چکیده : مبدل حرارتی، نحوه عملکرد و کاربردهای آن در سیستمهای مختلف مبحث مهمی است که اطلاع از آن باعث افزایش راندمان تولید تمامی کارخانجات صنعتی می شود. مهتاب گستر در ادامه به معرفی این محصول کاربردی می پردازد. با ما همراه باشید...

مبدل حرارتی قطعه مهمی از تجهیزات است که هدف آن انتقال مداوم گرما از یک سیال به سیال دیگر است. این انتقال حرارت از طریق صفحات یا لوله‌های فلزی انجام می‌شود که تبادل بین سیالات را بدون اختلاط آن‌ها انجام می‌دهد. در واقع از پر مصرف ترین تجهیزات صنایع مختلف می توان به مبدل‌های حرارتی اشاره کرد که سیال خروجی مطلوب ما را با دمای مطلوب ارائه می‌دهد.

مبدل‌های حرارتی و کاربرد های صنعتی آن

مبدل‌های حرارتی نقش بسیار مهمی را در صنایع مختلفی ایفا می‌کنند. آنها به عنوان دستگاه‌هایی با بهره وری بالا و کارآمد در نظر گرفته می‌شوند. به عبارت ساده تر، مبدل گرمایی وسیله ای است که برای انتقال موثر گرما از یک سیال به سیال دیگر طراحی و تولید شده است. در واقع عملکرد یک مبدل حرارتی بسیار شبیه به کارکرد رادیاتور خودرو می‌باشد.

کاربرد مبدل حرارتی

مبدل حرارتی یک تجهیز مهم است که به طور گسترده ای در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر مبدل‌های حرارتی به طور گسترده ای در زندگی روزمره ما همانند تجهیزات گرمایشی، سیستم های تهویه مطبوع یا تبرید، کارخانه‌های تولید انرژی، صنایع شیمیایی و... استفاده می‌شوند. این تجهیزات انتقال حرارت بین دو سیال را بدون اختلاط سیال تضمین می‌کنند.

مبدل‌های گرمایی پر کاربردترین وسیله جهت گرم کردن آب استخر و جکوزی می‌باشند. این مبدل‌ها دارای دو مدار گردش سیال هستند که در یک طرف آب گرم بویلر و در طرف دیگر آب استخر در جریان قرار می‌گیرد.

انواع مختلف مبدل‌های گرمایی

بسته به مبدل حرارتی مورد استفاده، سیالات می‌توانند ماهیتهای متفاوتی داشته باشند.

بنابراین، کارایی مبدل حرارتی به معیارهای زیادی بستگی دارد، از جمله:

• تفاوت دما بین هر سیال
• رسانایی مواد مورد استفاده
• کاهش اتلاف حرارت

طبقه بندی مبدل‌های حرارتی

طبقه بندی مبدل‌های حرارتی بسته به معیاری که مورد استفاده قرار می گیرند، متفاوت می‌باشد. طبقه بندی آن‌ها را می توان بر اساس موارد زیر در نظر گرفت:

• نحوه گردش سیالات
• نحوه انتقال حرارت
• ماهیت دو سیال (مایعات و گازها)
• تماس مستقیم یا تماس غیر مستقیم (تبخیر یا تراکم)
• روش ساخت و معیارهای تکنولوژیکی آن
• برنامه مربوطه جهت تبادل حرارت

طبقه بندی مبدل‌های گرمایی بر اساس پدیده انتقال

تبادل انرژی بین دو سیال به صورت تماس مستقیم یا غیر مستقیم صورت می‌گیرد:

مبدل حرارتی در نوع مستقیم، حرارت بین دو سیال که با هم تماس مستقیم دارند مبادله می‌شود. معمولا یکی از این دو سیال گاز و دیگری مایع است که با فشار بخار خیلی پایین و پس از تبادل حرارت به سادگی قابل تفکیک هستند.

در نوع غیر مستقیم، حرارت ابتدا به یک سطح جامد نفوذ ناپذیر منتقل می‌شود و سپس از آن به سیال سرد انتقال می‌یابد.

