مبدل حرارتی ها دارای انواع مختلفی می باشد که یکی از آن ها مبدل آبگرمکن هست . مبدل حرارتی آبگرمکن ، در واقع بخش یا قسمتی از آبگرمکن به شمار می رود که وظیفه دارد از طریق انتقال گرمای شعله ، آب گرم مصرفی مورد نیاز برای مصرف کننده را تأمین کند . میتوان گفت انواع مبدل حرارتی ها در زمینه های مختلفی کاربرد دارند و کاربرد بسیار زیادی  داردند . اما با این حال ، قیمت مبدل حرارتی بسیار مقرون به صرفه می باشد .

 

 

 

ساختار مبدل حرارتی آبگرمکن

 

از نظر ساختاری مبدل حرارتی آبگرمکن ، از یک صفحه نازک فلزی که عمدتاً از جنس مس است تشکیل شده و دسته ای از لوله های پیچ و تاب خورده را در خود جای داده است . در قسمت زیرین این لوله ها بخش مربوط به تشکیل شعله وجود دارد که در زمان روشن شدن آبگرمکن و ایجاد شعله ، آب سرد موجود در داخل این لوله ها را گرم و داغ می کند . به گونه ای که حرارت از بخش شعله از طریق دیواره ی لوله ها به جریان آب منتقل شده و به این طریق با انجام فرایند تبادل حرارتی ، شاهد افزایش دما در آب خواهیم بود . همان طور که گفته شد در لوله های این نوع مبدل ، آب در جریان است که نیاز به افزایش دما دارد . به همین خاطر تنها مشکلی که احتمال بروز آن در این مبدل حرارتی وجود دارد ، انسداد و گرفتگی در لوله ها بر اثر وجود رسوب املاح موجود در آب خواهد بود که در کنار ایجاد این مشکل سبب بروز سوراخ شدگی هم در لوله ها می شود .

در این جا به منظور جلوگیری از این اتفاقات و افزایش طول عمر مبدل حرارت آبگرمکن توصیه می شود تا در قسمت ورودی آب ، به درون مبدل حرارتی از سختی گیر یا تجهیزات مربوط به فیلتراسیون آب استفاده شود . در غیر این صورت به مرور زمان با توجه به میزان کارکرد آبگرمکن و املاح موجود در آب ، نیاز است تا مبدل حرارتی را اسیدشویی کنید .

 

 

مبدل حرارتی چیست ؟

مبدل حرارتی دستگاهی است که از آن به منظور انتقال حرارت از سیالی به سیال دیگر استفاده می شود . این دو سیال می تواند به صورت مایع و یا گاز باشند . از آن جایی که اساس کارکرد این دستگاه ، وجود اختلاف دمایی بین دو سیال است ، زمانی که دو سیال با دو دمای مختلف به همراه اختلاف دمایی مناسب به درون مبدل حرارتی وارد می شوند ، بدون آن که ترکیبی بین این دو صورت بپذیرد و یا تماسی انجام شود ، حرارت از سمت سیال دارای دمای بالا به سمت سیال دارای دمای پایین انتقال می یابد . همان طور که می دانید ما در مصارف مختلف خانگی و پروژ های صنعتی به آب سرد و یا گرم ، ایجاد گرمایش و یا سرمایش در دیگر سیالات ، انجام فرایند تلغیظ سازی در سیال یا محصولی خاص و … نیاز داریم . انجام چنین فرایند هایی با استفاده از تجهیزی چون مبدل حرارتی به سهولت و همراه با صرفه ی اقتصادی از جهات مختلف ، قابل اجرا می باشد .

