مبدل حرارتی یکی از پرکاربردترین تجهیزات در صنایع مختلف است که باعث تبادل حرارت بین دو سیال با دماهای مختلف می شود به طوری که یکی از آنها به دمای کمتر یا بالاتر می رسد.
تعریف مبدل حرارتی
مبدل حرارتی وسیله ای است که حرارت را بین سیالاتی که در دستگاه ها و سیستم های مختلف وجود دارد انتقال می دهد و برای انتقال حرارت بهینه و موثر بین دو یا چند سیال استفاده می شود. این سیالات ممکن است مایع یا گاز مانند آب، گاز، نفت، هوا و بسیاری از مایعات و گازهای دیگر باشند.
مبدل حرارتی یا مبدل حرارتی وسیله ای گرمایشی است که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، پالایشگاه ها، صنایع غذایی، برج های خنک کننده، مولدهای بخار هسته ای، سیستم های تبرید و تهویه مطبوع، صنایع نفت و گاز و ... استفاده می شود.
انواع مبدل های حرارتی
مبدل های حرارتی از نظر فشار کاری به دو گروه تقسیم می شوند:
فشار کم
فشار بالا
مبدل های حرارتی در انواع مختلف برای کاربردهای مختلف تولید می شوند و از تنوع ساختاری بالایی برخوردار هستند. متداول ترین آنها شامل موارد زیر است:
1- مبدل حرارتی لوله ای
مبدل های حرارتی لوله ای دارای سطح مقطع دایره ای هستند که یک سیال در داخل و یک سیال در خارج از لوله خود دارند.
مبدل های حرارتی لوله ای به سه گروه تقسیم می شوند:
مبدل دو لوله
مبدل های حرارتی دو لوله ای از دو لوله تشکیل شده اند که لوله کوچکتر در داخل لوله ای با قطر بیشتر قرار می گیرد و معمولاً به شکل U طراحی می شوند. از این نوع مبدل برای انتقال حرارت در مناطق کوچک مثلا تا 50 متر مربع استفاده می شود. مبدل های حرارتی دو لوله ای برای انتقال جریان در سیالات سرد و گرم در فشارهای بالا مناسب هستند.
مبدل پوسته و لوله
این گروه از مبدل های حرارتی مشابه مبدل های حرارتی دو لوله ای هستند که به جای یک لوله، دسته ای از لوله ها در یک پوسته قرار می گیرند. یکی از مهم ترین ویژگی های مبدل های حرارتی پوسته و لوله، نظافت آسان و هزینه ساخت و تامین پایین آن نسبت به مبدل های دیگر می باشد.
مبدل اسپیرال تیوب
مبدل های حرارتی حلزونی یا مارپیچی دارای سیم پیچ هایی هستند که به صورت مارپیچی به دور آن پیچیده شده و در یک پوسته قرار می گیرند. رایج ترین کاربرد مبدل های مارپیچی در سیستم های تبرید است.
2- مبدل حرارتی صفحه ای
مبدل های صفحه ای مانند مبدل های حرارتی لوله ای انواع مختلفی دارند که در ادامه به بررسی مهم ترین مدل های این نوع مبدل می پردازیم.
مبدل دیافراگم با واشر
در این نوع مبدل ها صفحات نازکی با سطوح موج دار وجود دارد که سیالات سرد و گرم را از یکدیگر جدا می کند. در ساختار این مبدل حرارتی قطعاتی وجود دارد که جریان های سرد و گرم را برای انتقال یکنواخت گرما بین صفحات انتقال می دهند.
مبدل های حرارتی صفحه واشر بیشتر در فرآیندهای تراکم و تبخیر استفاده می شوند. محدوده عملکرد این نوع مبدل دما بین 35 تا 200 درجه سانتیگراد و تحمل فشار آنها تا 25 بار (بار) می باشد.
همچنین بخوانید : آشنایی با انواع پمپ دنده ای به همراه ویژگی های آنها
مبدل صفحه حلزونی
مبدل های حرارتی صفحه ای حلزونی از دو صفحه بلند و موازی تشکیل شده اند که به صورت مارپیچی دور یک میله پیچیده شده اند. این مبدل ها می توانند حرارت را از 0.5 تا 500 متر مربع انتقال دهند. حداکثر فشار کاری آنها تا 15 بار (bar) می باشد و می توانند تا 500 درجه سانتیگراد حرارت را انتقال دهند.
مبدل لاملا
این نوع مبدل در واقع شکل اصلاح شده مبدل های حرارتی پوسته و لوله با صفحه شناور است. در این مبدل ها لوله های پهنی به نام لاملا وجود دارد. این نوع مبدل حرارتی از دو صفحه نازک تشکیل شده است که به یکدیگر جوش داده شده اند. یکی از مهم ترین ویژگی های مبدل های حرارتی لاملا این است که رسوب نمی گیرند و تحمل فشار در این نوع مبدل های حرارتی 35 بار (bar) می باشد.
3- مبدل حرارتی با سطوح پره دار
این گروه از مبدل های حرارتی شامل سطوحی هستند که شامل پره ها هستند و بیشتر در فرآیندهای گاز-گاز و مایع-گاز استفاده می شوند.
مبدل حرارتی لوله پره
این مبدل ها در فرآیندهای گاز-مایع که در آن سیال گاز در سمت پره مبدل جریان می یابد، استفاده می شود.
مبدل حرارتی پوسته و لوله پره دار
این نوع مبدل حرارتی یکی از پرکاربردترین مبدل ها در صنایع مختلف می باشد که بر اساس نوع جریان به سه دسته تقسیم می شوند:
Co جریان جریان
جریان ضد جریان
جریان متقاطع
این مبدل ها پرکاربردترین نوع مبدل های حرارتی هستند و ساختار آنها معمولا به صورت چند گذر طراحی می شود.
همانطور که گفتیم مبدل های حرارتی انواع مختلفی با ساختارهای مختلف وجود دارد. می توان گفت مبدل حرارتی یکی از تجهیزات مهم و پرکاربرد در انواع صنایع می باشد. مبدل حرارتی در صنایع خودروسازی، صنایع نفت، صنایع غذایی، تولید و ساخت سیستم های تهویه مطبوع، صنعت خودروسازی و ... کاربرد دارد.
منبع :https://pumps-hypermarket.com/category/shelltube-heat-exchanger/