طبقه بندی مبدل‌های حرارتی بر اساس نوع جریان

در این طبقه بندی مبدل‌های گرمایی شامل:

1. جریان متقاطع
2. جریان همسو
3. جریان ناهمسو

طبقه بندی مبدل‌های گرمایی بر اساس ساختار

• مبدل حرارتی لوله ای

مبدل حرارتی لوله ای که به مبدل حرارتی دو لوله ای نیز معروف است، دستگاهی است که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد و هدف اصلی آن بازیابی گرما است.

ساختار این نوع مبدل گرمایی به این صورت است که از دو لوله با قطر های کوچک و بزرگ ساخته شده است و سیالات برای تبادل حرارتی باید در داخل این لوله‌ها قرار گیرند. مبدل حرارتی لوله ای با تبادل حرارت بین دو سیال کار می‌کند.

• مبدل حرارتی پوسته و لوله

به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع مبدل‌های حرارتی در تمام صنایع، تخمین زده می‌شود که 60 درصد از این سیستم‌ها که امروزه در جهان استفاده و بهره برداری می‌شود، مبدل‌های پوسته و لوله ای می‌باشند. این نوع مبدلها از تعدادی لوله و پوسته تشکیل شده اند که درون آن یک سیال باید گرم یا سرد شود.

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به فشار و دماهای کاری بالا دارند استفاده می‌شوند. این مبدل‌ها خود به سه نوع مختلف تقسیم بندی می‌شوند، که عبارت است از:

1. نوع U شکل
2. نوع مستقیم یک پاس
3. نوع مستقیم دو پاس

• مبدل حرارتی صفحه ای

این نوع مبدلها از صفحات فلزی با فاصله اندکی کنار یکدیگر ساخته شده است و از آن برای انتقال حرارت بین دو سیال استفاده می‌شود. مبدل حرارتی صفحه ای یا همان پلیتی دارای راندمان بیشتر و اندازه کوچک تر در مقایسه با مبدل حرارتی پوسته و لوله می‌باشد. علت اصلی کارآمدی این نوع مبدل گرمایی، صفحه‌های آن می‌باشد. این صفحه‌ها هرچند طراحی بسیار ساده ای دارند، اما هر یک از آنها دارای ویژگیهای طراحی مهندسی شده‌ هستند.

مبدل‌های حرارتی صفحه ای خود دارای انواع متنوعی هستند و به چهار نوع تقسیم بندی می‌شوند، که عبارت است از:

1. لحیمی
2. واشردار
3. بلاک
4. صفحه و پوسته

مبدل‌های صفحه ای به دلیل اشغال فضای کمتر و سهولت در تعمیر و جابجایی از محبوبیت ویژه ای برخوردار هستند. در برخی از سیستمها، استفاده از مبدل‌های حرارتی صفحه ای ترجیح داده می‌شوند، در حالی که در برخی دیگر، مبدل‌های حرارتی لوله ای کارآمدتر هستند.

طبقه بندی بر اساس کاربرد

معمولاً از مبدل حرارتی برای تبادل حرارت بین دو سیال با دماهای مختلف استفاده و بهره برداری می‌شود. با این حال، در بسیاری از کاربرد ها می توان از این دستگاه‌ها برای تبادل گرما بین چند سیال استفاده کرد.

مبدل‌های حرارتی دارای انواع متنوعی هستند که می توان آنها را بر اساس روش های مختلف طبقه بندی کرد. انتخاب مبدل حرارتی باید بر اساس شرایط دمایی، نوع جریان، نوع سیال و کاربرد های خاص باشد. علاوه بر این موارد، نوع متریال و قیمت مبدل حرارتی نیز از عوامل تعیین کننده انتخاب مبدل حرارتی مناسب با پروژه می‌باشد.

از آنجایی که هر صنعت ماهیتهای متفاوت دارند، مبدل‌های گرمایی در انواع متفاوتی طراحی و تولید می‌شوند. بنابراین برای استفاده بهینه از این تجهیزات، نیاز به مشاوره کارشناسان این صنعت است.

طبقه بندی بر اساس پیوستگی یا تناوب جریان

جریان سیال داخل مجاری مبدل‌های حرارتی پیوسته یا متناوب است. در مبدل‌های گرمایی با جریان پیوسته مجاری سیال گرم و سرد از هم تفکیک شده اند، به طوری که سیال گرم در مجاری مخصوص خود و سیال سرد نیز در مجاری مربوط به خود جریان دارند. دو مجرای جریان توسط یک جداره لوله یا یک ورق از هم جدا شده اند.

