مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی از تجهیزات مهم و حیاتی در سیستم‌های مختلف از جمله موتورخانه‌ها است. این تجهیزات به‌منظور انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر در یک فرایند معین به کار می‌رود. در سیستم موتورخانه، مبدل حرارتی برای انتقال حرارت از گازهای دودی یا سیالات گرمایی تولید شده در داخل موتور به سیال خنک‌کننده‌ای مانند آب یا روغن کاربرد دارد.

این فرایند در افزایش کارایی موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش تولید آلاینده‌های محیطی می‌تواند نتایج مثبتی داشته باشد. مبدل حرارتی در موتورخانه‌ها معمولاً به‌صورت ردیف‌هایی از لوله‌ها یا پره‌های آلومینیومی ساخته می‌شود تا به انتقال حرارت بهینه کمک کند و عملکرد موتور را بهبود بخشد. از اهمیت وسیعی برخوردار است؛ زیرا به بهره‌وری انرژی و کارایی موتور‌ها و سیستم‌های حرارتی کمک می‌کند.

انواع مبدل های حرارتی موجود در بازار

1.مبدل حرارتی صفحه‌ای

این نوع مبدل حرارتی صفحه ای دارای صفحات فلزی باریک است که به هم فشرده شده‌اند تا سطح انتقال حرارت بیشتری ایجاد کنند. مایع گرمایی و مایع خنک‌کننده به‌صورت موازی در بین صفحات عبور می‌کنند و حرارت به‌سرعت انتقال می‌یابد.

2.مبدل حرارتی لوله‌ای (دو لوله)

این نوع مبدل حرارتی از دو لوله متمایز تشکیل شده است، یک لوله داخلی که مایع گرمایی را حمل می‌کند و یک لوله خارجی که مایع خنک‌کننده را در بر می‌گیرد. حرارت از مایع داغ به مایع خنک‌کننده انتقال می‌یابد. این نوع مبدل حرارتی برای کاربردهای ساده و کم ترکیب مناسب است.

3.مبدل حرارتی مارپیچی

و به‌عنوان یکی از گزینه‌های اصلی این نوع مبدل حرارتی دارای لوله‌هایی است که به‌صورت مارپیچ در دور از یک محور قرار گرفته‌اند. این طراحی به توزیع یکنواخت حرارت کمک می‌کند و برای مواردی که نیاز به تغییرات دمایی زیاد دارند مناسب است.

4.مبدل حرارتی حلزونی

مبدل حرارتی حلزونی یک نوع مبدل حرارتی است که برای انتقال حرارت از یک مایع گرمایی به مایع خنک‌کننده دیگر استفاده می‌شود. این نوع مبدل حرارتی دارای یک لوله بیرونی حلزونی است که داخل آن مایع گرمایی جریان دارد و یک مایع خنک‌کننده از بیرون از طریق حلقه‌های حلزونی به داخل مبدل حرارتی وارد می‌شود.

5.مبدل حرارتی پوسته و لوله (شل‌اند تیوب)

مبدل حرارتی با فرم پوسته لوله‌ای، دارای یک لوله داخلی که مایع گرمایی را حمل می‌کند و یک پوسته خارجی دارد که مایع خنک‌کننده در آن جریان دارد. این نوع مبدل حرارتی برای فشارهای بالا و مایعات با دمای بالا مناسب است و در صنایع شیمیایی و پتروشیمی معمولاً مورداستفاده قرار می‌گیرد.

6.مبدل فین دار حرارتی

یکی دیگر از مدل‌های محبوب است که در آن لوله‌ها با فین‌هایی مجهز شده‌اند تا سطح انتقال حرارت آنها افزایش یابد. در این نوع مبدل حرارتی، لوله‌های داخلی برای انتقال مایع گرمایی یا گاز داغ مورداستفاده قرار می‌گیرند و روی این لوله‌ها فین‌های فلزی نصب می‌شوند. فین‌ها روی لوله‌ها نصب می‌شوند که باعث افزایش منطقه تماس بین مایع گرمایی و مایع خنک‌کننده می‌شود.

کاربردهای انواع مبدل حرارتی چیست؟

انواع مبدل‌های حرارتی به دلیل اهمیت حرارت و انتقال حرارت در صنایع مختلف، جزو تجهیزات بسیار حیاتی محسوب می‌شوند و افزایش کارایی و بهره‌وری فرایندها و سیستم‌های گرمایشی و برودتی را آسان می‌کنند.

عموماً مبدل حرارتی در انواع مختلف صنعتی و کاربردهای متعددی مورداستفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه‌ها برای انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر استفاده می‌شوند:

1. صنعت نفت و گاز

مبدل‌های حرارتی در این صنعت برای خنک‌کردن نفت خام، گازهای طبیعی و دیگر مایعات مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین، برای گرم‌کردن و تبدیل نفت خام به محصولات نفتی از جمله بنزین و دیزل مورداستفاده قرار می‌گیرند.

2. صنعت شیمیایی

مبدل‌های حرارتی در تولید مواد شیمیایی مانند اسیدها، قلیایی‌ها، پلاستیک و رنگ‌ها برای خنک‌کردن و گرم‌کردن مواد کاربرد دارند.

3. تولید برق

در نیروگاه‌ها، مبدل‌های حرارتی برای تبدیل آب به بخار برای تولید برق استفاده می‌شوند. همچنین در نیروگاه‌های هسته‌ای نیز از آنها برای خنک‌کردن رآکتورهای هسته‌ای یک انتخاب اصلی هستند.

4. تولید خودرو و حمل‌ونقل

انواع مبدل حرارتی در صنعت خودروسازی برای خنک‌کردن موتورها و انتقال حرارت از سیستم‌های تبرید و گرمایش به کابین خودروها استفاده می‌شوند.

5. صنایع غذایی

در صنعت غذایی، این تجهیزات برای پردازش حرارتی مواد غذایی مانند پاستوریزاسیون شیر، کنسروسازی و تولید بخار در فرایندهای پخت‌وپز مورداستفاده قرار می‌گیرند.

6. تهویه‌مطبوع و تبرید

انواع مبدل‌های حرارتی در سیستم‌های تهویه‌مطبوع و تبرید مورداستفاده قرار می‌گیرند تا هوای گرم را خنک کرده یا ترمواستات‌ها و کمپرسورها را خنک کنند.

7. صنایع آب و فاضلاب

در تصفیه آب و فاضلاب نیز مبدل‌های حرارتی به‌منظور انتقال حرارت و بهینه‌سازی فرایندها اصلی‌ترین کاربرد را در ساختمان‌ها دارند.

8. صنعت فولاد:

ضمن آن در تولید فولاد و فرایندهای حرارتی مرتبط با آن، مبدل‌های حرارتی به‌منظور خنک‌کردن و گرم‌کردن مواد مورداستفاده قرار می‌گیرند.