مبدل حرارتی

مبدل حرارتی

مبدل حرارتی Heat Exchanger

مبدل حرارتی دستگاهی است که عمل انتقال حرارت بین دو سیال در حال حرکت را انجام میدهد بی آنکه اختلاط یا تماس مستقیمی بین آنها صورت گیرد در نتیجه ی این انتقال حرارت ممکن است یکی از دوسیال تبخیر و یا تقطیر شده و یا بدون تغییر فاز باقی بمانند.

در مبدل حرارتی عامل انتقال حرارت،اختلاف دما بین دوسیال است که موجب انتقال انرژی حرارتی می شود.

در مبدل حرارتی انتقال حرارت به واسطه سطوح فلزی مانند مس، آلومینیوم، استیل و... با ضریب انتقال حرارت بالا که ما بین دو سیال قرار گرفته انجام میگیرد. هرچه سطح تماس مبدل افزایش یابد، راندمان مبدل بالاتر میرود.

انواع مبدل حرارتی

مبدل ها به چهار مدل تقسیم میشوند:

  1. مبدل حرارتی پوسته و لوله tubular heat exchanger

  2. مبدل صفحه ای plate heat exchanger

  3. مبدل فیندار هوا خنک (رادیاتورها) extended surface heat exchanger

  4. مبدل احیا کننده  regenerative heat exchanger

درعین حال که هر دو وظیفه انتقال حرارت را به عهده دارند ولی از نظر ساختاری و نحوه عملکرد اختلاف چشمگیری دارند.

مبدل حرارتی پوسته و لوله

در این مدل از مبدل، تعداد یک یا دسته ای از لوله های فلزی (تیوب) در داخل یک لوله ی بزرگتر (شل یا پوسته)قرار می گیرند،تیوب ها یا از یک طرف پوسته و یا از دو سر آن توسط صفحه ای گرد و حفره دار جمع آوری می شوند که این صفحه در حقیقت عمل هدر یا جمع آوری سیال داخل تیوب ها را انجام میدهد که به آن تیوپ شیت نیز گفته میشود.

اگر شکل تیوب بصورت U باشد هر دو سر تیوب ها در یک طرف پوسته قرار گرفته و از یک صفحه ی جمع کننده استفاده میشود و اگر مستقیم باشد از یک طرف پوسته ورودی و از انتهای آن خروجی در نظر گرفته می شود.

پوسته مبدل حرارتی در واقع لوله ای است با طول مشخص که تیوب ها در آنجا داده می شود و خود نیز داری ورودی و خروجی بوده که معمولاً به صورت عرضی روی آن قرار دارد. بدین ترتیب دو سیال قرار گرفته در داخل مجموعه اختلاطی با هم ندارند و صرفا از طریق دیواره تیوب های فلزی (مس، آلومینیوم، استیل، تیتانیوم و …) تبادل حرارت میکنند.

مبدل پوسته لوله به شکل های گوناگون در صنعت تولید می شود که کلی ترین آنها در 3 شکل U تیوب، تیوب مستقیم و اسپیرال قرار می گیرد.

مبدل حرارتی مدل اسپیرال این تفاوت را دارد که تیوب های آن در داخل پوسته به شکل مارپیچی دور هم پیچیده شده و بدین ترتیب سطح تماس بیشتر و راندمان بالاتری نسبت به حالت معمول دارند. 

مبدل حرارتی صفحه ای

ازلحاظ نوع ساختار مبدل حرارتی صفحه ای در چهار نوع صفحه ای مکعبی (حالت معمول)، اسپیرال یا استوانه ای،صفحه و لوله،صفحه ای لایه ای تولید می شود.

مبدل حرارتی صفحه ای مکعبی

از پرکاربردترین نوع مبدل حرارتی صفحه ای است، این نوع از مبدل حرارتی به صورت فشرده از صفحات فلزی شیاردار مستطیلی که به صورت جوشکاری شده کنار هم قرار میگیرد تولید می شود.

شیارهای تعبیه شده روی صفحات فلزی تشکیل مجرایی برای عبور سیال را میدهند. از لحاظ نوع اتصال صفحات به یکدیگر مبدل حرارتی صفحه ای به دو نوع واشردار gasket و جوشکاری شده یا brazed تقسیم بندی میشوند.

جوشکاری بین صفحات مبدل حرارتی معمولاً توسط مس انجام می شود که در کاربری های خاص توسط استنلس استیل و نیکل نیز این جوشکاری انجام می شود. مبدل حرارتی صفحه ای جوشی قابلیت افزایش یا کاهش ظرفیت و باز و بست صفحات را ندارد.

مبدلهای واشردار توسط واشرهای مخصوص از جنس NBR یا EPDM به یکدیگر متصل شده و توسط واشرها آب بندی می شوند. مجموعه نهایتاً توسط صفحات ضخیمتر از دو طرف مهار شده و به وسیله پیچ و مهره یکپارچه می شوند.

مبدل های صفحه ای واشردار قابلیت باز و بست،افزایش ، کاهش ظرفیت و تعمیرات زا دارند و به راحتی می توان جهت سرویس های ادواری صفحات را از یکدیگر جدا نمود.

مبدل حرارتی صفحه ای به نسبت مبدل حرارتی شل اند تیوب به میزان ۷برابر دارای وزن و حجم کمتر می باشد.

