استفاده از ورق استیل در ساخت مبدل حرارتی

مقدمه

مبدل حرارتی در زمینه ی تبادل حرارت بین دو یا چند سیال کاربرد دارد. این وسیله که معمولاً از جنس ورق استیل (معمولاً ورق استیل 321) ساخته می شود، در فرآیندهای سرمایش و گرمایش استفاده می شود. مبدل حرارتی با توجه به کاربردش ممکن است از آلیاژهای دیگری که مقاوم در برابر حرارت هستند نیز ساخته شود، اما با توجه به مقرون به صرفه بودن قیمت ورق استیل 321، بیشتر از این آلیاژ استفاده می شود. کاربرد مبدل گرمایی را می توان در صنایع دما پایین، تاسیسات و تهویه، نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی، نیروگاه های برق و . . . به طور گسترده ای مشاهده کرد. از جمله انواع پرکاربرد آن می توان به مبدل حرارتی صفحه ای، لول ای و فن دار اشاره کرد.

نحوه عملکرد مبدل حرارتی چگونه است؟

مبدل حرارتی همانطور که از نامش مشخص است، وسیله ای است که گرما را از یک محیط می گیرد و آن را به محیطی دیگر انتقال می دهد. از نکات مهمی که به آن بایستی توجه شود این است که انجام بسیاری از فرآینده های صنعتی بدون این وسیله غیرممکن است. انتخاب نوع مناسب برای هر کاربرد به فاکتورهایی چون ماهیت سیال، فشار، دمای محیط، نرخ انتقال گرما بستگی دارد. بنابراین، بسته به نوع فعالیت و در نظر گرفتن نکات ذکر شده می توان انتخابی آگاهانه تر داشت.

انواع مبدل های حرارتی کدامند؟

مبدل های حرارتی را می توان به 4 دسته صفحه ای، لوله ای، پوسته و لوله و فن دار طبقه بندی کرد. در ادامه به بررسی هر یک از آنها پرداخته می شود.
 

صفحه ای:

این نوع مبدل دارای تعدای صفحه می باشد که به یکدیگر اتصال یافته اند. مبدل صفحه ای خود به دو شکل جوشی و دارای واشر ساخته می شوند. انواع جوشی در ظرفیت های پایین و انواع واشردار در ظرفیت های بالا کاربرد دارند. صفحات این مبدل که دارای کانال هایی برای عبور سیال هستند، معمولاً با استفاده از ورق استیل 321 ساخته می شوند. استفاده از ورق استیل در این کاربرد از مزایایی چون قابلیت تبادل حرارتی خوب، مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت و رسوب پذیری پایین برخوردار است. البته از اقتصادی بودن قیمت ورق استیل 321 نیز نباید غافل شد.
 

لوله ای:

این نوع از مبدل از دو لوله که به صورت هم مرکز درون هم قرار گرفته اند، ساخته می شود. در مبدل های دو لوله ای، یک سیال در لوله خارجی و سیال دیگر در لوله داخلی جریان می یابد. فاکتورهایی قابل تغییر و مهم در این مبدل ها عبارتند از: طول، قطر و جنس لوله ها. در ظرفیت های بالا، مبدل های لوله ای برای دستیابی به کاهش فشار یا دمای موردنیاز می توانند به صورت موازی یا سری بسته شوند. سطح لوله داخلی برای دستیابی به سطح تبادل بیشتر، کاهش سرعت جریان و در نتیجه افزایش بازدهی به صورت آجدار ساخته می شود.  جهت جریان در مبدل های دو لوله ای معمولاً خلاف جهت یکدیگر می باشند.
 

پوسته و لوله:

این نوع از مبدل از جمله ی پرکاربردترین انواع مبدل های حرارتی می باشند و از دو قسمت اصلی پوسته و لوله های باریک با مقاطع دایره ای تشکیل شده اند. پوسته از جنس آهن یا استیل و لوله ها با استفاده از مس ساخته می شوند. معمولاً سیال با گرانروی بالاتر یا دارای مواد جامد داخل پوسته می باشند و سیالات رقیق تر داخل لوله جریان می یابند. با توجه به مبادله گرما در مبدل های پوسته و لوله و افزایش شکل گیری رسوبات، استفاده از سیستم های کاهش سختی در ورودی ها عملکرد مبدل را بهینه تر خواهد کرد. کاربردهای مبدل پوسته و لوله را در کاهش دمای روغن، مولدهای بخار، صنایع غذایی و نوشیدنی و سیستم های گرمایش و سرمایش می توان مشاهده کرد.
 

فن دار:

مبدل های حرارتی فن دار که تحت عنوان هوا خنک نیز شناخته می شوند، از تعدادی کویل و تعدادی فن تشکیل شده اند. سیال با درجه حرارت بالا از درون کویل عبور کرده و در اثر جریان هوای ایجاد شده توسط فن ها از سطح بیرونی کویل و در نتیجه برخورد ذرات هوا با سطح داغ لوله ها و پره های کویل، گرمای اضافی از سیال گرفته می شود. این مبدل ها در 3 نوع افقی، عمودی و V-شکل ساخته می شوند.

زمینه های کاربرد مبدل های حرارتی کدامند؟

زمینه های کاربرد این مبدل ها بسیار گسترده می باشد که در ادامه برخی از آنها ذکر شده است.
کارخانه ها و کارگاه های مرتبط با صنایع غذا و نوشیدنی، نیروگاه های تولید برق، صنعت نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی، صنایع ذوب و فولادسازی، صنایع داروسازی و پزشکی، تاسیسات گرمایشی و سرمایشی و تهویه، استخرهای شنا، سونا و جکوزی.