بدون شک داشتن ابزار مناسب در هر صنعتی زمینه‌ساز رشد و پیشرفت آن خواهد بود. مبدل‌های حرارتی از جمله ابزارهایی هستند که به پاس کاربردهای متفاوتشان، جایگاه بسیار ارزشمندی را برای خود در صنایع مختلف کسب کرده‌اند. گستردگی کاربرد این مبدل‌ها به‌قدری است که بسیاری از صنایع مانند صنایع فولاد نمی‌توانند بدون این دستگاه‌ها به کار خود ادامه دهند. در ادامه شرکت آرکاصدر تجهیز، تولید کننده مبدل حرارتی به شرح کاربردهای مبدل حرارتی در صنایع مختلف خواهد پرداخت.
تولید مبدل حرارتی و انواع آن
قبل از شرح کاربرد مبدل‌های حرارتی بهتر است با تعریف و مفهوم آن آشنا شوید. مبدل حرارتی یا Heat exchanger به دستگاهی گفته می‌شود که به انتقال حرارت بین دو سیال بر اساس اختلاف دما می‌پردازد. در تمامی انواع این مبدل‌ها هیچ‌گونه ارتباط و تماس فیزیکی بین دو سیال موجود در دستگاه رخ نمی‌دهد. سیال‌های موجود عموماً از نوع مایع یا گاز هستند؛ همچنین هیچ محدودیتی وجود ندارد که کدام سیال گرما دریافت کند یا از دست بدهد.
مبدل‌های حرارتی در انواع و ابعاد متفاوتی تولید شده و بسته به کاربرد مدنظر و ظرفیت تولیدی کارخانه‌ها به کار گرفته می‌شوند. از انواع مبدل حرارتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• مبدل حرارتی صفحه‌ای
• مبدل حرارتی هواخنک یا درای کولر
• مبدل حرارتی پوسته و لوله
کاربرد مبدل‌های حرارتی نام‌برده شده در بالا بسیار زیاد بوده، اما کاربرد مبدل حرارتی پوسته و لوله و صفحه‌ای نسبت به دیگر انواع این دستگاه گسترده‌تر است. همواره به‌خاطر داشته باشید که اساس کار مبدل‌های حرارتی اختلاف دما بوده و به‌هیچ‌عنوان بین دو سیال موجود در دستگاه تماسی برقرار نمی‌شود. این سیستم به حفظ بهداشت و یکپارچگی سیال‌های موجود در دستگاه کمک شایانی می‌کند؛ اما مهم‌ترین کاربرد مبدل حرارتی چیست و چرا این دستگاه‌ها تبدیل به یکی از کاربردی‌ترین ابزارآلات در صنایع مختلف شدند؟ در ادامه به‌تمامی این سؤالات پاسخ خواهیم داد.
کاربرد مبدل حرارتی در صنعت چیست؟
مبدل‌های حرارتی به پاس ویژگی‌های منحصربه‌فرد و بسیار کارآمد خود تبدیل به یکی از مهم‌ترین دستگاه‌های صنایع مختلف شدند. از جمله کاربرد مبدل‌های حرارتی در صنایع گوناگون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
مبدل حرارتی و صنعت داروسازی
یکی از ابزارآلات کاربردی در تولید بسیاری از داروها مبدل حرارتی است. در بیش از ۹۰ درصد فرایندها و واکنش‌های داروسازی نیاز است که دما در بازه زمانی مشخصی ثابت بماند. مبدل‌های حرارتی این امکان را فراهم کرده‌اند و می‌توان با استفاده بهینه از آن‌ها کیفیت نهایی داروهای تولید شده را تا حد بسیار زیادی افزایش داد. جالب است بدانید آب سیال کاربردی کنترل دما در این صنعت به شمار می‌آید.
از جمله مهم‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی در صنایع داروسازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• تقطیر بخار خالص مواد
• فرایند تولید اتانول و متانول
• تولید محلول‌های ضدعفونی‌کننده
• پاستوریزه‌کردن
• استخراج ماده مؤثره
• تولید آب مقطر
• و...
