با مبدل حرارتی و انواع آن آشنا شوید.
مبدل حرارتی (مبدل گرمایی) یکی از تجهیزاتی است که به منظور انتقال حرارت بین سیالات در فرآیند ها و صنایع مختلف مورد استفاده و بهره برداری قرار می گیرند. این تجهیزات، به عنوان متداول ترین و پر کاربرد ترین انواع مبدل های حرارتی شناخته می شوند.
انواع مختلف مبدل های گرمایی
انواع مبدل حرارتی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختاری
یک از طبقه بندی های انواع مبدل های گرمایی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختاری مبدل ها می باشد که خود به سه زیر مجموعه دیگر تقسیم بندی می شوند:
الف) مبدل حرارتی لوله ای
در مبدل های گرمایی لوله ای مبدل از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته می شود که سیال گرم در داخل لوله ها و سیال سرد در بیرون از لوله در حال جریان است. به چند دلیل سیال گرم را در داخل لوله به جریان در می آورند:
- تمیز کردن داخل لوله ها آسان تر از بیرون آن است.
- اتلاف حرارتی سیال گرم با محیط اطراف به حداقل برسد.
- از آن جا که سیال گرم خوردگی را افزایش می دهد، جریان آن در درون لوله سبب می شود فقط داخل لوله خورده شود و به پوسته لوله آسیبی وارد نشود.
یکی از ویژگی های مبدل های گرمایی لوله ای این است که می توان قطر، تعداد، طول، گام و آرایش لوله ها را تغییر داد، بنابراین انعطاف پذیری زیادی در زمان طراحی آن ها وجود دارد.
مبدل های گرمایی لوله ای خود به سه زیر دسته تقسیم بندی می شوند:
- مبدل حرارتی پوسته و لوله
یکی از متداول ترین و پر کاربرد ترین مبدل های حرارتی نوع پوسته و لوله است که بیشتر در صنعت و برای کاربرد های مختلف در اندازه های متنوع طراحی و ساخته می شود. از این نوع مبدل حرارتی به منظور تبخیر یک مایع یا کندانس کردن یک بخار و یا انتقال حرارت بین دو مایع استفاده می شود.
این نوع مبدل های گرمایی دارای تعداد زیادی لوله حاوی سیال است که بخش خارجی آن با سیال دیگر در تماس است و از این طریق عمل انتقال حرارت از سطح واسط بدنه یا جداره لوله انجام می شود. به همین دلیل جنس لوله ها باید به گونه ای انتخاب شود که علاوه بر استقامت رسانای خوب گرما هم باشند.
مهم ترین اجزای تشکیل دهنده یک مبدل حرارتی پوسته و لوله شامل؛ لوله، صفحه لوله، پوسته، سر جلو، سر عقب و صفحات نگهدارنده است که دو صفحه از جنس فلز در ابتدا و انتهای مبدل قرار گرفته و به تعداد لوله های داخل مبدل بر روی این دو صفحه سوراخ هایی ایجاد شده است. لوله ها از طریق جوش یا روش های مکانیکی به صفحه لوله متصل شده اند.
روش کار مبدل حرارتی پوسته و لوله به این صورت است که وقتی سیال از میان پوسته عبور می کند در طی مسیر بیشترین تماس را با سطح خارجی لوله ها بر قرار می کند، در نتیجه فرآیند انتقال حرارت به بهترین شکل ممکن انجام می شود.
برای این که انتقال حرارت به خوبی انجام شود قطعه ای به نام بافل در ساخت مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود. با کمک بافل ها نه تنها هدایت سیال به راحتی امکان پذیر است، بلکه لوله ها نیز به خوبی نگه داشته می شوند و خبری از لرزش و جا به جایی لوله ها نیست.
از مبدل های گرمایی پوسته و لوله به عنوان خنک کن های روغن، چگالنده ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه ها و همچنین به عنوان مولد های بخار در نیروگاه های هسته ای و کاربرد های صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می شود.
- مبدل حرارتی دو لوله ای
مبدل حرارتی دو لوله ای ساده ترین نوع مبدلی است که در صنعت ساخته می شود. این نوع مبدل که به آن سنجاق سری هم می گویند از دو لوله ی هم محور و U شکل ساخته شده است که یکی از سیال ها از درون لوله و سیال دیگر از مجاری بین دو لوله عبور می کند تا از این طریق تبادل حرارت بین دو سیال انجام شود.
آرایش لوله ها در مبدل حرارتی دو لوله ای می توان به دو صورت سری و موازی باشد تا افت فشار و متوسط اختلاف دمای مورد نظر تامین شود. دو لوله هم محور، دو اتصال سه راهی، کلاهک برگشت و خم برگشت قسمت های اصلی مبدل دو لوله ای هستند.
