مبدل حرارتی چیست؟ + انواع آن
چرا از مبدل حرارتی استفاده کنیم؟ طرز کار مبدل حرارتی چگونه است؟ کاربرد مبدل حرارتی در کجاست؟ انواع مبدل حرارتی صفحهای کدامند؟ در طیف گسترده‌ای از صنایع، مجموعه متنوعی از مبدل‌های حرارتی، برای استفاده در فرآیند‌های گرمایش و سرمایش طراحی و ساخته شده‌اند. این مقاله از دیاکوتک بر روی مبدل‌های حرارتی تمرکز دارد، طرح‌ها و انواع مختلف موجود را بررسی می‌کنیم. همچنین عملکرد‌ها و مکانیسم‌های مربوط را توضیح می‌دهیم. به طوری که در پایان این متن به خوبی با این مفهوم آشنا شده باشید.
مبدل حرارتی چیست؟
مبدل حرارتی (Heat exchanger)، دستگاهی است که برای تبادل حرارت بین دو سیال استفاده می‌شود. در این سیستم حرارت در اثر اختلاف دمای ایجاد شده بین دو سیال، از یک سیال (گاز یا مایع) به سیال دیگر منتقل می‌شود. از کاربرد مبدل حرارتی می‌توان به رادیاتور ماشین و رادیاتور شوفاژ‌های خانگی اشاره کرد.
انواع مبدل حرارتی به چند دسته تقسیم می‌شوند؟
مبدل‌های حرارتی دستگاه‌هایی هستند که برای انتقال گرما بین دو یا چند سیال (مایعات، بخارات یا گازها) با دما‌های مختلف طراحی شده‌اند. با توجه به نوع مبدل حرارتی مورد استفاده، فرآیند انتقال حرارت می‌تواند گاز به گاز، مایع به گاز یا مایع به مایع باشد.
انتقال حرارت در این سیستم از طریق یک جداکننده، که از تماس مستقیم سیال جلوگیری می‌کند، رخ می‌دهد. سایر ویژگی‌های طراحی، از جمله تجهیزات و اجزای دستگاه، مکانیسم‌های انتقال حرارت و نوع پیکربندی‌های جریان به دسته‌بندی انواع مبدل‌های حرارتی موجود کمک می‌کنند. در ادامه انواع مبدل حرارتی را باهم بررسی می‌کنیم.
1- مبدل حرارتی صفحهای
مبدل حرارتی صفحهای شامل یک سری صفحات آلیاژی نازک و موجدار است که در داخل یک قاب فولادی به هم فشرده شده‌اند. در این مبدل حرارتی جریان دو سیال (گرم و سرد) در کانال‌های متناوب بر خلاف یکدیگر حرکت می‌کنند. هر صفحه دارای یک واشر برای هدایت جریان، آب‌بندی واحد و جلوگیری از ترکیب سیال است. مبدل‌های صفحهای معمولاً ضریب انتقال حرارت بیشتری دارند، زیرا سطح تماس بیشتری بین سیالات وجود دارد.
مبدل‌های حرارتی صفحهای اغلب در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌های گرمایش و سرمایش در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، نفت، کاغذ‌سازی، صنایع دارویی و همچنین در بسیاری از کاربرد‌های تصفیه فاضلاب یافت می‌شوند.
انواع مبدل حرارتی صفحهای
مبدل‌های حرارتی صفحهای از نظر ساختاری به موارد زیر تقسیم می‌شوند.
مبدل صفحهای واشردار
در این مبدل‌ها صفحات فلزی نازک به وسیله واشر‌های پلیمری و پیچ و مهره در کنار هم محکم شده‌اند. برای افزایش یا کاهش قابلیت گرمایش یا سرمایش در این مبدل‌ها می‌توان تعداد صفحات داخلی آن را تغییر داد. به این نوع مبدل، مبدل صفحهای قاب دار نیز می‌گویند، زیرا صفحات نازک آن در میان دو قاب فولادی قرار گرفته‌اند.
در این نوع مبدل‌های حرارتی صفحهای، از واشر‌های باکیفیت و آب‌بندی با طراحی مناسب برای نگه داشتن صفحات و جلوگیری از نشتی استفاده می‌کنند. صفحات ممکن است برای شستشو یا جایگزینی برداشته شوند. بنابراین با افزایش طول عمر این مبدل‌ها، به طور قابل توجهی هزینه‌های نگهداری آن کاهش می‌یابد.
مبدل صفحهای لحیم‌کاری شده
این نوع مبدل‌های حرارتی صفحهای در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌های خودرو‌سازی و تبرید استفاده می‌شود. آن‌ها به دلیل ترکیب صفحه فولادی ضد زنگ و لحیم کاری مسی، در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند. این مبدل‌های حرارتی اغلب از صفحات نازک برای جداسازی سیالات استفاده می‌کنند، اما صفحات به یکدیگر لحیم می‌شوند.
