معرفی مبدل حرارتی (مبدل گرمایی)

مبدل حرارتی یا همان مبدل گرمایی وسیله و ابزاری جهت انتقال دما و حرارت از یک مکان (مایع گرم) به مکان دیگر (مایع سرد) است. با استفاده از مبدل گرمایی می توان حرارت را بین دو یا چند جریان سیال جا به جا کرد. این وسیله در صنایع خودرو، نفت، گاز، پتروشیمی و حتی در آزمایشگاه های صنعتی در تجهیزاتی مانند دیگ بخار، برج های خنک کننده و کوره ها پر کاربرد است. مبدل های حرارتی از موادی مانند چدن، فولاد، آلومینیوم، مس و آلیاژ های آن ها، نیکل، شیشه، تفلن ساخته می شوند.

طبقه بندی مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان ها

در پوسته یک گذر، سیال از یک انتهای مبدل وارد شده و از انتهای دیگر خارج می شود. در یک مبدل گرمایی دو گذر لازم است که سیال از یک انتها وارد و از همان انتها خارج شود. انتخاب ترتیب جریان در پوسته بستگی به مقدار سرد یا گرم کردن و نیز افت فشار مورد نیاز و نوع کار دارد. مثلا مبدل جوشاننده نوع کتری برای جریان های تبخیر شونده در پوسته مناسب است.

برا ی جریان در لوله ها از 1 تا 16 گذر ممکن است استفاده شود. در یک مبدل حرارتی که دارای دو گذر است، سیال در میان نیمی از لوله ها در یک جهت و در میان نیمی دیگر از لوله ها در جهت مخالف جریان می یابد. انجام این کار نیاز به یک صفحه تقسیم کننده در کانال ورودی دارد.

سیالات ممکن است دارای جریان عرضی (عمود بر هم) نیز باشند این نوع جریان عموما در مبدل های گرمایی لوله ای پره دار به کار می رود.

اگر سیالی در یک مبدل گرمایی و یا قسمتی از آن طول کامل را طی نماید اصطلاحا مبدل یک پاس نامیده می شود. اگر سیالی این کار را n بار انجام دهد می گویند که سیال n پاس را پیموده است. لازم نیست که پاس های مختلف یک اندازه باشند. برای این که مبدل حرارتی فضای کم تری را اشغال نماید بیشتر مواقع قسمت های مختلف آن روی هم تا می شود. یک مبدل گرمایی را چند پاس می گویند اگر بعد از اینکه تاهای آن از هم باز شدند هیچ کدام از جریان های یک پاس به وجود نیاید.

مبدل حرارتی پوسته و لوله چیست؟

مبدل حرارتی پوسته و لوله نوعی مبدل گرمایی است که کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی مانند واحد های تقطیر نفت خام دارد. همان‌ طور که از نام آن پیداست این مبدل از یک مخزن استوانه ‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعدادی لوله در داخل آن تشکیل شده است. مایع در داخل لوله ‌ها حرکت می ‌کند و بخار داغ بر روی لوله ‌ها و درون پوسته جریان دارد. به علت تعداد زیاد این لوله ‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می ‌کند، حرارت بخار به مایع داخل لوله منتقل شده و مایع را به جوش می‌آورد.

مبدل حرارتی هوا خنک (کولر هوایی) چیست؟

مبدل حرارتی هوا خنک نوعی مبدل گرمایی بسیار پرکاربرد است که بر اساس انتقال حرارت میان سیال و هوا کار می کند. این نوع مبدل با علامت اختصاری ACHE نشان داده می شود و یکی از تجهیزات برج های خنک کننده یا کولینگ تاور در صنایع به شمار می رود. این نوع مبدل های از پر كاربرد ترین مبدل هاي حرارتي در صنایع هستند. در مناطقی که تهیه آب به عنوان منبع سرمایش مقدور نبوده و یا پر هزینه می باشد، بهترین و اولین گزینه برای تامین سرمایش مورد نیاز، استفاده از مبدل های حرارتی هوا خنک (کولر هوایی) است.