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی

در ادامه به بررسی کاربرد های مبدل های حرارتی می پردازیم:

 

صنایع تولید کاغذ

در انجام فرایند تولید کاغذ یکی از دستگاه های بسیار مهم در این زمینه مبدل حرارتی است . به طور کلی تولید کاغذ در مراحل مختلفی انجام می شود که در مراحلی چون ، تهیه خمیر ، تصفیه سازی و تمیز و سفید کردن کاغذ ، نیاز به استفاده از مبدل حرارتی است . انجام این مراحل به صرف انرژی بسیار زیادی نیاز دارند که با استفاده از تجهیزی چون مبدل حرارتی ، در کنار کاهش بسیار چشم گیر انرژی ، شاهد کاهش هزینه های ناشی از تأمین انرژی نیز خواهیم بود . به همین دلیل در صنایع تولید کاغذ استفاده از این دستگاه از نظر اقتصادی بسیار به صرفه می باشد .

نیروگاه های تولید برق

برای تولید انرژی برق از سه ماده ی سوختنی گاز ، نفت و زغال سنگ می توان استفاده کرد . در نگاهی دقیق تر می توان این گونه عنوان کرد ؛ فرایند تولید برق ، از طریق به چرخش در آمدن توربین های مخصوص انجام می شود . برای به چرخش در آمدن پره های توربین ، نیاز به گرما می باشد که این گرما در اثر سوختن و احتراق ماد سوختنی که گفته شد تولید می شود . در این زمان به دلیل وجود یک سری عوامل ، شاهد اتلاف گرما خواهیم بود که با استفاده کردن از تجهیزی چون مبدل حرارتی ، نه تنها از تلف شدن حرارت جلوگیری می شود بلکه میزان بهره بری به حداکثر میزان می رسد .

 

 

 

صنایع غذایی

در این صنعت به ذکر مثالی در رابطه با تولید رب می پردازیم . در انجام فرایند تولید رب ، به منظور غلیظ سازی و تبخیر آب درون رب ، نیاز است تا از گرما استفاده شود . برای انجام این فرایند نمی توان از حرارت مستقیم استفاده کرد زیرا در این صورت امکان سوختن رب افزایش یافته و به دنبال این امر ، نه تنها از کیفیت رب کاسته می شود ، بلکه از نظر ظاهری ، شکل آن نامطلوب و ناپسند خواهد شد . در چنین شرایطی ، با توجه به عملکرد و کارایی مبدل حرارتی ، بهترین گزینه استفاده از این دستگاه خواهد بود چرا که در این صورت با استفاده از حرارت غیر مستقیم ، هیچگونه تغییری در ساختار رب به وجود نیامده و تنها آب درون آن تبخیر می شود .

انواع مبدل های حرارتی

انواع مبدل حرارتی آبگرم کن

 

 

 

 

انواع مبدل حرارتی

 

مبدل های حرارتی بر اساس فاکتور های مختلف به انواع گوناگون تقسیم می شوند که از مهم ترین و پرکاربرد ترین آن ها می توان به مبدل حرارتی پوسته لوله ، مبدل حرارتی صفحه ای و مبدل حرارتی دو لوله ای اشاره کرد که در ادامه به طور مفصل و مجزا آن ها را از جهات مختلف مورد بررسی قرار داده ایم .

 

 

 

مبدل حرارتی پوسته لوله

یکی از پرکاربرد ترین و رایج ترین نوع مبدل حرارتی خصوصاً در فشار و دمای بالا ، مبدل حرارتی پوسته لوله به شمار می رود . بر همین اساس در پروژ های صنعتی و بزرگ ، استفاده از این نوع مبدل حرارتی مناسب ترین گزینه طلقی می گردد . این مدل مبدل حرارتی با توجه به عنوانی که از آن برخوردار است ، از دو قسمت اصلی پوسته و لوله تشکیل شده است . به همین دلیل از دو سیالی که قرار است با یکدیگر تبادل حرارتی انجام دهند یکی به درون لوله ها وارد شده و سیال دیگر به داخل بخش پوسته منتقل می شود . در این جا عمدتاً سیال اصلی که باید تغییر دما در آن صورت بپذیرد را به درون لوله ها وارد می کنند . با توجه به این توضیحات در زمان عملکرد ، با ورود دو سیال مذکوربه درون مبدل حرارتی ، به دلیل وجود اختلاف دمایی ، از طریق دیواره ی لوله ها ، حرارت از سمت سیال دارای دمای بالا به سمت سیال دارای دمایی پایین منتقل می شود آن هم در شرایطی که هیچگونه تماسی بین دو سیال انجام نخواهد شد .

 

 

مزایای استفاده از مبدل حرارتی پوسته لوله

 

  • به دلیل برخورداری از ساختار دارای استحکم بالا ، در تبادل حرارتی میان سیالات دارای دما و فشار بالا ، بهترین گزینه استفاده از این نوع مبدل حرارتی می باشد .
  • از نظر هزینه ی اولیه ، نسبت به دیگر مبدل های حرارتی ، قیمت اولیه ی پایین تری را در بر می گیرد .
  • این نوع مبدل حرارتی از نظر جنس ، در مواجه با سیالات دارای خاصیت خورندگی ، قابل تولید با مواد اولیه از آلیاژ استیل می باشد .
  • در زمان بروز نشتی در لوله ها ، تشخیص محل نشتی و بازسازی آن ، به راحتی قابل اجرا است .
  • از آن جایی که در طراحی مبدل های پوسته لوله قرایند مونتاژ و دمونتاژ به سهولت انجام می شود ؛ در بازه های زمانی کوتاه مدت و بلند مدت ، می توان فرایند رسوب زدایی را به دو شکل فیزیکی و شیمیایی در آن ها انجام داد .
  • در مواجه با یک فضای محدود ، به منظور افزایش سطح انتقال حرارت ، امکان استفاده از دسته ای لوله ، با فواصل کم ، در مجاورت یکدیگر وجود دارد .
  • و … .

 

 

مبدل حرارتی صفحه ای

 

این نوع مبدل حرارتی از تعدادی صفحات فلزی نازک تشکیل شده است که با قرار گرفتن در یک قاب ، مبدل حرارتی صفحه ای را تشکیل می دهند . در این مبدل حرارتی ، بین هر دو صفحه فضای خالی وجود دارد که این فضا با استفاده از قطعاتی چون واشر های پلیمری ایجاد می شوند . نحوه قرار گیری واشر ها بر روی صفحات ، به گونه ای است که در هر صفحه به صورت یک در میان در دو بخش بالا و پایین ، در یک سمت دارای دایره بوده و در جهت دیگر بدون دایره و به شکل مسدود است . از نظر جنس ، این صفحات را از آلیاژ های دارای خاصیت رسانایی حرارت ، چون ، آلومینیوم ، نیکل ، فولاد ، تیتانیوم و … تولید می کنند .

 

 

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای

  • از نظر سایز و ابعاد ، این نوع مبدل حرارتی در ظرفیت برابر با دیگر مدل های مبدل حرارتی ، خصوصاً نوع پوسته لوله ، از ابعاد کوچکتر برخوردار بوده و به همین دلیل فضای بسیار کمی را اشغال می کند . بر همین اساس در مواجه با مشکل محدودیت فضا خصوصاً در ظرفیت های پایین ، انتخاب این نوع مبدل حرارتی گزینه ی مناسب تری خواهد بود .
  • در صورت بروز خرابی ، فرایند تعمیر و سرویس کاری این نوع مبدل حرارتی به سهولت انجام می شود .
  • به دلیل وجود سطح تماس زیاد بین سیالات ، به طور معمول ، ظریب انتقال حرارت آن بالا می باشد .
  • به دلیل وجود فواصل کم بین صفحات ، فرایند تبادل حرارتی و انتقال دمایی در مدت زمان کوتاه انجام می شود .
  • با توجه به شکل ساختاری صفحات و وجود شیار ها ، میزان آشفتگی در جریان دو سیال گرم و سرد زیاد است . به همین خاطر ، بروز رسوب گیری ، بسیار کم اتفاق می افتد .
  • و … .

 

 

مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟

درباره مبدل حرارتی صفحه ای

 

معایب مبدل حرارتی صفحه ای

هر محصول و دستگاهی در کنار برخورداری از مزایا دارای یک سری معایب نیز می باشد که در این جا ، مبدل حرارتی صفحه ای از این قضیه مستثنی نمی باشد . هر چند با انتخاب درست و اصولی و توجه به یک سری نکات و فاکتور ، خصوصاً در زمان خرید ، می توان میزان تأثیر مزایا را به حداکثر رساند ؛ در حالی که از میزان تأثیر معایب بسیار کاسته می شود . به طور کلی از سری معایب این نوع مبدل حرارتی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

  1. از نظر قیمت ، این نوع مبدل حرارتی در مقایسه با دیگر مبدل های حرارتی ، از قیمتی بالاتری برخوردار می باشد .
  2. به طور کلی مبدل های صفحه ای در ظرفیت های بالا ، همراه با دما و فشار بسیار زیاد مناسب نمی باشند . خصوصاً مدل های واشردار و لحیم کاری شده ی آن ، زیرا در اثر فشار بالا واشر ها از جای خود در می آیند . در چنین شرایطی استفاده از نوع جوشی آن مناسب تر است ؛ اما به این نکته نیز توجه داشته باشید که عمدتاً مبدل های صفحه ای برای ظرفیت های بالا ، راندمان پایین مناسب نیستند .
  3. در برخی از مدل های مبدل حرارتی صفحه ای امکان تعمیر و یا تعویض صفحه در محل ، با سختی همراه خواهد بود .
  4. و … .

 

 

انواع مبدل حرارتی صفحه ای

به طور کلی مبدل های حرارتی صفحه ای بر اساس نحوه ی اتصال صفحات به یکدیگر به سه دسته تقسیم بندی می شوند که هر کدام نسبت به دیگری دارای یک سری مزیت و معایب می باشد که در ادامه برایتان ذکر کرده ایم :

  1. مبدل حرارتی صفحه ای جوشکاری شده : در این نوع فرایند نصب ، تمام صفحات مورد نظر را در یک بلوک قرار داده و سپس عمل جوشکاری انجام می شود . در چنین شرایطی ، پس از تولید مبدل حرارتی ، دیگر امکان افزایش و یا کاهش ظرفیت به دلیل عدم جدا سازی صفحات از یکدیگر ، وجود ندارد . به همین دلیل میزان ظرفیت مبدل حرارتی ثابت خواهد بود . اما از طرف دیگر مزیت بسیار مهمی که این نوع مبدل حرارتی صفحه ای با خود به همراه دارد این است که در پروژ های صنعتی بزرگ دارای فشار و دمای خیلی بالا ، به راحتی می توان از این مبدل حرارتی استفاده کرد .
  2. مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده : در زمان انجام فرایند لحیم کاری ، در بین صفحات ، در قسمت هایی که برای اتصال دو صفحه به یکدیگر در نظر گرفته اند ، از نوعی ماده ی پرکننده ی مخصوص استفاده می شود . به گونه ای که در زمان انجام لحیم کاری در خلاء ، این ماده ی پر کننده ، سبب ایجاد اتصال دو صفحه به هم شده و سبب ایجاد کانال های پیچیده می گردد . در این نوع مبدل ، همانند نوع جوشکاری شده ، میزان ظرفیت سرمایش و یا گرمایش ثابت است و نمی توان به آن صفحه اضافه کرد و یا از تعداد آن ها کم نمود ؛ اما در کنار این ویژگی ، مبدل های صفحه ای لحیم کاری شده ، گزینه ی مناسبی در تبادل حرارتی سیالات دارای فشار بالا به شمار می روند .
  3. مبدل حرارتی صفحه ای واشردار : در این نوع مبدل حرارتی صفحه ای به منظور آب بندی نمودن صفحات و از طرف دیگر هدایت نمودن جریان سیالات به درون کانال ها ، به طور عمده از واشر های لاستیکی مخصوص استفاده شده و به جهت اتصال دادن صفحات به یکدیگر ، پیچ و مهره مورد استفاده قرار می گیرد . به طورکلی به جهت جلوگیری از مخلوط شدن دو سیال و عدم بروز نشتی ، در دور تا دور لبه ی صفحات ، از واشر لاستیکی استفاده می کنند . در مبدل های صفحه ای واشردار ، مزیت بسیار مهمی که وجود دارد این است که بر خلاف دو مدل قبلی ، امکان افزایش و کاهش در تعداد صفحات وجود دارد . این فاکتور زمانی بسیار به چشم می آید که شاهد بروز خرابی در صفحات باشیم . به این شکل در چنین موقعیتی ، به راحتی می توان با جداسازی صفحه ی خراب از دیگر صفحات ، صفحات سالم را مجدد به هم اتصال داد و تا زمان تعویض و یا تعمیر صفحه ی خراب از دستگاه استفاده نمود . از نظر کاربرد ، با توجه به این ساختار و نحوه نصب ، این نوع مبدل صفحه ای ، در پروژه ها و مصارفی که نیاز است تا در حجم زیادی از سیالات ، تبادل حرارتی انجام شود که میزان فشار آن ها کم یا متوسط است ، مورد استفاده قرار می گیرد .

 

 

مبدل حرارتی دو لوله ای

همان طور که از اسم آن مشخص است ، این نوع مبدل حرارتی از دو لوله ی هم مرکز تشکیل شده است که لوله ی دارای قطر کوچکتر در داخل لوله ای با قطر بزرگ تر قرار داده می شود . به این شکل یک سیال به درون لوله ی داخلی وارد شده و سیال دیگر در داخل لوله ی بیرونی و به نوعی در پیرامون لوله ی داخلی در جریان قرار می گیرد . زمانی که دو سیال به درون مبدل حرارتی وارد می شوند ، بر اثر وجود اختلاف دمایی ، حرارت از طریق دیواره ی لوله ی داخلی از سمت سیال دارای دمای بالا به سمت سیالی که دمای آن پایین است انتقال می یابد . عمدتاً سیال اصلی که قرار است در آن تغییر دمایی صورت بپذیرد را به درون لوله ی داخلی وارد می کنند . از آن جایی که انجام فرایند شستشو در این نوع مبدل با کمی سختی و دشواری همراه است ، نمی توان از آن به منظور تبادل حرارتی بین سیالات دارای ذرات جامد ، رسوب زا و به طور کلی کثیف استفاده کرد .

مبدل حرارتی دو لوله ای چیست؟

مبدل حرارتی دو لوله ای کدام اند؟

 

مزایای مبدل حرارتی دو لوله ای

  1. در زمان طراحی و تولید ، به صرف هزینه ی بسیار کمی نیاز دارند .
  2. به منظور استفاده در تجهیزاتی چون بویلر و یا کمپرسور های دارای دما و فشار بالا ، استفاده از این نوع مبدل حرارتی گزینه ی بهتری طلقی می گردد .
  3. در یک ظرفیت برابر بین این نوع مبدل حرارتی و مبدل حرارتی پوسته لوله ، خواهید دید که مبدل دو لوله ای ابعاد کوچکتری دارد .
  4. عمدتاً در فضاهای دارای متراژ کمتر از ۵۰ متر مربع ، این نوع مبدل حرارتی به دلیل ساختاری ساده و ابعاد جمع و جور انتخاب بهتری می باشد .
  5. از نظر هزینه ی نگهداری ، در مقایسه با نوع پوسته لوله ، به صرف هزینه ی کمتری نیاز دارد .
  6. و … .

 

 

معایب مبدل حرارتی دو لوله ای

 

  • در مبدل حرارتی دو لوله ای ، تنها از دو نوع آرایش جریان ، همسو و ناهمسو می توان استفاده کرد و آرایش جریان متقاطع یا همان جریان عمود بر لوله ، در این نوع مبدل قابل اجرا نیست .
  • در مقایسه با نوع پوسته لوله ، میزان سرعت انتقال حرارت مبدل دو لوله ای کمتر می باشد .
  • در مساحت های بزرگ کاری ، استفاده از این نوع مبدل حرارتی توصه نمی شود .
  • و … .

 

 

 

 

انواع مبدل حرارتی دو لوله ای

 

این نوع مبدل حرارتی از نظر نوع آرایش جریان حرکتی به دو گروه زیر تقسیم بندی می شود :

  1. مبدل حرارتی دو لوله ای دارای جریان همسو : با توجه به شکل ساختاری مبدل حرارتی دو لوله ای ، در این نوع جریان حرکتی ، دو سیال مورد نظر از یک سمت به درون مبدل حرارتی وارد شده و پس از طی مسیر ، بین دو بخش ورودی و خروجی ، از قسمت انتهایی مبدل حرارتی ، از آن خارج می شوند . در این نوع حرکت ، میزان بازدهی و تبادل دمایی ، کمتر از مدل دیگر مبدل دو لوله ای می باشد .
  2. مبدل حرارتی دو لوله ای دارای جریان ناهمسو : در این مدل مبدل حرارتی ، سیال مربوط به لوله ی داخلی از یک سمت وارد شده و سیال مربوط به لوله ی بیرونی از سمت مخالف ، به درون مبدل حرارتی وارد می شود . در این روش میزان تبادل دمایی بین دو سیال در بالاترین میزان قرار دارد . به گونه ای که در قسمت خروجی سیالات از مبدل حرارتی ، اختلاف دمایی بالایی را نسبت به زمان ورود شاهد خواهیم بود .
انواع مبدل های حرارتی دو لوله ای

انواع مبدل حرارتی دو لوله ای کدام اند

 

سخن پایانی

در این مقاله به بررسی مبدل های حرارتی آبگرمن و انواع آمن مزایا و معایبشان به طور مفصصل پرداختیم.

سوالات متداول مبدل حرارتی آبگرمکن

  1. مبدل حرارتی آبگرمکن چیست؟
    مبدل حرارتی آبگرمکن دستگاهی است که حرارت را از یک محیط به محیط دیگر منتقل می‌ کند. در این مورد، حرارت از گرمای یک منبع (مثلاً آب گرم) به آب سرد یا دیگر مایعات منتقل می‌ شود.
  2. چگونه مبدل حرارتی آبگرمکن کار می‌ کند؟
    این مبدل‌ ها از یک لوله‌ ی گرمایی برای عبور مایع گرم (مانند آب گرم) و یک لوله‌ ی دیگر برای عبور مایع سرد (مانند آب سرد) تشکیل شده‌ اند. حرارت از یک لوله به لوله دیگر منتقل می‌ شود، اما این دو مایع به هم مختلط نمی‌ شوند.
  3. چه کاربردهایی برای مبدل حرارتی آبگرمکن وجود دارد؟
    این مبدل‌ ها در سیستم‌ های گرمایشی و سرمایشی ساختمان‌ ها، صنایع تولیدی مانند صنعت خودروسازی، پتروشیمی، و حتی در دستگاه‌ های خانگی مانند بویلرها و گرمکن‌ ها استفاده می‌ شوند.
  4. چگونه می‌ توان کارایی مبدل حرارتی آبگرمکن را افزایش داد؟
    بهبود جریان مایعات، استفاده از مواد مناسب با خواص حرارتی بالا، و مراقبت منظم و نگهداری دستگاه می‌ تواند کارایی مبدل حرارتی را افزایش دهد.
  5. چه عواملی بر کارایی مبدل حرارتی آبگرمکن تأثیر می‌ گذارند؟
    عواملی مانند دمای مایعات، فشار، جریان، طراحی مبدل حرارتی، و کیفیت ساخت مواد استفاده شده در تولید مبدل حرارتی، بر کارایی آن تأثیرگذار هستند.

 

Rate this post