از این نوع مبدل های گرمایی بیشتر برای گرمایش و سرمایش محسوس سیال های فرآیند هایی استفاده می شود که سطوح انتقال گرمای آن ها تا 50 متر مربع باشد. همچنین کاربرد اصلی مبدل حرارتی دو لوله ای اکثراً برای سیالاتی است که رسوب زا هستند.
- مبدل حرارتی لوله ای حلزونی
آخرین مدل از مبدل های لوله ای مبدل حرارتی حلزونی است که شامل کویل هایی به شکل حلزونی به هم پیچانده شده است. این کویل ها در داخل یک پوسته قرار گرفته اند. از این نوع مبدل به صورت چگالنده های هم مرکز و تبخیر کننده های هم مرکز در سیستم های تبرید استفاده می شود.
ساختار مبدل حرارتی حلزونی از یک و یا چند حلقه لوله مارپیچ است که ابتدا و انتهای این لوله مارپیچ به لوله اصلی ورودی و خروجی متصل می شود و محفظه اطراف آن را پوشش می دهد. جنس لوله های به کار رفته در ساخت مبدل حرارتی حلزونی اغلب از فولاد کربن دار و یا مس و آلیاژ های آن و یا فولاد زنگ نزن و آلیاژ های نیکل است.
از آن جا که انتقال حرارت در مسیر های منحنی و پیچ دار بیشتر از مسیر مستقیم است، ابعاد مبدل های حلزونی در مقایسه با سایر مبدل های لوله ای که با هم بررسی کردیم کم تر است. علاوه بر این ضریب انتقال حرارت در لوله حلزونی بیشتر از لوله مستقیم است.
از این نوع مبدل های گرمایی فقط می توان برای انبساط گرمایی و سیال های تمیز استفاده نمود، چرا که پاک سازی داخل لوله های مارپیچ شده تقریباً غیرممکن است.
ب) مبدل حرارتی صفحه ای
مبدل حرارتی صفحه ای نوعی از مبدل حرارتی است که از تعداد زیادی صفحات چین دار از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شده است. صفحات به کار رفته در ساخت این نوع مبدل توسط واشر های پلیمری از هم جدا شده اند و توسط پیچ و مهره در داخل یک قاب فولادی قرار گرفته اند.
در مبدل صفحه ای تبادل حرارت از طریق سطح صفحات انجام می شود و می توان برای بازرسی و پاک سازی به راحتی صفحات را از هم باز کرد. هر یک از این صفحات یک واشر نیز دارد که وظیفه آن آب بندی صفحه و تامین شبکه انتقال سیال در مجموعه صفحات است.
از قرار گرفتن این صفحات مسطح و یا موجدار در کنار یک دیگر کانال های جریان تشکیل می شوند. جریان سیال توسط این صفحات از هم جدا می شوند تا انتقال حرارت بین سیال گرم و سرد انجام شود. کاربرد اصلی مبدل های حرارتی صفحه ای برای انتقال گرما بین گاز، مایع یا جریان های دو فازی است.
مبدل های گرمایی صفحه ای خود به شش دسته تقسیم بندی می شوند، که عبارت است از:
- مبدل حرارتی صفحه ای واشردار
برای ساخت مبدل حرارتی صفحه ای واشردار از تعدادی صفحات نازک با سطح چین دار یا مواج استفاده می شود که سیال گرم و سرد را از هم جدا می کنند. این صفحات قطعاتی در گوشه های خود دارند که به نحوی خاص چیده شده اند. با کمک این شیوه از آرایش دو ماده ای که قرار است گرما بین آن ها مبدله شود در فضای بین صفحات جریان پیدا می کنند.
وجود واشر و طراحی مناسب آن باعث می شود مجموعه ای از صفحات با کمک پیچ ها در کنار هم نگه داشته شوند، علاوه بر این واشر ها از نشتی سیال به بیرون جلوگیری می کنند و سیال را به شکل مورد نظر در صفحات هدایت می نماید.
نحوه جریان سیال در مبدل حرارتی صفحه ای واشردار به صورتی انتخاب می شود که جریان سیال ها در خلاف جهت یک دیگر باشد. در این نوع مبدل محدوده فشار و دمای جریان سیال پایین تر از 25 بار و دمای کم تر از 250 درجه سانتی گراد است. از مبدل های گرمایی صفحه ای واشردار در صنایع غذایی بیشتر استفاده و بهره برداری می شود.