مبدل حرارتی صفحه‎ای اسپیرال

ساختار کلی مبدل حرارتی صفحه‎ای اسپیرال در واقع مانند مبدل صفحه‎ای مکعبی است؛ با این تفاوت که صفحات انتقال حرارت به‎صورت مارپیچ به دور یکدیگر پیچیده شده‎اند و مجراهایی برای عبور سیالات بر روی صفحات در نظر گرفته شده ‎است. مجموعه مبدل نهایتاً در یک فریم لوله‎ای باگپ‎ های ابتدایی و انتهایی مهار شده‎ است. 

مبدل حرارتی صفحه‎ای لایه‎ای

مبدل حرارتی صفحه‎ای لایه‎ایی اLamella تشکیل شده از دو صفحه که از اطراف به یکدیگر جوشکاری شده‎اند و فاصله بسیار کمی بین صفحات برای عبور سیال در نظر گرفته‎ شده ‎است و در این نوع مبدل حجم بالای از سیال اجازه تبادل حرارت با سیال ثانویه یا هوا را پیدا می‎کند. 

در مبدل حرارتی لایه‎ای معمولاً صفحات در نقاط منظمی به‎ صورت دکمه‎ای به یکدیگر متصل می‎شوند تا  مقاومت دستگاه مبدل بالاتر رفته و فاصله بین دو صفحه برای عبور سیال حفظ شود.

مبدل حرارتی صفحه‎ای لوله و صفحه

مبدل حرارتی صفحه و لوله در واقع استفاده از لوله‎های عبور سیال متصل به صفحات نازک جهت انجام انتقال حرارت بیشتر می‎باشد؛ که به‎ وسیله جوشکاری به یکدیگرمتصل می‎شوند. از نمونه کاربرد های آن می‎توان به اواپراتور یخچال ‎های قدیمی ‎تر و آب‎ سرد کن ‎ها اشاره کرد. 

مبدل حرارتی فین دار 

مبدل حرارتی فین ‎دار دارای دو نوع فین تیوپ (Fin tube) و فین پلیت (Fin plate) می‎باشد. نوع فین تیوب مبدل حرارتی یکی از پرکاربردترین مبدل‎های حرارتی است که از نمونه‎ های آن می‎توان به رادیاتور فنکویل‎ ها، کندان سور یخچال ‌‏ها و کویل‎ های حرارتی اشاره‎ نمود. که در واقع لوله‎های عبوری سیالات وسط فین ‎های انتقال حرارت احاطه ‎شده‎اند. با توجه به ظرفیت حرارتی مورد نیاز سایز لوله ‎ها، ضخامت فین ‎ها و فاصله بین فین‎ ها مشخص می‎شود.

مبدل حرارتی فینپلیت دارای صفحات به‎ هم‎ چسبیده برای عبور سیال هستند که روی سطح خارجی صفحات برای انتقال حرارت فین در نظر گرفته ‎شده است. از پرکاربردترین نوع مبدل حرراتی فینپلیت می‎توان به رادیاتور ماشین اشاره ‎کرد.مبدل حرارتی فین پلیت مانند مبدل حرارتی فین تیوب است با این تفاوت که سیال در مبدل فینپلیت از داخل صفحات عبور می‎کند، اما در مبدل حرارتی  فینتیوب  از داخل لوله‎ ها.

مبدل بازسازی کننده Regenerative   

مبدل حرارتی احیاکننده یا بازسازی ‎کننده از نوع مبدل ‎های گاز به‎ گاز است؛که معمولا در سیستم ‎های بازیافت حرارت به‎ کار می‎روند. مبدل حرارتی احیا کننده را می‏‎توان از دسته مبدل حرارتی صفحه‎ای دانست.

این مبدل از یکسری صفحات انتقال حرارت که به‎ صورت استوانه ‎ای کنار یکدیگر قرار گرفته‎ اند و تشکیل استوانه داده‎اند؛ تشکیل شده‎ است. این استوانه به‎ دو قسمت مساوی تقسیم شده‎ که دو سیکل عبور سیال مجزا می‎باشد (سیال گرم و سیال  سرد). 

مجموعه استوانه به‎ وسیله الکتروموتور چرخش‎ کرده و تبادل حرارت بین دوسیال رخ می‎دهد. 

عوامل تاثیر گذار در انتخاب مبدل حرارتی

  • نوع سیال‎ های عبوری از مبدل حرارتی 
  • کاربری مبدل حرارتی
  • فشار و دمای کاری مبدل حرارتی 
  • دبی و ظرفیت مورد نیاز

موارد کاربرد مبدل ها:

مبدل ها در حالت کلی زمانی استفاده می شوند که منبع اصلی انرژی برای مقاصد گوناگون در نظر گرفته شده  و یا تجهیزاتی که دامنه دما یا فشار سیال در آنها خارج از محدوده منبع اصلی میباشد

که شامل موارد زیر می باشد:

- برای تقطیر بخار آب جهت تولید آب مقطر داغ در واحدهای آب سازی

- برای استفاده در آب سرویس ها (آشامیدنی و غیر شرب) که منبع حرارتی مانند دیگ آبگرم یا دیگ بخار دارد.

- برای حفظ فشار در سیستم های تبادل حرارتی که به صورت بسته با فشارهای مختلف کار می کنند.

- برای بدست آوردن سیال با دمای خاص یا جلوگیری از یخ زدگی در لوله ها و یا تشتک برج خنک کن ها.

- برای مقاصد بازیابی انرژی در خطوط کندانس، ونت، تخلیه بخار و یا خط برگشت چیلر

- در بسیاری از موارد سرمایشی از قبیل اواپراتورها،کندانسورها و خنک کننده های مایع.

 

بیشتر
حذف همه
(نمایش 40 - 1 محصول از 147)
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4