مبدل حرارتی چیست؟
مبدل حرارتی یا هیت اکسچنجر (Heat Exchanger) یکی از تجهیزات کاربردی در انتقال حرارت است. این دستگاه می‌تواند در اثر اختلاف دمای دو سیال، به انتقال حرارت بین آن‌ها بپردازد. مبدل‌های حرارتی در زمینه نوع سیال‌ها محدودیت ندارند و می‌توانند حرارت را بین دو سیال همگون یا ناهمگون انتقال دهند؛ برای مثال یک مبدل حرارتی روغن، حرارت موجود در مایع سیال (روغن) را بدون تماس مستقیم روغن و هوا، به سیال گازی (هوا) منتقل می‌کند؛ در این مبدل، انتقال حرارت بین دو سیال غیرهمگن صورت‌گرفته است.
مبدل‌های حرارتی در انواع بسیار مختلفی تولید می‌شوند و کاربرد آن‌ها طیف بسیار گسترده‌ای دارد. این دستگاه‌ها بسته به مکانی که از آن‌ها استفاده می‌شود در ابعاد مختلفی تولید شده و توان انتقال حرارت متفاوتی را دارا هستند.
انواع مبدل حرارتی
همان‌طور که در بخش قبلی نیز اشاره کردیم، این نوع مبدل ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند و هر کدام از آن‌ها در صنایع گوناگون کاربرد دارند. در ادامه به معرفی انواع مبدل های حرارتی، کاربردها و مزایای آن‌ها خواهیم پرداخت.
مبدل حرارتی صفحه‌ای
دستگاه مبدل حرارتی صفحه‌ای (Plate Heat Exchanger) از قرار گرفتن چندین صفحه یا پلیت روی‌هم تشکیل شده است. این پلیت‌ها دوبه‌دو به هم جفت شده و به‌صورت موازی در کنار یکدیگر نصب شده‌اند. نحوه قرار گرفتن جفت پلیت‌ها به‌گونه‌ای است که بین آن‌ها کانال تشکیل می‌شود و سیال از درونشان عبور می‌کند. کانال‌هایی که یکی در میان دارای سیال گرم و سرد هستند و به علت همین اختلاف دما انتقال حرارت از سطح دیواره‌ها بسیار بالا می‌رود. لازم به ذکر است که تمامی کانال‌ها و پلیت‌های تعبیه شده در این مبدل صفحه‌ای نسبت به یکدیگر عایق بوده و هیچ تداخلی ندارند.
برای ساخت پلیت مبدل حرارتی از استیل استفاده شده است که ضریب انتقال حرارت بسیار بالایی نیز دارد. اتصالات خروجی و ورودی مبدل حرارتی صفحه‌ای می‌تواند از نوع رزوه‌ای، جوشی یا فلنجی باشد. سایز و اندازه ورودی سیال گرم در این مبدل به علت انبساط گرمایی کمی بزرگ‌تر از ورودی سیال سرد است. لازم به ذکر است که صفحات این مبدل ها در دو نوع ساده و پره‌دار تولید شده که نوع پره‌دار آن حرارت را بهتر و بیشتر انتقال می‌دهد.
کاربردهای مبدل حرارتی صفحه‌ای
از مبدل حرارتی صفحه‌ای برای انتقال حرارت بین سیالات گاز، مایع یا دوفازی استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای این مبدل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• این مبدل به‌عنوان سیستم گرمایشی و سرمایشی خانه‌ها، دفاتر کاری کوچک و...کاربرد دارد؛ این مبدل‌ها به مبدل های حرارتی ساختمان نیز معروف هستند.
• مبدل حرارتی صفحه‌ای در انتقال حرارت موتورخانه‌ها استفاده می‌شود.
• از آن به‌عنوان سیستمی خنک‌کننده در تبخیرکننده‌ها و کندانسورها استفاده می‌شود.
• از این مبدل در چیلرها و سیستم‌های تبرید استفاده می‌شود.
• مبدل حرارتی صفحه‌ای در خنک‌کردن صنایع مختلف شیمیایی همچون فرایند‌های پلیمراسیون، مواد رنگی، نفت خام، مواد دارویی، گلیسیرین و چگالش اتانول کاربرد دارد.