کاربرد مبدل حرارتی صفحه ای در صنعت داروسازی بسیار گسترده بوده و دلیل این گستردگی به شکل و طراحی آن باز می‌گردد؛ همچنین استفاده از مبدل‌های حرارتی ترکیبی نیز در این صنعت کاربرد دارد.
مبدل‌های حرارتی و صنایع فولاد
صنایع فولاد یکی دیگر از کاربردی‌ترین موارد استفاده از این دستگاه به شمار می‌آید. در مقاطع بسیاری از فرایندهای سنگین تولید فولاد نیاز است که ماده خاکی شکل در معرض دمای بسیاری قرار بگیرد تا بتواند به خاصیت شکل‌پذیری دست پیدا کند. از مبدل‌های حرارتی در انجام فرایندهایی همچون شکل‌دهی به محصولات، سرمایش مواد روانکاری مانند روغن‌ها، کنترل دمای سیال‌های مختلف و... استفاده می‌شود. از دیگر مهم‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی در صنایع فولاد و ریخته‌گری می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• خنک‌کاری انواع تجهیزات ریخته‌گری، کوره‌ها و قالب‌ها
• تولید کمپرسورهای انواع دستگاه مکانیکی
• خط اسیدشویی
• نورد سرد
• نورد داغ
• ریخته‌گری پیوسته
در صنایع فولاد تنظیم مداوم دما و خنک‌کاری ضامن کیفیت بالای خروجی محصولات است؛ بنابراین خرید مبدل حرارتی مناسب موجب بهبود انجام فرایندها و کیفیت محصولات تولیدی خواهد شد. لازم به ذکر است که از این دستگاه‌ها در خط تولید آهن گالوانیزه نیز در راستا خنک‌سازی محصولات استفاده بسیاری می‌شود.
کاربرد مبدل های پاستوریزاتور
بدون شک یکی از حیاتی‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی در صنایع غذایی است. این صنعت به طور مستقیم با سلامت و جان افراد ارتباط دارد و استفاده مناسب از این مبدل‌ها می‌تواند کمک شایانی به افزایش کیفیت محصولات تولیدی شما بکند. مبدل‌های حرارتی نقش بسیار اساسی و کلیدی در پاستوریزه‌کردن مواد مختلف غذایی همچون شیر دارند. از مبدل‌های حرارتی در فرایند پاستوریزه‌کردن مواد غذایی همچون موارد زیر بسیار استفاده می‌شود:
• رب
• خامه
• مالت و نوشیدنی‌های بر پایه جو
• انواع آبمیوه
• پنیر
• و...
علاوه بر فرایند پاستوریزه‌کردن، از مبدل‌های حرارتی در انجام فرایندهای همچون خشک‌کردن، تخمیر، پیش‌فراوری، تبخیر، جوشش، استریلیزه کردن، خمیرمایه‌سازی، پخت مواد غذایی، تبلور، منجمدکردن، مخلوط‌کردن و... نیز استفاده می‌شود. لازم به ذکر است کاربرد مبدل حرارتی صفحه ای در صنعت خودروسازی بسیار گسترده است.
مبدل حرارتی و صنایع خودروسازی
یکی از مهم‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی در تولید قطعات مختلف صنعت خودروسازی است. بخش‌های مختلفی از خودرو تنها به‌وسیله این دستگاه‌ها تولید می‌شوند. جالب است بدانید که خودروهای برقی در مقایسه با اتومبیل‌های بنزینی به مبدل‌های حرارتی با بازدهی بسیار بالاتری نیاز دارند؛ همچنین هر چقدر که سیستم به‌کاررفته در موتورهای خودرو پیشرفته‌تر باشد، باید از مبدل‌های حرارتی با راندمان‌های بالاتر استفاده شود.
از جمله مهم‌ترین قطعات و بخش‌های خودرو که در ساخت آن‌ها از مبدل حرارتی استفاده می‌شود می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کولرها
- خنک‌کننده روغن‌موتور، فرمان و...