- مبدل حرارتی صفحه ای جوشی
مبدل حرارتی صفحه ای جوشی بر پایه کاربرد های مبدل های پوسته و لوله، مارپیچی و صفحه ای طراحی شده است و به دلیل عدم استفاده از واشر مشکلات رسوب گذاری را ندارد. علاوه بر این از آن جا که در طراحی و ساخت مبدل صفحه ای جوشی از گسکت یا مهره موم الاستومری استفاده نشده است، می توان از آن برای جریان سیالات با دما های بالا و حتی مواد شیمیایی استفاده کرد.
در طراحی این نوع مبدل از پیچ و مهره استفاده شده است، به همین دلیل امکان جدا کردن سریع قاب و دسترسی به محفظه صفحات برای پاک سازی و تعمیرات وجود دارد.
اگر مبدل های گرمایی صفحه ای جوشی به صورت تک گذر طراحی شود، مجموعه صفحات فشرده روی هم به گونه ای جوش می خورند که جریان متقاطع باشد. اما در طراحی چند گذر، جریان سیال داخل مبدل به صورت ناهمسو بوده و فاصله بین صفحات معمولاً 5 میلی متر است.
مبدل حرارتی صفحه ای جوشی می تواند دمای 300 درجه سانتی گراد و فشار 32 بار را تحمل کند و کاربرد اصلی آن در سیستم های مایع و دو فازی همانند سیستم های مایع-مایع، کندانسور ها، تبخیر کننده ها و جوش آور ها است.
- مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوشی
مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوشی از طریق جوش دادن صفحات به صورت دو به دو و ایجاد صفحات دوقلو به وجود می آید. این صفحات نیم جوش در قاب مبدل های گرمایی صفحه ای واشردار قرار می گیرند و به دلیل طراحی و ساخت خاص خود برای جریان سیالات با خوردگی بسیار بالا کاربرد دارند.
روش انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوشی به این صورت است که سیالات از میان صفحات جوش داده شده عبور می کنند تا تبادل حرارت بین سیال گرم و سرد انجام شود. این نوع مبدل می تواند تا فشار 30 بار مقاومت داشته باشد.
- مبدل حرارتی صفحه ای جوشی بَوِکس
در مواقعی که با توجه به شرایط فرآیندی امکان استفاده از مبدل نوع قاب و صفحه وجود نداشته باشد و از طرفی فشار و دمای سیال بالا باشد، راهی جز استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای بَوِکس (Bavex) نیست.
این نوع مبدل حرارتی به سبکی منحصر به فرد طراحی شده است، به این صورت که از دو بخش لوله و صفحه تشکیل شده که بخش لوله دارای چندین گذر و بخش صفحه فقط یک گذر دارد.
برای ساخت مبدل صفحه ای بَوِکس از فلزاتی خاص استفاده می شود که تحمل دمای 900 درجه و فشار 600 بار دارند. این نوع مبدل توانایی کاهش دما تا منفی 200 درجه سانتی گراد را دارد.
- مبدل حرارتی حرارتی صفحه ای لحیم شده
مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده از مجموعه صفحات فولادی به هم فشرده شده که توسط مس به هم لحیم یا جوش داده شده اند ایجاد می شود. بنابراین در ساخت این نوع مبدل های گرمایی دیگر هیچ نیازی به واشر و فریم نیست. البته با توجه به نوع فرآیند مورد نیاز می توان از دیگر فلزات همچون نیکل برای جوشکاری صفحات استفاده کرد.
صفحات موجدار به هم لحیم شده چنان جریان متلاطمی را ایجاد می کنند که رسوب گذاری در داخل مبدل به شکل چشم گیری کاهش پیدا می کند. این نوع مبدل می تواند تا دمای 225 درجه و فشار 30 بار را به راحتی تحمل کند. اما اگر از نیکل برای لحیم کاری صفحات استفاده شود، قابلیت تحمل دمای 400 درجه و فشار 16 بار را دارد.
از مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده به منظور سرد سازی در تبخیرکننده ها و کندانسور ها استفاده می شود. علاوه بر این برای گرم کردن آب فرآیند ها، سیستم بازیابی حرارت و سیستم گرم کردن موضعی گزینه مناسبی است.
- مبدل صفحه ای حلزونی
با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزون و با استفاده از یک میله اصلی و جوش دادن لبه های صفحات مجاور به یکدیگر مبدل صفحه ای حلزونی ساخته می شود، به نحوی که یک کانال در بین صفحات ایجاد می شود. فاصله بین صفحات فلزی با استفاده از پین های فاصله انداز جوش داده شده به ورق فلزی حفظ می شود.