در این مبدل گرمایی، حرارت از یک سیال دریافت شده و سپس به هوا خارج می شود. البته در مورد نحوه عملکرد این نوع مبدل های حرارتی، تفاوت زیادی میان خارج شدن حرارت به هوا و انتقال حرارت به آب وجود دارد. از این مبدل گرمایی نیز همانند یک مبدل حرارتی پوسته و لوله در برج خنک کننده در پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی استفاده می شود.

یکی از مهم ترین و اصلی ترین مزیت های استفاده از مبدل حرارتی هوا خنک در فرآیند های صنعتی این است که این مبدل ها به آب نیازی ندارند، این جمله به آن مفهوم است که پروژه های صنعتی با ظرفیت بالای خنک کنندگی لازم نیست در نزدیکی منابع آبی برای خنک سازی ساخته شوند. در حقیقت، یک مبدل حرارتی هوا خنک می تواند به عنوان یک کولر هوایی، نقش خنک کنندگی فرآیند ها را ایفا کند.

مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟

مبدل های حرارتی صفحه ای بسیار پر استفاده هستند. از موارد معمول استفاده از این مبدل ها، سیستم های مکانیکی مانند سیستم تهویه مطبوع در ساختمان ها است. از دلایل محبوبیت این مبدل ها می توان به حجم کم، راندمان بالا، سرویس آسان و همچنین نیاز به نگهداری پایین اشاره کرد.

هدف از مبدل حرارتی صفحه ای، انتقال حرارت از یک سیال به سیالی دیگر درون یک سیستم است بدون این که دو سیال باهم مخلوط شوند. برای مثال، در سیستم گرمایش ساختمان، وقتی بخواهیم گرما را از چرخه اولیه متصل به دیگ بخار یا بویلر بخار به چرخه ثانویه مجزا منتقل کنیم، یا در صنعت تولید هنگامی که بخواهیم روغن داغ را توسط آب سرد کنیم بدون این که آب و روغن مخلوط شوند، از مبدل حرارتی صفحه ای استفاده و بهره برداری می شود.

انواع لوله کشی در مبدل حرارتی صفحه ای

چند روش مختلف برای لوله کشی جریان سیالات در درون مبدل حرارتی صفحه ای وجود دارد. در شکل 5 روشی معمول تر برای جریان ها مشاهده می شود و روشی است که در این مطلب به آن پرداخته می شود.

در این شیوه هر دو جریان سرد و گرم از سمت صفحه ابتدایی وارد شده و پس از جریان یافتن درون کانال های مبدل، از همان سمت نیز خارج می شوند.

انواع مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل های حرارتی صفحه ای به 4 دسته کلی تقسیم بندی می شوند، که عبارت است از:

· مبدل صفحه ای با واشر آب بندی (Gasket Plate Heat Exchanger)

· مبدل صفحه ای لحیمی (Brazed Plate Heat Exchanger)

· مبدل های صفحه ای میکرو (Micro Plate Heat Exchanger)

· مبدل حرارتی جوشی (Welded Plate Heat Exchanger)

مبدل حرارتی صفحه ای با واشر آب بندی

در این مبدل های گرمایی از واشر آب بندی در بین صفحات استفاده می شود که در بالا به طور کامل توضیح داده شد. از مزایا و معایب این مبدل ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای با واشر آب بندی

· اجزای آسیب دیده می توانند جایگزین شوند.

· ظرفیت گرمایی یا سرمایی آن می تواند تغییر کند.

· می توان برای تمیز کردن و تعمیرات آن را باز کرد.

معایب مبدل حرارتی صفحه ای با واشر آب بندی

· نشتی در آن ها کم است اما می تواند از قسمت واشر ها رخ دهد.

· نسبت به مبدل های حرارتی پوسته-تیوب افت فشار بیشتری دارند.

مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی

در این مبدل گرمایی، صفحه ها به یک دیگر لحیم شده اند و واشری در آن استفاده نشده است. این مبدل معمولا در کاربرد های با ظرفیت کم مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه در سال های اخیر نمونه های بزرگی از این مبدل گرمایی ساخته شده که می تواند در ظرفیت های بالا نیز مورد استفاده و بهره برداری قرار گیرد. از نمونه کاربرد این مبدل، استفاده در پمپ های گرمایی برای انتقال حرارت بین جریان های سیال اولیه و ثانویه در سیستم است. از مزایا و معایب این مبدل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی

· احتمال نشتی در آن کم است.

· حجم کمتر نسبت به مبدل واشری

· راندمان اندکی بیشتر از نوع واشری

معایب مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی

· سخت تر بودن عملیات تمیزکاری

· در صورت آسیب دیدن هر قطعه، کل سیستم باید تعویض شود.

مبدل حرارتی صفحه ای میکرو

این مبدل گرمایی در دو نوع واشری و لحیمی ساخته می شود. تا به امروز بیشترین راندمان در بین انواع مبدل های حرارتی صفحه ای مربوط به مدل میکرو است. وجه تمایز این مبدل با سایر انواع، این است که در صفحه های این مبدل به جای وجود شیار، فرو رفتگی های کوچکی مانند شکل 8 ایجاد شده است که سبب راندمان بالای این مبدل گرمایی می شود.

دلیل این امر این است که این فرو رفتگی ها موجب می شود جریان یکنواخت تری بر روی صفحه ایجاد شود و در نتیجه سطح انتقال حرارت افزایش یابد. همچنین باعث آشفته تر شدن جریان و افزایش نرخ انتقال حرارت نیز می شود. از مزایا و معایب این مبدل گرمایی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای میکرو

· نرخ انتقال حرارت بالا تر

· جریان سیال مورد نیاز کم تر

· دارا بودن حجم و وزن کم تر نسبت به سایر انواع با ظرفیت مشابه

معایب مبدل حرارتی صفحه ای میکرو

· ظرفیت ثابت

· تمیز کاری سخت

· در صورت آسیب دیدن هر قطعه، کل سیستم باید تعویض شود.

مبدل حرارتی صفحه ای جوشی

در این نوع مبدل گرمایی، صفحه ها به یک دیگر جوش داده شده اند. محفظه این مبدل گرمایی می تواند برای انجام تعمیرات باز شود. به دلیل جوش خوردن صفحه ها به یک دیگر امکان تغییر در تعداد آن ها وجود ندارد و به همین دلیل دارای ظرفیت ثابت هستند.

از طرفی امکان نشتی در این مبدل کم تر است و توانایی تحمل فشار و دمای بالا تر را دارد. این ویژگی ها سبب شده که از این مبدل معمولا در کاربرد های سنگین استفاده شود.

راهنمای انتخاب و خرید برج خنک کننده

انتخاب نوع برج خنک کننده نیاز به بررسی و محاسبه دقیقی دارد تا ظرفیت مورد نیاز آن متناسب با پروژه تعیین شود. پس یادتان باشد قبل از خریدبرج خنک کننده حتما با یک کارشناس سیستم های تهویه مطبوع مشورت کنید.

گروه تولیدی و صنعتی مهتاب گستر با سال‌ ها تجربه در زمینه مشاوره خرید کولینگ تاور و نصب و راه اندازی بهترین سیستم های گرمایشی و تهویه مطبوع، آماده ارائه انواع برج های خنک کننده به مشتریان عزیز می باشد.

مشاوره و سفارش مبدل گرمایی

برای مشاوره و خرید مبدل گرمایی می توانید با تیم متخصص مهتاب گستر در ارتباط باشید ..

وب سایت شرکت مهتاب گستر: https://cooling-tower.ir/

تلفن: 66706377 و 66709528

همراه: 09127883721

ایمیل: prod.cooling.tower(@)gmail.com