- خنک‌کننده باتری در خودروهای پیشرفته
- رادیاتور
- و...
کاربرد مبدل های حرارتی در ساختمان
مبدل‌های حرارتی از جمله دستگاه‌هایی هستند که در صنعت ساختمان‌سازی نیز بسیار مورداستفاده قرار می‌گیرند. بسیاری از دستگاه‌های تهویه تعبیه شده در ساختمان خانه‌ها، ادارات و شهرک‌ها از فناوری مبدل‌های حرارتی بهره می‌برند.
همان‌طور که می‌دانید کویل‌ها از کاربردی‌ترین قطعات استفاده شده در سیستم‌های تهویه هستند که نوعی مبدل حرارتی به شمار می‌روند؛ بنابراین می‌توان گفت یکی دیگر از مهم‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی تولید دستگاه‌های تهویه هوا است. پوسته و لوله نوع رایج این دستگاه‌ها هستند که در صنعت تهویه کاربرد بسیاری دارند.
کاربرد مبدل های حرارتی در ساختمان تنها به سیستم‌های خنک‌کننده و تهویه محدود نبوده و از آن‌ها در تولید سیستم‌های گرمایشی نیز استفاده می‌شود. فن کویل‌ها یکی از دستگاه‌هایی هستند که نام آن‌ها را بارها در صنعت دستگاه‌های گرمایشی شنیده‌ایم. در واقع داخل این فن‌کوئل‌ها مبدل‌های حرارتی از نوع داکت قرار می‌گیرد. هوا از بین صفحات این مبدل عبور کرده و در اثر تبادل گرمایی گرم می‌شود. سپس این هوای گرم به‌وسیله یک فن به داخل محیط راهنمایی می‌شود.
از مبدل‌های حرارتی در صنایع تبرید تحت عنوان مبدل‌های هوا خنک یاد می‌شود. در واقع کندانسورها و اواپراتورهای به‌کاررفته در دستگاه‌هایی مانند اسپلیت‌ها نوعی مبدل حرارتی محسوب می‌شوند. در بخش کندانسور بخار آب موجود با کاهش دما و ازدست‌دادن حرارت خود خنک شده و به حالت مایع در می‌آید. در مقابل اواپراتورها حرارت آزادشده در بخش کندانسور را جذب کرده و دمای سیال عبوری را بیشتر می‌کنند.
بنابراین، می‌توان گفت که کاربرد مبدل های هواخنک در دستگاه‌های سردکننده صنعت تبرید بسیار گسترده بوده و اساس کار دستگاه‌های خنک‌کننده در این صنعت بر پایه کار مبدل‌های حرارتی استوار است. در ده سال اخیر استفاده از کاربردهای مبدل حرارتی در تولید چیلرها رواج بسیاری پیدا کرده، زیرا دستگاه‌هایی که با این سیستم کار کنند، عملکرد و بازدهی بسیار بالاتری خواهند داشت. کاربرد مبدل حرارتی پوسته و لوله در صنعت تبرید بسیار گسترده محسوب می‌شود؛ همچنین سیال گازی مبدل حرارتی چیلرها از نوع R410A است.
البته لازم به ذکر است که از مبدل‌های حرارتی در صنعت تهویه هوا، سرمایشی یا گرمایشی زمانی استفاده می‌شود که دستگاه‌های مربوطه در دسترس افراد قرار نگیرند یا به‌گونه‌ای طراحی شده باشند که کسی نتواند به مبدل‌ها دست بزند؛ زیرا این دستگاه‌ها عموماً بسیار داغ هستند و می‌توانند به افراد آسیب بزنند.
