مبدل حرارتی

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل های حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو یا چند سیال (گاز یا مایع) را به عهده دارند. بر اساس نوع کاربری، سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و … باشند. از مبدل های حرارتی برای خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال سرد استفاده می شود. مبدل های حرارتی بهره وری انرژی را افزایش می دهند، چرا که انرژی موجود در سیستم به جای اینکه هدر رود، می تواند به بخش دیگری از فرآیند انتقال یابد.

امروزه انواع گوناگونی از مبدل های حرارتی تولید و به بازار عرضه می گردد ، انتخاب مبدل حرارتی مناسب متناسب با نیاز کاربر و کاربرد مورد نظر بسیار حائز اهمیت است.

برخی از عواملی که متخصصان و طراحان در طراحی مبدل حرارتی  و انتخاب مبدل حرارتی باید در نظر داشته باشند عبارتند از:

1. نوع مایعات ، جریان سیال و خواص آنها
2. خروجی های حرارتی مورد نظر
3. محدودیت اندازه
4. هزینه ها

 

روش های انتقال گرما

جهت آشنایی بیشتر با مبدل های حرارتی انواع  روش های انتقال گرما را به تفصیل بیان خواهیم کرد.

روش های انتقال گرما عبارت است از:

1. رسانش: انتقال انرژی بین اجسام که در تماس فیزیکی هستند.
2. همرفتی: انتقال انرژی بین یک جسم و محیط اطراف به دلیل حرکت سیال
3. تابش: انتقال انرژی به وسیله تابش یا جذب پرتوهای الکترومغناطیسی
4. انتقال جرم: انتقال انرژی از یک مکان به مکان دیگر به عنوان اثر جانبی انتقال فیزیکی جسم حاوی انرژی

در مبدل‌های حرارتی معمولاً دو سیال بدون تماس جرمی با یکدیگر تبادل حرارت می‌کنند. سیال سردتر در تماس با سیال گرمتر حرارت را دریافت کرده و دمای آن بالا می‌رود و سیال گرم تر با از دست دادن حرارت، سرد می‌شود. این تبادل بر اساس اصول انتقال حرارت یعنی رسانش گرمایی و جریان همرفتی انجام می شود. در مبدل‌ها در حالت ایده‌آل ، مقدار گرمایی که سیال گرم از دست می‌دهد و مقدار گرمایی که سیال سرد دریافت می کند برابر بوده و طبق رابطه زیر برای هر سیال محاسبه می شود. برای مثال از رایج ترین مبدل های حرارتی، می توان به رادیاتور شوفاژ اشاره کرد.

انواع مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی را می توان از جنبه های گوناگونی دسته بندی کرد.

1. از لحاظ نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
2. از لحاظ جهت جریان سیال سرد و گرم
3. از لحاظ فشار کاری
4. از لحاظ ساختمان مکانیکی و ساختار مبدلها
5. از لحاظ مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم
6. از لحاظ جنس صفحات مبدل

کاربرد مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی در صنایع مختلفی از جمله پالایشگاه ها، نیروگاه ها، صنایع پتروشیمی، صنایع ساخت و تولید، صنایع غذا و دارو، صنایع ذوب فلز، گرمایش، تهویه مطبوع ، سیستم های تبرید و کاربردهای فضایی مورد استفاده قرار می گیرند. مبدل های حرارتی در تجهیزاتی مانند: اواپراتور ، بویلر بخار ، کندانسور، پیش گرم کن فن کویل ، خنک کن و گرم کن روغن ، رادیاتورها و کوره ها کاربرد های بسیاری دارند.

انتخاب مبدل حرارتی

پارامترهای تأثیرگذار در انتخاب مبدل حرارتی که به برخی از آن ها اشاره می کنیم.

1. نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله یا صفحه ای
2.  تعیین فاز دو سیال
3. تعیین وضعیت دو سیال از نظر دمای رفت و برگشت
4. تعیین دبی مبدل حرارتی و ظرفیت حرارتی
5. دما و فشار کاری

قیمت مبدل حرارتی

قیمت مبدل حرارتی  بر اساس کاربردها و نوع مبدل حرارتی کاملاً متفاوت است و به ویژگی های هر مبدل بستگی دارد.

در کشور ما انواع مختلفی از محصولات و تجهیزات در زمینه صنعت تأسیسات از جمله تجهیزات گرمایشی مانند مبدل حرارتی، مشعل،  رادیاتور برقی، سختی گیر و ... توسط شرکت های گوناگون تولید و به بازار عرضه می گردد. فروشگاه اینترنتی بامین تهویه به عنوان مرجع تخصصی فروش تمامی محصولات در زمینه تاسیسات گرمایشی و سرمایشی، ضمن ارائه تمامی محصولات در انواع برندها، مدل ها و ظرفیت ها با قیمت مناسب بر آن است تا بهترین کیفیت و رضایت را از آن هموطنان و بخصوص صنعت گران نماید. در صورتی که قصد خرید انواع تجهیزات در حوزه تأسیسات ساختمان و صنعت را دارید می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان، با کارشناسان بامین تهویه تماس حاصل نمایید.

مبدل حرارتی به دستگاه انتقال حرارتی گفته میشود که در آن انتقال جرم صورت نمیگیرد. مبدل های حرارتی معمولا از فلزات با رسانایی بالا مانند تیتانیوم، آلومینیوم، استنلس استیل، فولاد، مس و... تولید می شوند که در سه نوع مایع ، مایع -گاز،مایع - گاز-گاز تولید می شوند.

مبدل های حرارتی مایع، مایع در کاربری تولید آبگرم مصرفی ،اویل کولر، هیت ریکاوری، تنظیم کننده فشار در زون بندی طبقات ، ذوب یخ، گرمایش کف، گرمایش استخر و ... استفاده می شوند.

مبدل های حرارتی گاز، مایع در کاربرد اواپراتور و کندانسور، درایر های صنعتی، رادیاتور اتومبیل، یونیت هیتر ها و فن کویل ها و ... استفاده می شوند.

مبدل های حرارتی گاز به گاز در سیستم های هیت ریکاوری و هواساز ها و کوره های هوای گرم و... کاربرد دارند.

راندمان مبدل حرارتی

راندمان مبدل حرارتی می تواند ازجنبه های مختلفی مورد بررسی قرار گیرد ، از نظر عملکرد حرارتی چندین فاکتور مهم وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.

دیفرانسیل دما

تفاوت بین مایع داغ و مایع خنک کننده در نکات استاندارد  طراحی مبدل حرارتی بسیار حائز اهمیت است. خنک کننده همیشه نیاز به دمای پایین تر از مایع گرم دارد. دمای خنک کننده پایین تر گرمای بیشتری را از مایعات داغ از دمای خنک کننده گرم تر می کند. به عنوان مثال اگر یک لیوان آب آشامیدنی در دمای اتاق داشتید ، خنک کردن آن با استفاده از یخ بسیار مؤثر است و نه فقط آب خنک ، همین اصل برای مبدل های حرارتی نیز صدق می کند.

سرعت جریان

یکی دیگر از عوامل مهم ، جریان مایعات در دو طرف اصلی و فرعی مبدل حرارتی است. سرعت بیشتر جریان مبدل توانایی مبدل را برای انتقال گرما افزایش می دهد ، اما سرعت بیشتر جریان نیز به معنای جرم بیشتر است و همین امر باعث می شود با حذف انرژی و همچنین افزایش سرعت و از دست دادن فشار ، دشوارتر شود.

نصب

مبدل های حرارتی همیشه باید براساس دستورالعمل های شرکت سازنده نصب شود.

به طور کلی کارآمدترین روش برای نصب مبدل حرارتی با مایعاتی است که در یک حالت ضد جریان جریان می یابند (بنابراین اگر مایع خنک کننده به سمت چپ به راست حرکت می کند ، مایع گرم به راست به چپ حرکت می کند) و برای مبدل های حرارتی پوسته و لوله مبدل می شود. باید در پایین ترین حالت ورودی (همانطور که در نمودارهای فوق نشان داده شده است) وارد کنید تا اطمینان حاصل شود که مبدل حرارتی همیشه پر از آب است. برای مبدلهای حرارتی خنک شده هوا باید در هنگام نصب کولر جریان هوا را در نظر بگیرید ، هر بخشی از هسته که مسدود شده باشد ، قابلیت خنک کننده را به خطر می اندازد.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاهده اطلاعات فنی ، تصاویر و قیمت مبدل حرارتی در معتبرترین برندها و انواع مدل ها به سایت بامین تهویه مراجعه فرمایید. همچنین می توانید از مشاوره رایگان با کارشناسان بامین تهویه بهره مند شوید.

تغییرات زیادی در طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله وجود دارد. به طور معمول ، انتهای هر لوله از طریق سوراخ های موجود در صفحات لوله به پلنوم (که بعضا جعبه آب نیز نامیده می شود) متصل می شوند. لوله ها ممکن است به صورت U مستقیم یا خم شوند که لوله های  U نامیده می شوند.

مبدل حرارتی لوله U.PNG

در نیروگاه های هسته ای به نام راکتورهای آب تحت فشار ، مبدل های بزرگ حرارتی به نام مولد بخار مبدل های حرارتی دوفاز ، مبدل حرارتی پوسته و لوله هستند که به طور معمول دارای لوله های U هستند. از آنها برای جوشاندن آب بازیافت شده از یک کندانسور سطحی در بخار برای هدایت توربین برای تولید برق استفاده می شود. اکثر مبدل های حرارتی پوسته و لوله در سمت لوله از نوع 1 ، 2 یا 4 طرح عبور هستند. این به تعداد دفعات عبور مایع در لوله ها از مایع در پوسته اشاره دارد. در یک مبدل حرارتی تک گذر ، مایعات در یک سر هر لوله قرار می گیرد و از سر دیگر خارج می شود.

مبدل حرارتی لوله مستقیم 1 پاس. PNG

کندانسورهای سطحی نیروگاه ها اغلب مبدل های حرارتی لوله مستقیم 1 عبور هستند .طراحی دو و چهار پاس معمول است زیرا مایع می تواند از یک طرف وارد و خارج شود. این کار ساخت و ساز را بسیار ساده تر می کند.

مبدل حرارتی لوله مستقیم 2 پاس. PNG

غالباً سوراخهایی وجود دارد که جریان را از طرف پوسته هدایت می کنند ، بنابراین مایع از طریق پوسته کوتاه نمی شود و جریان کم بی اثر است. اینها بطور کلی به دسته لوله متصل می شوند تا پوسته به این منظور که بسته نرم افزاری هنوز برای نگهداری قابل جابجایی است.

مبدلهای حرارتی جریان شمار از کارآیی بالاتری برخوردار هستند زیرا بیشترین اختلاف دما را در بین جریان گرم و سرد ایجاد می کنند. با این حال بسیاری از شرکت ها از مبدل های حرارتی دو دنده با لوله u استفاده نمی کنند زیرا علاوه بر گران بودن ساخت ، می توانند به راحتی خراب شوند. غالباً می توان از چند مبدل حرارتی برای شبیه سازی جریان جریان متقابل یک مبدل بزرگ استفاده کرد.

انتخاب جنس لوله در مبدل حرارتی پوسته و لوله

برای اینکه بتواند گرما را به خوبی منتقل کند ، جنس آلیاژ لوله باید هدایت حرارتی خوبی داشته باشد. از آنجا که گرما از طریق لوله ها از یک طرف گرم به یک طرف سرد منتقل می شود ، اختلاف دما از طریق عرض لوله ها وجود دارد. به دلیل تمایل مواد لوله به گرمایی متفاوت در دماهای مختلف ، تنش های گرمایی در حین کار رخ می دهد. این علاوه بر هرگونه استرس ناشی از فشارهای زیاد ناشی از خود مایعات است. جنس لوله نیز باید تحت شرایط کار (دما ، فشار ، pH و غیره) برای مدت طولانی با مایعات کناری پوسته و لوله همخوانی داشته باشد تا خرابی مانند خوردگی را به حداقل برساند. همه این الزامات نیاز به انتخاب دقیق جنس لوله قوی ، رسانای حرارتی ، مقاوم در برابر خوردگی ، با کیفیت بالا ، به طور معمول فلزات ، از جمله آلومینیوم ، آلیاژ مس ، فولاد ضد زنگ ، فولاد کربن ، آلیاژ مس غیر آهنی ، اینکونل ، نیکل ، هاستلوی است. و تیتانیوم.از فلوروپلیمرها مانند Perfluoroalkoxy alkane (PFA) و Fluorrated اتیلن پروپیلن (FEP) نیز به دلیل مقاومت زیاد در برابر دمای شدید برای تولید مواد لوله استفاده می شود. انتخاب ضعیف مواد لوله می تواند منجر به نشتی از طریق یک لوله بین دو پوسته و لوله شود که باعث آلودگی متقابل مایع و احتمالاً از دست دادن فشار می شود.

 

کاربردهای مبدل حرارتی پوسته و لوله

طراحی ساده مبدل حرارتی پوسته و لوله ، آن را به یک راه حل خنک کننده ایده آل برای کاربردهای متنوع تبدیل کرده است. یکی از رایج ترین کاربردها خنک سازی مایع هیدرولیک و روغن در موتورها ، سیستم انتقال قدرت و پاور هیدرولیکی است. با انتخاب صحیح مواد می توان از آنها برای خنک سازی یا گرم کردن محیط های دیگر مانند آب استخر شنا یا شارژ هوا استفاده کرد. فن آوری پوسته و لوله مزایای بسیاری نسبت به صفحات دارد

یکی از مزایای بزرگ استفاده از مبدل حرارتی پوسته و لوله این است که سرویس دهی آنها اغلب آسان است ، به خصوص در مدل هایی که دسته لوله شناور در آن موجود است. (جایی که صفحات لوله به پوسته خارجی جوش داده نشده اند). به ویژه در کاربردهایی که محیط سرد با ذرات شارژ می شود یا مستعد رسوب است جالب توجه است: این مورد برای کاربردهای دریایی است و نگهداری مبدل های حرارتی با فناوری پوسته و لوله در مقایسه با سایر فن آوری ها سریع و کارآمد است.

طراحی استوانه ای محفظه در برابر فشار بسیار مقاوم است و به همه دامنه های اعمال فشار اجازه می دهد.

محافظت از مبدل در برابر فشار بیش از حد

در مبدلهای حرارتی پوسته و لوله احتمال پاره شدن لوله و ورود مایع فشار بالا (HP) به طرف فشار کم (LP) مبدل حرارتی و فشار بیش از حد وجود دارد. پیکربندی معمول مبدل ها این است که مایع HP در لوله ها باشد و LP آب ، خنک کننده یا محیط گرمایش در سمت پوسته باشد. این خطر وجود دارد که پارگی لوله منجر به به خطر افتادن یکپارچگی پوسته و انتشار گاز قابل اشتعال یا مایع شود ، این امر خطراتی را برای افراد و خسارت مالی به همراه دارد. پوسته مبدل باید در برابر فشار بیش از حد توسط دیسک های پارگی یا دریچه های تسکین محافظت شود.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاهده اطلاعات فنی ، تصاویر و قیمت مبدل حرارتی در معتبرترین برندها و انواع مدل ها به سایت بامین تهویه مراجعه فرمایید. همچنین می توانید از مشاوره رایگان با کارشناسان بامین تهویه بهره مند شوید.

مبدل حرارتی صفحه ای به عنوان یکی از تجهیزات تولید و تامین آب گرم در موتورخانه می باشد. نصب مبدل حرارتی، دارای جزئیات منحصر به فردی می باشد که در ادامه به بررسی این موارد خواهیم پرداخت.

در هنگام  نصب مبدل حرارتی صفحه ای ، از فیلتر صافی مناسب با توری از جنس فولاد ضدزنگ استفاده می شود.

هنگام راه اندازی مبدل حرارتی صفحه ای موتورخانه، بهتراست  بر روی ورودی ­ های سیال از صافی استفاده کنید. حتی در صورت تمیز و عاری از ذرات آلودگی بودن سیال به کار رفته، همیشه این امکان برای مبدل آکبند وجود دارد که ذراتی در سیستم باقی بمانند. احتمال این امر وجود دارد که این ذرات  به داخل مبدل حرارتی پمپ راه پیدا کنند و چنانچه در داخل آن گرفتار شوند، می توانند منجربه افت فشار، کم شدن بازدهی مبدل و یا آسیب دیدن مبدل شوند.

در زمان نصب مبدل های حرارتی صفحه ای تراز بودن آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است لذا می بایست توجه لازم مبذول شود . از دیگر اقدامات لازم در این مورد نبود امکان هوا گرفتن مبدل در طول مدت زمان بهره برداری از آن و همچنین نصب دستگاه سختی گیر در مسیر آب سرد ورودی می باشد.

توجه داشته باشید که هنگام نصب مبدل حرارتی ، کلیه شیرآلات و اتصالات را در جای دقیق خود قرار داشته باشند .

برای پیش گیری و جلوکیری از نشتی هنگام نصب، با استفاده از نوار تفلون به خوبی اتصالات را آب بندی کنید.

بهتر است که براساس دوره های زمانی ارائه شده توسط شرکت سازنده مبدل حرارتی تمیزکاری صورت پذیرد.

به هنگام بلندکردن و جابه جایی صفحات الزامی است مطابق با شیوه نامه سازنده و با دقت بسیار اقدام کرد تا به صفحات مبدل آسیبی وارد نگردد.

به منظور دسترسی و انجام تعمیرات باید فضای کافی و مناسب پیرامون مبدل فراهم باشد.

تمام اتصالات به مبدل حرارتی باید مجهز به شیر قطع کن باشند.

اتصالات بالایی در بالاترین نقطه باید شیر هواگیری داشته باشد.

برای جلوگیری از بروز پدیده ضربه قوچ در مبدل حرارتی توصیه می شود از شیرهای قطع سریع استفاده نشود.

بر اثر اختلال و نوسان شدید در دما و فشار سیستم ممکن است نشتی موقتی بوجود آید. به همین دلیل، بایستی از ایجاد موج شدید و ناگهانی فشار و دما در مبدل حرارتی پرهیز نمود.

بازدید از همه مجراها قبل از بستن اتصالات صورت گیرد که احیانا پلیسه و یا زائده ای در آن نباشد.

 

جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاهده اطلاعات فنی، تصاویر و قیمت مبدل حرارتی در انواع مدل ها و ظرفیت ها به سایت بامین تهویه مراجعه فرمایید.

http://www.bamintahvie.com/category/heating/مبدل-حرارتی-صفحه-ای

مبدل حرارتی را می توان بر اساس ویژگی های ساختاری تقسیم بندی نمود که از مهم ترین آن ها در سیستم های تهویه مطبوع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

• مبدل‌ حرارتی لوله‌ای
•  مبدل حرارتی پوسته و لوله
• مبدل حرارتی فن دار هوا خنک

ادامه مطلب در لینک زیر

http://www.bamintahvie.com/category/heating/heat-exchanger