انواع مبدل حرارتی بر اساس نحوه عملکرد
یکی دیگر از دسته بندی انواع مبدل های حرارتی بر اساس نحوه عملکرد آن ها می باشد. با توجه به این توضیحات مبدل های حرارتی را از لحاظ عملکرد در یکی از دو دسته زیر قرار می دهند:
- مبدل تک منظوره یا تک مسیره
- مبدل دو منظوره یا دو مسیره
جالب است بدانید پکیج های تک مبدل و پکیج های دو مبدل که در ابتدای متن به معرفی نحوه عملکرد و بررسی هر یک پرداختیم، همان مبدل های دو منظوره و مبدل های تک منظوره هستند.
به بیانی دیگر در پکیج های دیواری تک مبدله از مبدل دو منظوره استفاده می شود، چون قرار است همان یک مبدل به منظور تامین آب گرمایش و آب گرم مصرفی به کار گرفته شود.
اما در پکیج های دو مبدله از دو مبدل حرارتی تک منظوره استفاده می شود، به این صورت که یک مبدل تک منظوره برای تامین آب گرمایش و یک مبدل صفحه ای تک منظوره برای فراهم کردن آب گرم مصرفی در دستگاه تعبیه می شود.
انواع مبدل حرارتی بر اساس آرایش جریان
مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان به سه دسته تقسیم بندی می شوند، که عبارت است از:
الف) مبدل های گرمایی با جریان همسو
در مبدل های حرارتی با جریان همسو سیال گرم و سرد موازی یک دیگر حرکت می کنند، یعنی دو جریان سیال، از یک انتها به مبدل وارد می شوند، سپس هر دو در یک جهت در داخل مبدل جریان پیدا می کنند و در انتها از خروجی مبدل خارج می شوند.
در مبدل های حرارتی با جریان همسو دمای سیال سرد در هر مقطعی از مبدل حرارتی کم تر از دمای سیال گرم است. روش کار مبدل های حرارتی با جریان همسو به این صورت است که سیال سرد به پوسته مبدل وارد می شود تا از طریق گرمای سیال گرم درون پوسته حرارت مورد نیاز خود را به دست آورد.
یکی دیگر از خصوصیات مبدل های گرمایی همسو با جریان سیال این است که در نقطه ورودی بیشترین اختلاف دما وجود دارد، بنابراین بیشترین انتقال حرارت در همان نقطه ورودی اتفاق می افتد. در مقابل کم ترین اختلاف حرارت در نقطه خروجی از مبدل حرارتی وجود دارد و کم ترین انتقال حرارت در این نقظه رخ می دهد.
ب) مبدل های گرمایی با جریان غیر همسو
چنان چه جریان سیال سرد و گرم به صورت موازی اما در خلاف جهت یک دیگر باشد، مبدل حرارتی از نوع جریان غیر همسو است. مشخصه بارز مبدل های گرمایی با جریان غیر همسو در این است که امکان بیشتر بودن دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد.
در این نوع مبدل حرارتی سیال سرد درون پوسته توسط سیال گرم تر، گرم می شود و می توان گفت تقریباً در هر مقطعی از مبدل اختلاف دمای دو سیال سرد و گرم به یک اندازه است، در نتیجه سرعت انتقال حرارت در همه نقاط مبدل تقریباً یکسان است.
پ) مبدل های گرمایی با جریان عمود بر هم
آخرین مدل از مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان مدلی است که در آن جریان های سرد و گرم به صورت عمود بر هم حرکت می کنند. یکی از رایج ترین مبدل های حرارتی با جریان عمود بر هم رادیاتور های خودرو ها هستند.
در این نوع مبدل های گرمایی سیال داخل لوله ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت، جریان غیر مخلوط نامیده می شود. ولی سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط محسوب می شود، چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد.
خرید مبدل حرارتی از شرکت مهتاب گستر
مجموعه تولیدی و صنعتی مهتاب گستر در زمینه تولید انواع مختلف تجهیزات گرمایشی و سرمایشی به صورت حرفه ای در حال فعالیت است. شما هر گونه نیازی که به انواع مبدل های گرمایی و دیگر محصولات داشته باشید توسط کادر مجرب و حرفه ای ما در کم ترین زمان ممکن و با بهترین کیفیت به شما ارائه می شود.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص دستگاه مبادله کننده حرارتی و نحوه تولید آن و همچنین اطلاع از قیمت مبدل حرارتی به وب سایت مهتاب گستر مراجعه نمایید.
برای ثبت سفارش با ما در تماس باشید: 09127883721 – 66706377 – 66709528
سپای از سایت خوب یو آپلود
با مبدل حرارتی و انواع آن آشنا شوید.