یکی دیگر از انواع کاربرد مبدل‌های حرارتی استفاده از آن به‌عنوان گرم‌کننده آب استخر است. تفاوتی ندارد که استخر شما از نوع استخرهای آب گرم خانگی، استخرهای کلردار، وان‌های آب بزرگ و... باشد. کاربرد مبدل حرارتی استخر آن‌قدر گسترده بوده که می‌تواند آب تمامی استخرهای نام‌برده‌شده را گرم کند. مبدل‌های حرارتی استخر آب را در دیگ‌های بخار بزرگ تا دمای ۸۵ درجه سانتی‌گراد گرم مي‌کنند. آب گرم شده وارد استخر شده و در اثر ترکیب با آب موجود در آن دچار تعدیل دما می‌شود. در نهایت بعد از گذشت یک ساعت دمای آب استخر به ۲۷ الی ۲۸ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.
کاربرد مبدل های حرارتی در صنعت پتروشیمی، نفت و گاز
یکی دیگر از مهم‌ترین و حیاتی‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی در صنعت پتروشیمی است. در واقع می‌توان پالایشگاه‌ها را مصرف‌کننده بسیار بزرگ این دستگاه‌ها معرفی کرد. مبدل‌های حرارتی از جمله سیستم‌های گرمایشی هستند که می‌توانند دما را در بازه زمانی مشخصی ثابت نگه دارند؛ به عبارت ساده‌تر این دستگاه‌ها قابلیت تولید حرارت بالا در بازه زمانی طولانی‌مدت را دارند. این ویژگی از جمله مواردی است که در صنعت پتروشیمی، نفت و گاز بسیار کارایی دارد.
از کاربرد مبدل های حرارتی در پالایشگاه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• از آن‌ها به‌عنوان کولر هیدروکربن‌ها استفاده می‌شود.
• این دستگاه‌ها گرمکن گاز طبیعی هستند.
• از مبدل‌های حرارتی برای کاهش ویسکوزیته سوخت‌ها استفاده می‌شود (با افزایش حرارت و گرم‌شدن آن‌ها میزان ویسکوزیته کاهش پیدا می‌کند).
• از آن‌ها به‌عنوان بویلر برای تولید آب داغ استفاده می‌شود.
• خنک‌کاری مدار‌های آبی از طریق مبدل‌های حرارتی انجام می‌شود.
• از این دستگاه‌ها برای گرم‌کردن گاز ترش و نفت خام استفاده می‌شود.
• از مبدل‌های حرارتی در انجام فرایندهای مختلفی از جمله پیش گرم‌کردن نفتا در فرایند تولید اتیلن، خنک‌کاری سدیم برای تولید هیدروکسید، بازیافت حرارت بنزن و... استفاده می‌شود.
• در اغلب موارد از این دستگاه‌ها به‌عنوان کندانسور و اواپراتور استفاده می‌شود.
از مبدل‌های حرارتی در تقطیر حلال‌ها نیز استفاده می‌شود. همواره به‌خاطر داشته باشید که کاربرد مبدل های حرارتی در پالایشگاه پتروشیمی، نفت و گاز بسیار گسترده بوده و بدون وجود آن‌ها بخش‌های اساسی و مهم کارخانه‌ها از کار می‌ایستند.
مهم‌ترین کاربردهای مبدل حرارتی در صنایع گوناگون
مبدل‌های حرارتی از کاربردی‌ترین دستگاه‌های گرمایشی و سرمایشی در صنایع گوناگون هستند. از جمله صنایعی که از این دستگاه‌ها به شکل گسترده استفاده می‌کنند می‌توان به صنعت سیستم‌های تبرید، صنایع داروسازی، صنایع غذایی، صنایع فولاد، صنایع خودروسازی، صنایع تولید دستگاه‌های تهویه و صنعت پتروشیمی، نفت و گاز اشاره کرد. لازم به ذکر بوده که کاربرد مبدل های پاستوریزاتور، داروسازی و پالایشگاه‌ها از جمله حیاتی‌ترین استفاده‌های این دستگاه در صنعت است. امیدواریم با مطالعه مقاله بالا شما نیز به میزان اهمیت کاربرد مبدل حرارتی در صنعت پی برده باشید. مشاوران ما همواره آماده پاسوخگویی به سوالات شما عزیزان می باشند برای ارتباط با مشاوران می توانید به صفحه تماس با ما مراجعه نمایید.
لینک های مفید: