مبدل حرارتی

مطالب مفیدی که قبل از خرید مبدل های حرارتی باید آن ها را بدانید...

مبدل حرارتی چیست ؟

مبدل حرارتی یه تجهیز است که با توجه به ساختمان خاصی که دارد میتواند تغییرات دما را بین سیالات با هدف خاص به طور دقیق انجام دهد.

اگر بخواهیم به دور از پیچیدگی و به سادگی هر تمام تر بگوییم که مبدل حرارتی چیست باید گفت که دستگاهی است که برای انتقال بهینه و مناسب حرارت از یک سیال در محیطی به سیال در محیط دیگری را به عهده می گیرد . به عنوان مثال مبدل حرارتی از نوع استخری وظیفه انتقال حرارت از آب داغ بویلر به اب استخر را بر عهده می گیرد . که در آن دو سیال هیچ تماس مستقیمی با یکدیگر نخواهند داشت . به طور خلاصه مبدل های حرارتی در تمامی انواع خود وظیفه انتقال حرارت و گرما بین دو سیال را دارند که این سیال می تواند آب ، مایعات ، روغن ، گاز ، هوا و باشد . این محصول در صنایع زیادی از جمله صنایع داروسازی ، غذایی ، تهویه متبوع ، استخر ، پروسه های صنعتی و تولید کاربردهای فراوان و حیاتی دارد در زیر تصویر کارکرد یک نوع از مبدل های حرارتی را مشاهده می کنید .

 

نکات مهمی که قبل از خرید مبدل حرارتی باید بدانید  :

مبدل حرارتی (heat exchanger) وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را به عهده دارند. سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و ... باشند.

انواع مبدل های حرارتی در تاسیسات حرارت مرکزی و تهویه مطبوع :
 

  • مبدل حرارتی بدنه و لوله (shell & tube heat exchangers)
  • مبدل حرارتی صفحه ای (Plate heat Exchanger)
  • مبدل حرارتی هوا خنک یا پره ای (Fin Heat Exchanger)
     

مبدل های حرارتی فوق، در انواع دسته بندی های زیر در بازار موجود هستند:

  • مبدل با جریان نا همسو
  • مبدل حرارتی با جریان همسو
  • مبدل حرارتی  با جریان متقاطع

مبدل حرارتی بدنه یا پوسته و لوله  (SHELL & TUBE HEAT EXCHANGER):

این دسته از مبدل ها بیشترین کاربرد را در صنعت تهویه و تاسیسات در مقایسه با سایر مبدل ها دارند.معمولا در استخر ها و صنایع شیمیایی کاربرد گسترده تری دارند. مبدل حرارتی پوسته و لوله از یک مخزن استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعدادی لوله در داخل آن تشکیل شده است. مایع در داخل لوله‌ها حرکت می‌کند و آبگرم یا بخار بر روی لوله‌ها و درون پوسته جریان دارد. به علت تعداد زیاد این لوله‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می‌کند، حرارت به مایع داخل لوله منتقل شده و مایع را گرم می کند.


نوع مرسوم مبدل های گرمایی، مبدل های حرارتی پوسته لوله ای است که بر حسب تعداد پاس های پوسته و لوله این مبدل ها خود دارای انواع مختلفی می باشند و ساده ترین آنها، دارای یک پاس پوسته و یک پاس لوله است که در شکل زیر نشان داده شده است. در این مبدل ها معمولا لبه هایی نصب می شوند تا با ایجاد تلاطم و ایجاد مؤلفه سرعت عرضی در جریان، ضریب جا به جایی سیال در قسمت پوسته افزایش یابد که به این لبه ها یا دیوارک ها بافل (Baffle) می گویند. مبدل های حرارتی دیوارک دار (Baffle) معمولا با یک پاس پوسته و دو پاس لوله و یا با دو پاس پوسته و چهار پاس لوله تولید می شوند.
در مبدل های حرارتی پوسته و لوله دارای بافل (صفحات هدایت کننده جریان)، جریان سیال سمت پوسته به صورت متقاطع با لوله ها در بین دو بافل مجاور جهت داده می شود.

 


مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای U شکل دارای کم هزینه ترین ساختار هستند، زیرا تنها به یک صفحه لوله نیاز است. سطح داخلی لوله ها به دلیل خم U شکل تند، نمی توانند با وسایل مکانیکی تمیز شوند. در این مبدل ها تعداد زوجی از گذرهای لوله به کار می رود ولی محدودیتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد.

A. لوله ها وظیفه تبادل حرارت را در مبدل حرارتی پوسته و لوله به عهده دارند، به گونه ای که در دو طرف جداره لوله در تماس با سیالات با دماهای متفاوت قرار دارند. در واقع لوله ها که سایز آن ها با هم متفاوت است، در مبدل پوسته و لوله نقش جدا کننده را بر عهده دارند. لوله ها معمولاً از جنس مس می باشند، البته بنا به کاربرد می توانند از فولاد ضد زنگ (استیل)، نیکل، آلومینیوم، برنج و تیتانیوم نیز باشند. اما با توجه به ضریب انتقال حرارت سیال درون یا بیرون لوله در هر سمت که این ضریب کم‌ تر باشد، می توان از لوله های پره دار از داخل یا پره دار از خارج استفاده نمود که به طبع هزینه ساخت آن بالاتر است.


مبدل حرارتی

 

در ساخت پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله معمولاً از فولاد یا فولاد ضد زنگ استفاده می‌گردد. چرا که باید انتقال حرارت آن در پایین ترین حد و تحمل فشار آن در بالا ترین حد ممکن باشد، روی پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله باید مسیر ورود و خروج آب - قلاب ‌آویز- اتصال تخلیه - محل نصب شیر اطمینان سنسور و... در نظر گرفته شود.

B. پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله که به همراه تیوپ شیت ها وظیفه نگهدارنده لوله‌ها، اتصال ورودی و خروجی ها و ... را بر عهده دارد. عمل انتقال حرارت نیز داخل پوسته انجام می‌گیرد که ضخامت پوسته به فشار کار و قطر پوسته بستگی دارد.

عملکرد مبدل صفحه ایی


مبدل های حرارتی پوسته و لوله دارای آرایش های مختلف از نظر جریان سیال در سمت پوسته و سمت لوله می باشند و براساس سطح انتقال حرارت، فشار کار، افت فشارکویل، شیوه های ساخت و هزینه کنترل خوردگی و مسائل تمیز کاری، مورد انتخاب و استفاده قرار می گیرند. بافل ها در مبدل های پوسته و لوله برای افزایش ضریب انتقال گرما در سمت پوسته و همچنین برای مستقر نگه داشتن بهتر لوله ها استفاده می گردند.


ارسال نظر درباره این موضوع