نقش ورق استیل در ساخت مبدل حرارتی

در بحث انتخاب مواد اولیه ساخت مبدل‌های حرارتی، قبل از هر چیز باید به بررسی هر یک از آنها پرداخت. مواد انتخابی در این مورد، استنلس استیل یا همان فولاد های ضد زنگ می‌باشد. هنگام انتخاب مواد مناسب در ساخت مبدل‌های حرارتی باید مواردی چون شرایط حاکم و میزان مقاومت به خوردگی، استحکام مورد نیاز، قیمت مواد اولیه، هزینه نصب و راه اندازی و... را مد نظر قرار داد.

انواع ورق استیل آستنیتی با توجه به خواصی چون مقاومت بالا در برابر خوردگی و ویژگیهای مکانیکی خوب، در ساخت مبدل حرارتی کاربرد دارند. برای استفاده از ورق استیل در ساخت مبدل گرمایی الزاماتی وجود دارد. این موارد عبارت است از:

• سازگاری با مایعات فرآیند
• سازگاری با فرآیند های ساخت
• پایداری خواص فیزیکی و مکانیکی
• مقاومت بالا در برابر خوردگی سایشی
• هدایت گرمایی متوسط و پایداری ابعادی
• مقاومت در برابر اکسیداسیون و سولفید شدن
• چقرمگی در کاربردهای دما پایین و استحکام دما بالا

اختلاف دما سیالات در مبدل حرارتی

اختلاف دما بین دو سیال در حال گردش در مبدل حرارتی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در واقع اختلاف دما بین دو سیال، بر حسب کلوین (K) یا بر حسب درجه سانتی گراد )°(C و دمای دلتا (dT) باید برای تضمین تبادل حرارت تعریف شود.

نحوه محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی

جهت محاسبه ظرفیت انواع مبدل حرارتی به موارد زیر توجه نمایید:

اختلاف دمای ۵۰ درجه در جریان ورودی و خروجی برای مبدل آبگرم مصرفی در نظر گرفته شود.

اختلاف دمای ۲۵ درجه سانتیگراد در جریان ورودی و خروجی برای مبدل استخر در نظر گرفته شود.

اختلاف دمای ۱۵ درجه در جریان ورودی و خروجی برای مبدل گرمایش کف در نظر گرفته شود.

اختلاف دمای ۱۵ درجه در جریان ورودی و خروجی برای مبدل ذوب یخ در نظر گرفته شود.

در انتخاب نوع مبدل به نوع سیالات، ‌اسیدی و یا بازی بودن آنها، غلظت سیال، ‌اختلاف درجه حرارت و دبی مورد نیاز، کاربری واحدها (مسکونی، تجاری و اداری) و... دقت شود.

انتخاب مبدل حرارتی برای امور صنعتی نیازمند داده های دقیق برای موازنه و انتخاب جنس مبدل جهت برآورد سطح تماس و تعیین سیال در گردش و فشار مورد نیاز دو طرف مبدل حرارتی می باشد.

قیمت مبدل حرارتی

اگر بخواهیم مبدل‌ها را براساس قیمت با یک دیگر مقایسه کنیم، نوع صفحه ای به دلیل استفاده متریال کمتر نسبت به دیگر مبدل‌ها از قیمت پایین تری برخوردار می باشد.

قیمت انواع مبدل‌ها به عواملی همچون اندازه و جنس لوله ها و صفحات، نوع آن و فشار کاری سیالات بستگی دارد. به عنوان مثال اگر در طراحی و ساخت مبدل صفحه ای از تعداد صفحات کمتری استفاده گردد، متریال استفاده شده نیز کمتر خواهد بود و در نتیجه قیمت آن نیز کمتر می باشد.

قیمت مبدل‌های حرارتی در ازای هر تن تبرید در تناژهای کم به صورت تقریبی ۵۰۰ هزار تومان و در تناژ های بالا حدودا ۳۰۰ هزار تومان در نظر گرفته می شود.

جهت استعلام قیمت با کارشناسان مجموعه مهتاب گستر با شماره‌های تلفن: 66706377 و 66709528 در تماس باشید.

برچسب ها : مبدل حرارتی,مبدل گرمایی