مبدل حرارتی (مبدل گرمایی) یکی از تجهیزاتی است که به منظور انتقال حرارت بین سیالات در فرآیند ها و صنایع مختلف مورد استفاده و بهره برداری قرار می گیرند. این تجهیزات، به عنوان متداول ترین و پر کاربرد ترین انواع مبدل های حرارتی شناخته می شوند.
انواع مختلف مبدل های گرمایی
انواع مبدل حرارتی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختاری
یک از طبقه بندی های انواع مبدل های گرمایی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختاری مبدل ها می باشد که خود به سه زیر مجموعه دیگر تقسیم بندی می شوند:
الف) مبدل حرارتی لوله ای
در مبدل های گرمایی لوله ای مبدل از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته می شود که سیال گرم در داخل لوله ها و سیال سرد در بیرون از لوله در حال جریان است. به چند دلیل سیال گرم را در داخل لوله به جریان در می آورند:
- تمیز کردن داخل لوله ها آسان تر از بیرون آن است.
- اتلاف حرارتی سیال گرم با محیط اطراف به حداقل برسد.
- از آن جا که سیال گرم خوردگی را افزایش می دهد، جریان آن در درون لوله سبب می شود فقط داخل لوله خورده شود و به پوسته لوله آسیبی وارد نشود.
یکی از ویژگی های مبدل های گرمایی لوله ای این است که می توان قطر، تعداد، طول، گام و آرایش لوله ها را تغییر داد، بنابراین انعطاف پذیری زیادی در زمان طراحی آن ها وجود دارد.
مبدل های گرمایی لوله ای خود به سه زیر دسته تقسیم بندی می شوند:
- مبدل حرارتی پوسته و لوله
یکی از متداول ترین و پر کاربرد ترین مبدل های حرارتی نوع پوسته و لوله است که بیشتر در صنعت و برای کاربرد های مختلف در اندازه های متنوع طراحی و ساخته می شود. از این نوع مبدل حرارتی به منظور تبخیر یک مایع یا کندانس کردن یک بخار و یا انتقال حرارت بین دو مایع استفاده می شود.
این نوع مبدل های گرمایی دارای تعداد زیادی لوله حاوی سیال است که بخش خارجی آن با سیال دیگر در تماس است و از این طریق عمل انتقال حرارت از سطح واسط بدنه یا جداره لوله انجام می شود. به همین دلیل جنس لوله ها باید به گونه ای انتخاب شود که علاوه بر استقامت رسانای خوب گرما هم باشند.
مهم ترین اجزای تشکیل دهنده یک مبدل حرارتی پوسته و لوله شامل؛ لوله، صفحه لوله، پوسته، سر جلو، سر عقب و صفحات نگهدارنده است که دو صفحه از جنس فلز در ابتدا و انتهای مبدل قرار گرفته و به تعداد لوله های داخل مبدل بر روی این دو صفحه سوراخ هایی ایجاد شده است. لوله ها از طریق جوش یا روش های مکانیکی به صفحه لوله متصل شده اند.
روش کار مبدل حرارتی پوسته و لوله به این صورت است که وقتی سیال از میان پوسته عبور می کند در طی مسیر بیشترین تماس را با سطح خارجی لوله ها بر قرار می کند، در نتیجه فرآیند انتقال حرارت به بهترین شکل ممکن انجام می شود.
برای این که انتقال حرارت به خوبی انجام شود قطعه ای به نام بافل در ساخت مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود. با کمک بافل ها نه تنها هدایت سیال به راحتی امکان پذیر است، بلکه لوله ها نیز به خوبی نگه داشته می شوند و خبری از لرزش و جا به جایی لوله ها نیست.
از مبدل های گرمایی پوسته و لوله به عنوان خنک کن های روغن، چگالنده ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه ها و همچنین به عنوان مولد های بخار در نیروگاه های هسته ای و کاربرد های صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می شود.
- مبدل حرارتی دو لوله ای
مبدل حرارتی دو لوله ای ساده ترین نوع مبدلی است که در صنعت ساخته می شود. این نوع مبدل که به آن سنجاق سری هم می گویند از دو لوله ی هم محور و U شکل ساخته شده است که یکی از سیال ها از درون لوله و سیال دیگر از مجاری بین دو لوله عبور می کند تا از این طریق تبادل حرارت بین دو سیال انجام شود.
آرایش لوله ها در مبدل حرارتی دو لوله ای می توان به دو صورت سری و موازی باشد تا افت فشار و متوسط اختلاف دمای مورد نظر تامین شود. دو لوله هم محور، دو اتصال سه راهی، کلاهک برگشت و خم برگشت قسمت های اصلی مبدل دو لوله ای هستند.
