مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی تاسیسات

مبدل حرارتی (heat exchanger) تجهیزی است که برای انتقال حرارت بهینه از یک محیط به محیط دیگر به کار می‌رود، مبدل‌های حرارتی حرارت را بین دو یا چند جریان سیال که درون دستگاه جریان دارند منتقل می‌کنند.

مبدلهای حرارتی چیست

انواع مبدل های حرارتی در تاسیسات حرارت مرکزی و تهویه مطبوع 

 

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

 

مبدل حرارتی لوله ای

هر کدام از مبدل های حرارتی فوق ، خود به انواع ذیل تقسیم بندی میشوند :

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

مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله (shell & tube heat exchanger) 

این مبدل ها کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی مانند واحدهای تقطیر نفت خام دارند، همانطور که از نام آن پیداست مبدل حرارتی پوسته و لوله از یک مخزن استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعدادی لوله در داخل آن تشکیل شده است.

مبدل حرارتی خرید

مایع در داخل لوله‌ها حرکت می‌کند و بخار داغ بر روی لوله‌ها و درون پوسته جریان دارد، به علت تعداد زیاد این لوله‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می‌کند،حرارت بخار به مایع داخل لوله منتقل شده و مایع را به جوش می‌آورد.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 فوق نشان داده شده است.

مبدل حرارتی استخر قیمت

در این مبدل ها معمولا دیوارک 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 دیوارکها 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 حرارتی دو لوله ای

مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای U شکل دارای کم هزینه ترین ساختار هستند، زیرا فقط 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 گذر های لوله به کار می رود ولی محدودیتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد، جنس لوله ها وظیفه تبادل را در مبدل پوسته و لوله به عهده دارند به گونه ای که از دو طرف در تماس با سیالات مورد انتقال حرارت قرار دارند .

مبدل حرارتی دست دوم

در واقع لوله ها در مبدل پوسته و لوله نقش جدا کننده را بر عهده دارند سایز این لوله ها متفاوت می باشد، 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، ولی با توجه به ضریب انتقال حرارت سیال درون یا بیرون لوله در هر سمت که این ضریب کم‌تر باشد می توان از لوله های پره دار از داخل یا پره دار از خارج استفاده نمود که به طبع هزینه ساخت این دستگاه آن بالا تر است .

مبدل حرارتی در پالایشگاه

دسته 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 در داخل پوسته انجام می‌گیرد. ضخامت پوسته به فشار کار و قطر پوسته بستگی دارد.

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.

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.

مزایای مبدل های پوسته و لوله را میتوان به شرح زیر نام برد:

• در حجم کم ایجاد سطح بزرگی برای انتقال حرارت می کنند.
• قابلیت استفاده برای دامنه وسیعی از مواد را دارند.
• به راحتی تمیز می شوند.

مبدل حرارتی چگونه کار میکند

مبدل حرارتی صفحه ای و انواع آن 

مبدل حرارتی صفحه ای که بیش از صد سال است در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد، از نظر ساختار عمدتا شامل دو مدل واشری (Gasket) و جوشی(bruzzed) می باشد.

مبدل های حرارتی صفحه ای واشری عمدتا در صنایعی مانند صنایع غذایی ، صنایع پتروشیمی،خط رنگ صنایع خودروسازی ،صنایع نفت و… مورد استفاده قرار می گیرند،که بدلیل دارا بودن هزینه فریم نسبت به مبدلهای حرارتی جوشی،حتی در سایز و ظرفیت مشابه دارای قیمتهای بالاتری می باشند.

البته مزیت مبدل های حرارتی صفحه ای واشری (Gasket) نسبت به جوشی قابلیت افزایش ظرفیت،تعمیر و سرویس و شستشوی راحت آنها می باشد.

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای بدلیل دارا بودن ضریب کلی انتقال حرارت بسیار بالا،ابعاد بسیار کوچکترو راندمان بالاتر نسبت به مبدل های حرارتی رایج پوسته و لوله ( مانند منابع کویلی و دو جداره ) خصوصا” در صورت نصب سختی گیر در مسیر آب سرد ورودی آنها قادر هست به صورت لحظه ای آب گرم مصرفی مورد نیاز را بدون نیاز به ذخیره سازی ( مانند منابع کویلی و دو جداره ) ، بصورت کاملا” بهداشتی به مصرف کننده عرضه نمایند.
مبدل حرارتی جوشی عمدتا برای تامین آب گرم مصرفی در ساختمانها،گرمایش آب استخرها،سیستمهای گرمایش از کف ،خنک کاری روغن ، بعنوان اواپراتور و کندانسور در چیلرها و…. مورد استفاده قرار می گیرند،که بجز مورد آبگرم مصرفی باید در بقیه موارد بصورت موردی دقیقا محاسبه گردد و در این خصوص می توانید با کارشناسان شرکت مهندسی دماتجهیز مذاکره نمائید.