• از این مبدل در سیستم‌های آب گرم فوری استفاده می‌شود.
• این مبدل به‌عنوان خنک‌کننده در بسیاری از صنایع مهم کشور همچون کشتی‌‌سازی، خودروسازی، نساجی، چوب و کاغذ، صنایع غذایی و... کاربرد دارد.
باتوجه‌به موارد اذعان شده می‌توان گفت که این مبدل از کاربردی‌ترین مبدل‌های حرارتی بازار است. برای اطلاع از انواع مبدل حرارتی صفحه ای می توانید به صفحه مربوطه مراجعه نمایید.
مزایای مبدل حرارتی صفحه‌ای
از جمله مزایای مبدل حرارتی صفحه‌ای می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• طراحی آن به‌گونه‌ای است که انتقال حرارت را در سطحی بسیار کاربردی و ارزشمند انجام می‌دهد.
• اتلاف حرارت در آن بسیار کم و ناچیز است.
• حتی اگر واشرهای لاستیکی ورودی و خروجی دستگاه خراب شود، به‌هیچ‌عنوان دو سیال با یکدیگر ترکیب نمی‌شوند.
• درصد رسوب‌گذاری این مبدل‌ها به دلیل وجود جریان توربولانس بسیار پایین است.
• این مبدل در مدل‌های بسیار مختلفی همچون لاملا، حلزونی و... تولید شده و دست خریدار را برای یک انتخاب مطمئن باز گذاشته است.
• مبدل حرارتی صفحه‌ای ابعاد کوچک و مناسبی دارد.
مزایای مبدل صفحه‌ای تنها به این چند مورد محدود نبوده، بلکه در مقایسه با سایر مبدل‌های حرارتی جایگاه بسیار بالاتری دارد.
اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی صفحه‌ای
لیست اجزا مبدل حرارتی به شرح زیر بوده و طبق تصویر در کنار یکدیگر قرار خواهند گرفت:
• صفحات ابتدایی و انتهایی (شماره‌های ۱ و ۱۱)
• مهره (شماره ۳)
• پیج (شماره ۶)
• واشر (شماره ۴)
• فاصله‌اندازها (شماره ۵)
• بلبرینگ (شماره ۸)
• بوش گلویی (شماره ۱۰)
• میله راهنما بالا و پایین (شماره‌های ۲ و ۹)
اگر هر کدام از اجزا این مبدل از کار افتاد و خراب شد، بهتر است به یک متخصص تعمیر مبدل حرارتی مراجعه کنید.
مبدل حرارتی پوسته و لوله
مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger) یکی دیگر از انواع مبدل‌های حرارتی عرضه شده در بازار است. این مبدل از دو بخش اصلی لوله و پوسته تشکیل شده که لوله‌های آن دارای سطح مقطعی دایره‌ای‌شکل و قطرکم هستند. اساس کار مبدل حرارتی پوسته و لوله نیز بر پایه اختلاف دما سیال درون لوله‌ها و پوسته است.
نحوه کار مبدل حرارتی پوسته و لوله به‌گونه‌ای است که ابتدا سیالی وارد یکی از لوله‌های داخل دستگاه شده و بعد از رسیدن به انتهای آن، چرخشی ۱۸۰ درجه‌ای داشته و وارد لوله بعدی می‌شود. از طرف دیگر سیالی با دمای متفاوت وارد پوسته مبدل شده و این اختلاف دما موجب انتقال حرارت خواهد شد.
در لوله‌های داخلی مبدل قطعاتی تحت عنوان بافل قرار گرفته که مانعی بر سر راه سیال هستند. این مانع‌ها موجب آشفتگی در سیر حرکت سیال می‌شوند که این کار، به انتقال هرچه بیشتر حرارت کمک خواهد کرد. انتها و ابتدای لوله‌ها با تیوب شیت بسته شده که این کار موجب آب‌بندی و فاصله بین سیال‌ها می‌شود. مبدل حرارتی پوسته و لوله بر خلاف مبدل حرارتی صفحه‌ای به‌گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند دما و فشار بسیار بالا را نیز تحمل کند. این مبدل در کنار مبدل صفحه‌ای، از پرکاربردترین و محبوب‌ترین مبدل‌های حرارتی به شمار می‌آید.