از این نوع مبدل های گرمایی بیشتر برای گرمایش و سرمایش محسوس سیال های فرآیند هایی استفاده می شود که سطوح انتقال گرمای آن ها تا 50 متر مربع باشد. همچنین کاربرد اصلی مبدل حرارتی دو لوله ای اکثراً برای سیالاتی است که رسوب زا هستند.
- مبدل حرارتی لوله ای حلزونی
آخرین مدل از مبدل های لوله ای مبدل حرارتی حلزونی است که شامل کویل هایی به شکل حلزونی به هم پیچانده شده است. این کویل ها در داخل یک پوسته قرار گرفته اند. از این نوع مبدل به صورت چگالنده های هم مرکز و تبخیر کننده های هم مرکز در سیستم های تبرید استفاده می شود.
ساختار مبدل حرارتی حلزونی از یک و یا چند حلقه لوله مارپیچ است که ابتدا و انتهای این لوله مارپیچ به لوله اصلی ورودی و خروجی متصل می شود و محفظه اطراف آن را پوشش می دهد. جنس لوله های به کار رفته در ساخت مبدل حرارتی حلزونی اغلب از فولاد کربن دار و یا مس و آلیاژ های آن و یا فولاد زنگ نزن و آلیاژ های نیکل است.
از آن جا که انتقال حرارت در مسیر های منحنی و پیچ دار بیشتر از مسیر مستقیم است، ابعاد مبدل های حلزونی در مقایسه با سایر مبدل های لوله ای که با هم بررسی کردیم کم تر است. علاوه بر این ضریب انتقال حرارت در لوله حلزونی بیشتر از لوله مستقیم است.
از این نوع مبدل های گرمایی فقط می توان برای انبساط گرمایی و سیال های تمیز استفاده نمود، چرا که پاک سازی داخل لوله های مارپیچ شده تقریباً غیرممکن است.
ب) مبدل حرارتی صفحه ای
مبدل حرارتی صفحه ای نوعی از مبدل حرارتی است که از تعداد زیادی صفحات چین دار از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شده است. صفحات به کار رفته در ساخت این نوع مبدل توسط واشر های پلیمری از هم جدا شده اند و توسط پیچ و مهره در داخل یک قاب فولادی قرار گرفته اند.
در مبدل صفحه ای تبادل حرارت از طریق سطح صفحات انجام می شود و می توان برای بازرسی و پاک سازی به راحتی صفحات را از هم باز کرد. هر یک از این صفحات یک واشر نیز دارد که وظیفه آن آب بندی صفحه و تامین شبکه انتقال سیال در مجموعه صفحات است.
از قرار گرفتن این صفحات مسطح و یا موجدار در کنار یک دیگر کانال های جریان تشکیل می شوند. جریان سیال توسط این صفحات از هم جدا می شوند تا انتقال حرارت بین سیال گرم و سرد انجام شود. کاربرد اصلی مبدل های حرارتی صفحه ای برای انتقال گرما بین گاز، مایع یا جریان های دو فازی است.
مبدل های گرمایی صفحه ای خود به شش دسته تقسیم بندی می شوند، که عبارت است از:
- مبدل حرارتی صفحه ای واشردار
برای ساخت مبدل حرارتی صفحه ای واشردار از تعدادی صفحات نازک با سطح چین دار یا مواج استفاده می شود که سیال گرم و سرد را از هم جدا می کنند. این صفحات قطعاتی در گوشه های خود دارند که به نحوی خاص چیده شده اند. با کمک این شیوه از آرایش دو ماده ای که قرار است گرما بین آن ها مبدله شود در فضای بین صفحات جریان پیدا می کنند.
وجود واشر و طراحی مناسب آن باعث می شود مجموعه ای از صفحات با کمک پیچ ها در کنار هم نگه داشته شوند، علاوه بر این واشر ها از نشتی سیال به بیرون جلوگیری می کنند و سیال را به شکل مورد نظر در صفحات هدایت می نماید.
نحوه جریان سیال در مبدل حرارتی صفحه ای واشردار به صورتی انتخاب می شود که جریان سیال ها در خلاف جهت یک دیگر باشد. در این نوع مبدل محدوده فشار و دمای جریان سیال پایین تر از 25 بار و دمای کم تر از 250 درجه سانتی گراد است. از مبدل های گرمایی صفحه ای واشردار در صنایع غذایی بیشتر استفاده و بهره برداری می شود.
