درباره مبدل های حرارتی

مبدل حرارتی دستگاهیست که وظیفه انتقال حرارت از سیالی به سیال مجاور را بر عهده دارد.در واقع می توان گفت: قابلیت نگهداری و باز استفاده گری حرارت های تولید شده در صنعت، یکی از عوامل و قابلیت های مهم این دستگاه ها برای طراحان خطوط صنعتی است.
مبدل های حرارتی، به صورت بهینه عملیات انتقال حرارت را از سیال (مایع یا گاز) به سیال دیگر انجام میدهند، با توجه به محدودیت منابع انرژی و افزایش قیمت آن ومانع هایی در رابطه با حفظ و حراست از محیط زیست استفاده از این دستگاه ها در صنعت، منطقی وبه صرفه میباشد.

این تجهیزات براساس کاربرد، دما، فضای استفاده و نوع سیال هایی که مورد استفاده قرار میگیرند،طراحی های مختلف با آلیاژ های متفاوتی را دارند، اما اکثرا از یک اصول پیروی میکنند، اینگونه که حرارت(گرما یا سرما) را بین دو سیال (مایع یا گاز) انتقال میدهند بدون اینکه دو ماده با هم تماس یا برخورد داشته باشند.در برخی مبدل ها نیز، دو سیال انتقال حرارت یا انرژی را از طریق تماس مستقیم انجام میدهند. به عنوان مثال، کولر آبی خانگی یا برج های خنک کننده مدار باز یک مبدل حرارتی با سیستم تماس مستقیم دو سیال است.

کاربرد مبدل حرارتی

از کاربرد های مبدل حرارتی می‌توان به موارد ذکر شده زیر اشاره نمود.

1.سیستم های کندانسور و اواپراتور در صنعت تهویه مطبوع
2.سیستم گرمایش استخر ها و صنعت تأسیسات
3.جکوزی و دوش آب گرم
4.صنایع قند و شکر
5.صنایع نساجی
6.صنایع نفت، گازو پتروشیمی
7.صنایع شیمیایی
8.صنایع داروسازی
9.صنایع مواد غذایی و لبنی
10.صنایع دریایی
و…

انواع مبدل حرارتی

در ادامه با انواع مبدل حرارتی و نحوه عملکرد هرکدام آشنا می‌شویم.

1.مبدل حرارتی پوسته و لوله

شامل یک دسته لوله بوده که سیال گرم شونده یا سرد شونده در داخل آن جریان دارد،سیال دوم در داخل پوسته و روی دسته لوله جریان میابد تا تبادل حرارت بین دو سیال صورت پذیرد.مبدل های حرارتی پوسته و لوله حضور پر رنگ و گسترده ای در صنایع نفت و پتروشیمی دارند.بازدهی قابل توجه این مبدل ها نسبت به هزینه های خرید و نگهداری آنها باعث شده تا این نوع از مبدل ها مورد استقبال بسیاری از واحدهای صنعتی قرارگیرند.

2.مبدل حرارتی صفحه ای

این مبدل ها اولین بار دراوایل قرن بیستم برای پاستوریزه کردن صنعتی شیر ساخته شدند ولی امروزه به دلیل عملکرد مناسب و راندمان بالا در بسیاری از واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

3.مبدل حرارتی دولوله ای

از مبدل های حرارتی دو لوله ای (double tube heat exchanger)، میتوان به عنوان ساده ترین شکل مبدل ها نام برد.
ساختارو روش کار این مبدل ها به این شکل است که: دو لوله هم مرکز(تو در تو) وجود دارد که سیالی از درون لوله داخلی عبور کرده و سیال دوم در فضای بین دو لوله جریان می یابد. دیواره لوله داخلی وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را بر عهده دارد.

4.مبدل حرارتی هواخنک

به مبدل هایی که فرایند انتقال دما را به وسیله هوا انجام می دهند، مبدل های هواخنک (air cooled heat exchanger) گفته می شود.
مبدل های حرارتی هواخنک از سیستم جریان عمود بر هم سیالات استفاده میکند.کندانسور و اواپراتور ها و حتی سیستم خنک کنندگی اکثر خودروهای موجود که متشکل از رادیاتور و فن می باشند مبدل حرارتی هواخنک به شمار می آیند.
این مبدل ها به طور کلی از سه بخش تشکیل میشوند:

1- فین ها: پره هایی که لوله هارا جهت بالابردن سطح تماس دو سیال احاطه کرده اند، پره ها هم میتوانند از جنس های مختلف باشند ولی عمدتا آلومینیومی هستند
2- لوله ها: وابسته به سیالی که درون لوله ها جریان دارد،جنس آنها میتواند متغیر باشد
3- فن: یک مبدل هواخنک از یک تا چندین فن میتواند داشته باشد.