مبدل حرارتی

مبدل حرارتی دستگاهی است که وظیفه انتقال حرارت از سیالی به سیال مجاور را بر عهده داد،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 ازماده ای 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 دستگاه ها (مبدل های حرارتی) وابسته به کاربرد،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 یک مبدل با سیستم تماس مستقیم دو سیال است.

مبدل های حرارتی می توانند عملیات انتقال حرارت ، بین دو یا چند سیال را انجام دهند.این فرایند می تواند بین 'مایع و مایع'،'گاز و گاز' و همچنین بین 'مایع و گاز' به وسیله مبدل های حرارتی صورت پذیرد.
کاربردهای گوناگونی دراستفاده ازمبدل های حرارتی وجود دارد،وابسته به نوع بکارگیری آنها، میتوانند گرمایشی یا تبریدی(خنک کننده) باشند.
در میان مبدل های حرارتی،دو نوع  مبدل حرارتی پوسته و لوله  و مبدل حرارتی صفحه ای بیش از سایر موارد کاربرد دارند.
همانطور که گفته شد،مبدل های حرارتی نحوه کار یکسانی دارند اما بر اساس ویژگی های طراحی به چند دسته اصلی تقسیم میشوند که عبارت اند از:

• شکل جریان یا جهت ورود و خروج سیال
• طراحی و روش ساخت
• نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
• مکانیسم انتقال حرارت ( میتوان آنرا به عنوان مهم ترین دسته بندی در مورد مبدل های حرارتی دانست).

هریک از این گزینه ها، خود به چند شاخه تقسیم می شوند که در ادامه توضیح خواهیم داد.

همچنین بخوانید: شیر پر کن پکیج چیست؟

کاربرد مبدل حرارتی

• سیستم های کندانسور و اواپراتور
• سیستم گرمایش استخر ها
• جکوزی و دوش
• صنایع قند و شکر
• صنایع نساجی 
• صنایع نفت، گازو پتروشیمی
• صنایع شیمیایی
• صنایع داروسازی
• صنایع مواد غذایی
• صنایع دریایی
• و...

انواع مبدل حرارتی

مبدل حرارتی پوسته و لوله :

مبدل حرارتی پوسته و لوله (shell and tube heat exchanger)، 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.
اگر بخواهیم به دو نمونه از کاربرد های این نوع از مبدل ها اشاره کنیم،استفاده برای تقطیر نفت خام درصنعت نفت مثال خوبیست،همچنین در سیستم های گرمایشی استخر ها و جکوزی به دلیل افت فشار و رسوب گیری کمترنسبت به دیگر مبدل ها،ازمبدل های حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود.

 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.
از مهمترین اجزاء تشکیل دهنده مبدل های حرارتی صفحه ای (plate heat exchanger)، تعداد زیادی صفحات نازک فلزی موجدار به صورت پشت سر هم می باشند، در بین این صفحات، کانال هایی به صورت یکی در میان برای عبور سیالات وجود دارد.سیال های سرد و گرم پس از جاری شدن درون مبدل، از این کانال ها عبور کرده و بدون تماس مستقیم دو سیال با یکدیگر، به واسطه همین صفحات فلزی، تبادل حرارت صورت میگیرد.
این صفحات عمدتا از استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند،اما در برخی کاربرد های خاص مانند صنایع دریایی، به دلیل رسوبات و خورندگی بالای آب دریاها،از آلیاژهای متفاوتی مانند تیتانیوم استفاده می شود.
مبدل های حرارتی صفحه ای،در مدل های جوشی،نیمه جوشی،لحیمی و واشر دار ساخته می شوند.
مدل های جوشی،نیمه جوشی و لحیمی ازاین نوع مبدل، برای فشار های بالا و مبدل های صفحه ای واشردار برای فشار های متوسط و کم مناسب می باشند.
مبدل های صفحه ای جوشی(brazed)معمولا در ساختمان ها، گرمایش و تهویه مطبوع و مبدل های واشردار(gasket) بیشتر در صنایع بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند.
در مبدل های صفحه ای واشردار، صفحات با پیچ و مهره و واشر بین صفحات، به یکدیگر متصل و آب بندی گردیده اند.

 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.
سیالات میتوانند هم جهت و یا خلاف جهت حرکت همدیگر درون لوله ها روان باشند، به اصطلاح  همسو یا ناهمسو باشند.
میزان تبادل حرارت در جریان ناهمسو در مبدل های حرارتی دولوله ای و سایر مبدل های حرارتی بیش از میزان این تبادل در جریان های همسو می باشد.
با وجود معایبی همچون میزان و سطح انتقال حرارت پایین،نیاز به فضای بیشتر و اینکه نوع جریان عمود بر هم در این مبدل ها امکان پذیر نیست،از مبدل های حرارتی دو لوله ای همچنان در صنایع مختلفی استفاده می شود، زیرا میتوانند وقتی که شدت جریان سیال درون لوله ها کم، یا جایی که بین دو سیال اختلاف دما و فشار زیاد وجود دارد بهتر از مبدل های دیگر عمل کرده و عملیات انتقال حرارت را حتی وقتی سیالات به شدت رسوبی هستند انجام دهند.مانند موادی که در راکتور ها استفاده می شوند.

همچنین بخوانید: عایق حرارتی ساختمان چیست؟

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 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 اجناس مختلف داشته 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.

عملیات تبادل حرارت در مبدل های هواخنک اینگونه است که: سیال درون لوله های فین دار(پره دار) در گردش است و سیال دوم (هوا) به وسیله فن یا فن ها به درون پره ها جهت برخورد با جداره ی لوله ها و فین ها دمیده یا مکیده میشود تا سیالی که درون لوله ها در جریان است حرارت خود را از دست داده و خنک شود.

​جهت ارتباط, با شماره های ذیل تماس حاصل نمایید

02155652400  -  09035553020