- مبدل حرارتی صفحه ای جوشی
مبدل حرارتی صفحه ای جوشی بر پایه کاربرد های مبدل های پوسته و لوله، مارپیچی و صفحه ای طراحی شده است و به دلیل عدم استفاده از واشر مشکلات رسوب گذاری را ندارد. علاوه بر این از آن جا که در طراحی و ساخت مبدل صفحه ای جوشی از گسکت یا مهره موم الاستومری استفاده نشده است، می توان از آن برای جریان سیالات با دما های بالا و حتی مواد شیمیایی استفاده کرد.
در طراحی این نوع مبدل از پیچ و مهره استفاده شده است، به همین دلیل امکان جدا کردن سریع قاب و دسترسی به محفظه صفحات برای پاک سازی و تعمیرات وجود دارد.
اگر مبدل های گرمایی صفحه ای جوشی به صورت تک گذر طراحی شود، مجموعه صفحات فشرده روی هم به گونه ای جوش می خورند که جریان متقاطع باشد. اما در طراحی چند گذر، جریان سیال داخل مبدل به صورت ناهمسو بوده و فاصله بین صفحات معمولاً 5 میلی متر است.
مبدل حرارتی صفحه ای جوشی می تواند دمای 300 درجه سانتی گراد و فشار 32 بار را تحمل کند و کاربرد اصلی آن در سیستم های مایع و دو فازی همانند سیستم های مایع-مایع، کندانسور ها، تبخیر کننده ها و جوش آور ها است.
- مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوشی
مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوشی از طریق جوش دادن صفحات به صورت دو به دو و ایجاد صفحات دوقلو به وجود می آید. این صفحات نیم جوش در قاب مبدل های گرمایی صفحه ای واشردار قرار می گیرند و به دلیل طراحی و ساخت خاص خود برای جریان سیالات با خوردگی بسیار بالا کاربرد دارند.
روش انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوشی به این صورت است که سیالات از میان صفحات جوش داده شده عبور می کنند تا تبادل حرارت بین سیال گرم و سرد انجام شود. این نوع مبدل می تواند تا فشار 30 بار مقاومت داشته باشد.
- مبدل حرارتی صفحه ای جوشی بَوِکس
در مواقعی که با توجه به شرایط فرآیندی امکان استفاده از مبدل نوع قاب و صفحه وجود نداشته باشد و از طرفی فشار و دمای سیال بالا باشد، راهی جز استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای بَوِکس (Bavex) نیست.
این نوع مبدل حرارتی به سبکی منحصر به فرد طراحی شده است، به این صورت که از دو بخش لوله و صفحه تشکیل شده که بخش لوله دارای چندین گذر و بخش صفحه فقط یک گذر دارد.
برای ساخت مبدل صفحه ای بَوِکس از فلزاتی خاص استفاده می شود که تحمل دمای 900 درجه و فشار 600 بار دارند. این نوع مبدل توانایی کاهش دما تا منفی 200 درجه سانتی گراد را دارد.
- مبدل حرارتی حرارتی صفحه ای لحیم شده
مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده از مجموعه صفحات فولادی به هم فشرده شده که توسط مس به هم لحیم یا جوش داده شده اند ایجاد می شود. بنابراین در ساخت این نوع مبدل های گرمایی دیگر هیچ نیازی به واشر و فریم نیست. البته با توجه به نوع فرآیند مورد نیاز می توان از دیگر فلزات همچون نیکل برای جوشکاری صفحات استفاده کرد.
صفحات موجدار به هم لحیم شده چنان جریان متلاطمی را ایجاد می کنند که رسوب گذاری در داخل مبدل به شکل چشم گیری کاهش پیدا می کند. این نوع مبدل می تواند تا دمای 225 درجه و فشار 30 بار را به راحتی تحمل کند. اما اگر از نیکل برای لحیم کاری صفحات استفاده شود، قابلیت تحمل دمای 400 درجه و فشار 16 بار را دارد.
از مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده به منظور سرد سازی در تبخیرکننده ها و کندانسور ها استفاده می شود. علاوه بر این برای گرم کردن آب فرآیند ها، سیستم بازیابی حرارت و سیستم گرم کردن موضعی گزینه مناسبی است.
- مبدل صفحه ای حلزونی
با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزون و با استفاده از یک میله اصلی و جوش دادن لبه های صفحات مجاور به یکدیگر مبدل صفحه ای حلزونی ساخته می شود، به نحوی که یک کانال در بین صفحات ایجاد می شود. فاصله بین صفحات فلزی با استفاده از پین های فاصله انداز جوش داده شده به ورق فلزی حفظ می شود.