کاربردهای مبدل پوسته و لوله
این مبدل در رسته مبدل های حرارتی پالایشگاهی قرار می‌گیرد و کاربردهای فراوانی همچون موارد زیر دارد:
• این مبدل برای پالایش نفت در پالایشگاه‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد.
• از آن برای بازیابی سیستم‌های رنگ صنعتی و بخار استفاده می‌شود.
• این مبدل از جمله مبدل‌های خنک‌کننده روغن است.
• از مبدل حرارتی پوسته و لوله در بازیابی حرارت دمنده‌های بویلر صنعتی استفاده می‌شود.
• این مبدل تحت عنوان پیش‌گرم‌کن نیز به کار برده می‌شود.
• از این مبدل در صنایع مختلف همچون داروسازی، تصفیه فاضلاب، تبرید، معدن‌کاری، متالورژی و... استفاده می‌شود.
• مبدل حرارتی پوسته و لوله در تولید مواردی همچون تأسیسات گرمایشی و سرمایشی نیروگاهی، تجهیزات هوای فشرده، کاغذ و... کاربرد دارد.
همان‌طور که گفته شد، این مبدل یکی از مبدل‌های پالایشگاهی و صنعتی است که ظرفیت تحمل بسیار بالای دما و فشار را دارد؛ بنابراین به‌پاس داشتن همین ویژگی، طیف کاربردی آن بسیار گسترده است. بهتر است قبل از خرید مبدل حرارتی پوسته و لوله با یک متخصص مجرب مشورت کنید تا بتوانید دست به انتخاب بهترین و مناسب‌ترین نوع آن بزنید.
مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله
از جمله مهم‌ترین مزایای مبدل پوسته و لوله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• این دستگاه نسبت به دیگر مبدل‌های حرارتی همچون صفحه‌ای، هوا خنک و... قیمت کمتری دارد.
• اگر بخش‌های مبدل حرارتی پوسته و لوله از جنس استیل باشد، انتقال حرارت بسیار بیشتر و بهتر انجام می‌شود.
• محل نشتی تیوپ‌های آن به‌راحتی مشخص می‌شود.
• این مبدل ظرفیت تحمل دما و فشار را در سطوح بالا دارد.
• این دستگاه می‌تواند انتقال حرارت را در یک محیط بسته و محدود به حداکثر برساند.
• هزینه نگهداری و تعمیر مبدل حرارتی پوسته و لوله پایین است.
• می‌توانید آن را با طراحی اعوجاج دار سفارش دهید. این مدل از مبدل حرارتی پوسته و لوله حرارت را بهتر انتقال می‌دهد.
مبدل حرارتی پوسته و لوله تنها یک عیب دارد؛ این دستگاه هر چند وقت یک‌بار به رسوب‌زدایی نیاز دارد؛ البته جای نگرانی نیست؛ زیرا انجام رسوب‌زدایی این مبدل آسان بوده و زمان زیادی نمی‌برد.
اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی پوسته و لوله
مهم‌ترین اجزا این مبدل عبارت‌اند از:
• لوله (باندل)
• تیوپ شیت
• مجرای کنار پوسته
• بافل‌ها
• میله‌های نگهدارنده
• کانال کنار لوله
• مجرای کنار لوله
اگر قصد فروش مبدل حرارتی پوسته و لوله را دارید، بهتر است یادگیری تعمیر این دستگاه را نیز در دستور کار خود قرار دهید؛ با این آموزش حیطه کاری شما گسترده‌تر و معتبرتر خواهد شد.
مبدل حرارتی هوا خنک
یکی از آشناترین مثال‌ها برای مبدل حرارتی هوا خنک (Air Cooler Heat Exchangers ) سیستم رادیاتور خودرو است. در این مبدل از هوا به‌عنوان سیال خنک‌کننده استفاده می‌شود و در اکثر مواقع از مبدل هوا خنک برای خنک‌کردن سیالی مایع استفاده می‌کنند.