مبدل صفحهای جوشی
مبدل‌های حرارتی صفحهای جوش داده شده، مشابه مبدل‌های حرارتی صفحه واشر هستند، با این تفاوت که صفحات به جای پیچ و مهره به یکدیگر جوش داده می‌شوند. این نوع مبدل‌های حرارتی صفحهای بسیار مقاوم هستند. در نتیجه باعث افزایش تحمل فشار تا ۶۰ بار و دما تا ۳۵۰ درجه می‌شود، که برای جابجایی سیالاتی داغ یا خورنده مناسب هستند.
2- مبدل حرارتی هوا خنک
در این نوع مبدل دمای سیال از طریق هوایی که با یک فن دمیده می‌شود، کاهش می‌یابد. در اینجا از هوا به عنوان سیال خنک‌کننده استفاده می‌شود تا سیال درون لوله‌های پره دار را خنک کند. مبدل‌های حرارتی هوا خنک، که گاهی اوقات خنک‌کننده‌های هوا نامیده می‌شوند، در پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های پتروشیمی، کارخانه‌های تصفیه گاز، ایستگاه‌های کمپرسور، نیروگاه‌ها و سایر تأسیسات استفاده می‌شوند.
3- مبدل حرارتی پوسته و لوله
همانطور که از نام آن پیداست، این نوع مبدل حرارتی از یک پوسته (یک مخزن تحت فشار بزرگ) با بسته‌ای از لوله‌ها در داخل آن تشکیل شده است. یک سیال از میان لوله‌ها عبور می‌کند و سیال دیگری بر روی لوله‌ها (از طریق پوسته) جریان می‌یابد تا گرما را بین دو سیال منتقل کند.
سؤالات متداول
به طور کلی، دو ماده پرکاربرد برای ساخت مبدل‌های حرارتی، آلومینیوم و مس هستند. هر دو فلز دارای خواص حرارتی بهینه و مقاوم در برابر خوردگی هستند تا آن‌ها را به انتخاب های ایده‌آل تبدیل کنند.
مبدل صفحهای به دلیل جریان متغیر در هر دو طرف، کارآمدترین مبدل است. ضریب انتقال حرارت بالا و سطح تماس بیشتر، به دلیل توزیع یکنواخت جریان در این مبدل، مهم است.
به طور کلی، آن‌ها با دو نوع طرح صفحه تخت یا پوسته و لوله ساخته می‌شوند. هوا، مایعات یا بخار از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها یا حفره های رسانای گرما که با صفحات پوشانده شده‌اند جریان می‌یابد.
به طور کلی، آن‌ها با دو نوع طرح صفحه تخت یا پوسته و لوله ساخته می‌شوند. هوا، مایعات یا بخار از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها یا حفره های رسانای گرما که با صفحات پوشانده شده‌اند جریان می‌یابد.
در یک مبدل حرارتی عالی، سرعت بالای سیال، مساحت سطح تماس بالا و اختلاف دمای زیاد، همگی به انتقال حرارت کارآمدتر کمک می‌کنند.
مبدل حرارتی پوسته و لوله احتمالاً رایج‌ترین نوع موجود در صنعت است. این مبدل به طور گسترده در صنایع فرآیندی و همچنین در بسیاری از انواع تجهیزات تهویه مطبوع استفاده می‌شود.
جمع‌بندی
همانطور که در بالا ذکر شد، همه مبدل‌های حرارتی بر اساس اصول اولیه یکسانی کار می‌کنند. با این حال، این دستگاه‌ها را می‌توان بر اساس ویژگی‌های آن‌ها در صنایع مختلف خودرو، پالایشگاه نفت و گاز و تهویه مطبوع استفاده کرد. شرکت دیاکوتک، همگام با تکنولوژی روز دنیا، تمامی امور طراحی، ساخت، پشتیبانی و خدمات تعمیر و نگهداری انواع مبدل‌های حرارتی را انجام می‌دهد. این شرکت به عنوان بزرگترین مجموعه پیشرو در فناوری‌های نوین ساخت مبدل‌های حرارتی صنعتی و خانگی شناخته می‌شود. در این متن به بررسی انواع مبدل حرارتی صفحهای پرداختیم. اگر نیاز به اطلاعات بیشتری در مورد قیمت مبدل حرارتی موتورخانه دارید، در کامنتها برایمان بنویسید. امیدواریم اطلاعات ارائه شده در این مقاله شما را بیش از پیش با این فناوری آشنا کرده باشد.
بدون دیدگاه