انواع مبدل حرارتی بر اساس نحوه عملکرد
یکی دیگر از دسته بندی انواع مبدل های حرارتی بر اساس نحوه عملکرد آن ها می باشد. با توجه به این توضیحات مبدل های حرارتی را از لحاظ عملکرد در یکی از دو دسته زیر قرار می دهند:
- مبدل تک منظوره یا تک مسیره
- مبدل دو منظوره یا دو مسیره
جالب است بدانید پکیج های تک مبدل و پکیج های دو مبدل که در ابتدای متن به معرفی نحوه عملکرد و بررسی هر یک پرداختیم، همان مبدل های دو منظوره و مبدل های تک منظوره هستند.
به بیانی دیگر در پکیج های دیواری تک مبدله از مبدل دو منظوره استفاده می شود، چون قرار است همان یک مبدل به منظور تامین آب گرمایش و آب گرم مصرفی به کار گرفته شود.
اما در پکیج های دو مبدله از دو مبدل حرارتی تک منظوره استفاده می شود، به این صورت که یک مبدل تک منظوره برای تامین آب گرمایش و یک مبدل صفحه ای تک منظوره برای فراهم کردن آب گرم مصرفی در دستگاه تعبیه می شود.
انواع مبدل حرارتی بر اساس آرایش جریان
مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان به سه دسته تقسیم بندی می شوند، که عبارت است از:
الف) مبدل های گرمایی با جریان همسو
در مبدل های حرارتی با جریان همسو سیال گرم و سرد موازی یک دیگر حرکت می کنند، یعنی دو جریان سیال، از یک انتها به مبدل وارد می شوند، سپس هر دو در یک جهت در داخل مبدل جریان پیدا می کنند و در انتها از خروجی مبدل خارج می شوند.
در مبدل های حرارتی با جریان همسو دمای سیال سرد در هر مقطعی از مبدل حرارتی کم تر از دمای سیال گرم است. روش کار مبدل های حرارتی با جریان همسو به این صورت است که سیال سرد به پوسته مبدل وارد می شود تا از طریق گرمای سیال گرم درون پوسته حرارت مورد نیاز خود را به دست آورد.
یکی دیگر از خصوصیات مبدل های گرمایی همسو با جریان سیال این است که در نقطه ورودی بیشترین اختلاف دما وجود دارد، بنابراین بیشترین انتقال حرارت در همان نقطه ورودی اتفاق می افتد. در مقابل کم ترین اختلاف حرارت در نقطه خروجی از مبدل حرارتی وجود دارد و کم ترین انتقال حرارت در این نقظه رخ می دهد.
ب) مبدل های گرمایی با جریان غیر همسو
چنان چه جریان سیال سرد و گرم به صورت موازی اما در خلاف جهت یک دیگر باشد، مبدل حرارتی از نوع جریان غیر همسو است. مشخصه بارز مبدل های گرمایی با جریان غیر همسو در این است که امکان بیشتر بودن دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد.
در این نوع مبدل حرارتی سیال سرد درون پوسته توسط سیال گرم تر، گرم می شود و می توان گفت تقریباً در هر مقطعی از مبدل اختلاف دمای دو سیال سرد و گرم به یک اندازه است، در نتیجه سرعت انتقال حرارت در همه نقاط مبدل تقریباً یکسان است.
پ) مبدل های گرمایی با جریان عمود بر هم
آخرین مدل از مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان مدلی است که در آن جریان های سرد و گرم به صورت عمود بر هم حرکت می کنند. یکی از رایج ترین مبدل های حرارتی با جریان عمود بر هم رادیاتور های خودرو ها هستند.
در این نوع مبدل های گرمایی سیال داخل لوله ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت، جریان غیر مخلوط نامیده می شود. ولی سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط محسوب می شود، چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد.
خرید مبدل حرارتی از شرکت مهتاب گستر
مجموعه تولیدی و صنعتی مهتاب گستر در زمینه تولید انواع مختلف تجهیزات گرمایشی و سرمایشی به صورت حرفه ای در حال فعالیت است. شما هر گونه نیازی که به انواع مبدل های گرمایی و دیگر محصولات داشته باشید توسط کادر مجرب و حرفه ای ما در کم ترین زمان ممکن و با بهترین کیفیت به شما ارائه می شود.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص دستگاه مبادله کننده حرارتی و نحوه تولید آن و همچنین اطلاع از قیمت مبدل حرارتی به وب سایت مهتاب گستر مراجعه نمایید.
برای ثبت سفارش با ما در تماس باشید: 09127883721 – 66706377 – 66709528
سپای از سایت خوب یو آپلود
معرفی دستگاه سختی گیر و مشکلات عدم استفاده از آن