحی تجهیزات تحت فشار
• TEMA به عنوان مرجع طراحی مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله
• EN 12735 برای لوله‌های مسی مورد استفاده در تجهیزات سرمایشی و گرمایشی

رعایت این استانداردها موجب افزایش راندمان انتقال حرارت، کاهش افت فشار، افزایش ایمنی و طول عمر بیشتر کویل مسی خواهد شد. هنگام خرید، بهتر است از سازنده درباره نوع آلیاژ، استاندارد ساخت و فشار تست هیدرواستاتیک محصول سؤال شود.

رایج‌ترین خرابی‌های کویل مسی

اگرچه کویل مسی از دوام بالایی برخوردار است، اما در صورت طراحی نامناسب یا نگهداری غیراصولی ممکن است دچار ایراد شود. آشنایی با این مشکلات باعث افزایش عمر مفید تجهیز و کاهش هزینه‌های تعمیرات خواهد شد.

رایج‌ترین خرابی‌های کویل مسی عبارتند از:

• رسوب‌گذاری داخلی: سختی بالای آب باعث تشکیل رسوبات آهکی شده و راندمان انتقال حرارت را کاهش می‌دهد.
• خوردگی موضعی (Pitting): وجود کلرید، اسیدی بودن آب یا کیفیت نامناسب سیال می‌تواند موجب ایجاد سوراخ‌های ریز روی لوله‌های مسی شود.
• نشتی در محل اتصالات: جوشکاری غیراستاندارد یا لرزش مداوم سیستم ممکن است باعث نشتی در کلکتورها و اتصالات شود.
• ترک ناشی از تنش حرارتی: تغییرات شدید دما و انبساط و انقباض مکرر، احتمال ایجاد ترک در لوله‌ها را افزایش می‌دهد.
• کاهش راندمان حرارتی: تجمع رسوب، ورود هوا به مدار یا کاهش دبی سیال از مهم‌ترین دلایل افت عملکرد کویل مسی هستند.

استفاده از آب با کیفیت مناسب، شستشوی دوره‌ای، هواگیری صحیح و سرویس منظم، مهم‌ترین راهکارهای افزایش عمر کویل مسی محسوب می‌شوند.

تفاوت ضخامت‌های 0.7، 0.9 و 1.24 میلی‌متر در کویل مسی

یکی از مهم‌ترین عوامل در انتخاب کویل مسی، ضخامت لوله‌های آن است. انتخاب ضخامت مناسب علاوه بر افزایش طول عمر، تأثیر مستقیمی بر تحمل فشار، ایمنی و قیمت نهایی محصول دارد.

ضخامت 0.7 میلی‌متر بیشتر برای سیستم‌های گرمایشی با فشار کاری پایین و منابع کویل‌دار معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدل وزن کمتر و قیمت اقتصادی‌تری دارد.

ضخامت 0.9 میلی‌متر انتخاب مناسبی برای موتورخانه‌های پرتردد، ساختمان‌های بزرگ و سیستم‌هایی است که فشار و دمای کاری بالاتری دارند. این ضخامت تعادل مناسبی بین استحکام، راندمان و هزینه ایجاد می‌کند.

ضخامت 1.24 میلی‌متر برای شرایط کاری سنگین، فشارهای بالا، بخار و کاربردهای صنعتی طراحی شده است. این نوع کویل مسی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی، ضربه و تنش‌های مکانیکی داشته و طول عمر بالاتری نسبت به مدل‌های نازک‌تر ارائه می‌دهد.

به طور کلی، انتخاب ضخامت کویل مسی مناسب باید بر اساس فشار کاری، نوع سیال، دمای عملکرد، ظرفیت حرارتی و شرایط بهره‌برداری انجام شود و صرفاً انتخاب ضخامت بیشتر، همیشه بهترین گزینه نخواهد بود. استفاده از کویلی که متناسب با شرایط پروژه طراحی شده باشد، موجب افزایش راندمان و کاهش هزینه‌های نگهداری در بلندمدت خواهد شد.