در این مبدل هوا به‌وسیله پره یا فین با فشار بالا به داخل راه پیدا می‌کند و سپس با سرعت زیاد به‌دور لوله‌های داخلی مبدل می‌چرخد. به علت اختلاف دمای هوا و مایع موجود در مبدل، انتقال گرما صورت‌گرفته و دمای سیال مایع پایین می‌آید. سرانجام سیال گازی که دمای آن بالا رفته است از خروجی کویل خارج می‌شود. کویل به مجموعه فین و لوله‌های موجود در دستگاه اطلاق می‌شود. این مبدل در سه نوع افقی (Horizontal Air Cooler Heat Exchangers)، وی شکل (V Air Cooler Heat Exchangers) و عمودی ( Vertical Air Cooler Heat Exchangers) به بازار عرضه شده است.
از این مبدل در مواردی استفاده می‌شود که متحرکی به طور دائم به آب برای خنک‌سازی دسترسی نداشته باشد. در مبدل حرارتی هوا خنک نیز همچون سایر مبدل‌های نام‌برده شده، هیچ تماس فیزیکی بین سیال‌ها اتفاق نمی‌افتد. لازم به ذکر است که نوع سیالات به کار برده شده در آن محدودیت خاصی ندارد و می‌تواند تبادل گرمایی بین سیالات گازی - گازی، مایع - گازی و... انجام شود.
کاربردهای مبدل حرارتی هوا خنک
از جمله کاربردهای مبدل هواخنک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• از این مبدل برای خنک‌کاری انواع روغن‌های هیدرولیکی استفاده می‌شود.
• از آن برای برش‌کاری یا جوشکاری با لیزر استفاده می‌شود.
• مبدل حرارتی هوا خنک در تولید وسایل سرمایشی مانند کندانسورها، اواپراتورها و چیلرها و انواع دستگاه تهویه کاربرد دارد.
• از این مبدل در صنایع بسیار مختلفی همچون داروسازی، گاز، پتروشیمی، غذا و... استفاده می‌شود.
• مبدل حرارتی هوا خنک در سیستم پیل‌های سوختی به کار برده می‌شود.
• این مبدل حرارتی در پمپ‌های گرمایشی یا Heat Pump قرار داده می‌شود.
کاربردهای این مبدل به موارد بالا محدود نبوده و در بسیاری از صنایع دیگر همچون صنایع فولاد نیز کاربرد دارد.
مزایای مبدل حرارتی هوا خنک
از جمله مزایای استفاده از مبدل حرارتی هوا خنک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• هوا یک سیال همیشه در دسترس و رایگان است؛ بنابراین می‌توان از این مبدل در دورافتاده‌ترین و محروم‌ترین مناطق نیز استفاده کرد.
• تجهیزات جانبی این مبدل کم است؛ در نتیجه تعمیر مبدل حرارتی هوا خنک آسان‌تر می‌شود.
• هزینه نگهداری آن پایین است.
باتوجه‌به موارد گفته شده می‌توان اذعان کرد که استفاده از این مبدل صرفه اقتصادی قابل‌توجهی دارد.
اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی هوا خنک
مبدل حرارتی هوا خنک از اجزا زیر تشکیل شده است:
• الکتروموتور
• لوله‌های منتقل‌کننده حرارت مجهز به فین
• نازل‌های ورودی و خروجی
• محفظه‌های عقب و جلو سیال خنک‌شونده
• فن و تجهیزات آن
• بدنه دستگاه
پیشنهاد می‌کنیم که برای آگاهی از طریقه نصب مبدل حرارتی هوا خنک به نمایندگی‌های معتبر مراجعه کنید.
تولید، فروش و طراحی انواع مبدل حرارتی
مبدل‌های حرارتی از جمله کاربردی‌ترین تجهیزات انتقال حرارت در صنایع مختلف هستند. این مبدل‌ها در انواع زیر تولید می‌شوند:
• مبدل حرارتی صفحه‌ای
• مبدل حرارتی پوسته و لوله
• مبدل هوا خنک
• مبدل پاستوریزاتور
در تمامی مبدل‌های نام‌برده شده سیال‌ها هیچ‌گونه تماس فیزیکی با یکدیگر ندارند. می‌توانید برای گرفتن مشاوره تخصصی، استعلام قیمت، سفارش و خرید انواع مبدل حرارتی به سایت آرکا تجهیز صدر مراجعه کنید. آرکا تجهیز صدر تولید کننده مبدل های حرارتی در انواع مختلف و سفارشی است.