مبدل حرارتی پوسته لوله چیست؟

مبدل حرارتی وسیله ای است که وظیفه ی اصلی آن منتقل کردن گرما بین بین سیال است. در واقع با توجه به نوع مبدل حرارتی نوع انتقال با توجه به نوع سیال متفاوت است.  در واقع در سیستم مبدل حرارتی این امکان ایجاد می شود که گرمای مایع یا گاز به مایع دیگری منتقل شود بدون مخلوظ شدن این دو مایع با یکدیگر. از انواع اصلی مبدل حرارتی ، میتوان به مبدل حرارتی پوسته لوله و مبدل حرارتی صفحه ای اشاره کرد .

معرفی انواع مبدل حرارتی

مبدل حرارتی دارای انواع مختلفی هستند که هرکدام به منظور خاصی استفاده می شود و شامل :

• مبدل حرارتی صفحه ای : این نوع مبدل ها به شکل صفحه ای بوده و درواقع ابتدا سیال مد نظر وارد این صفحات فلزی می شوند و گرما را انتقال می دهند. در واقع از یکسری صفحات فلزی تشکیل شده است که با فاصله ی بسیار کمی از بکدیگر قرار گرفته اند. مبدل های صفحه ای دارای سه نوع لحیم کاری شده، واشر دار و جوشکاری شده می باشند. در مدل واشر دار مبدل صفحه ای در واقع از یکسری واشر برای آب بندی آن استفاده می شود که در بین صفحات قرار می گیرند. این مدل باعث می شود تا از نشت سیال جلوگیری شود. همچنین گرما بالایی را به راحتی انتقال می دهد به طور کلی می توان گفت که مبدل صفحه ای برای انتقال سیال با حجم بالا و فشار کم و یا متوسط بسیار مناسب است.

• مبدل حرارتی فن دار : شامل لوله هایی به شکل رفت و برگشتی است که بوسیله جریان هوا خنک باعث انتقال سیال به داخل لوله ها می شود. این مبدل ها شامل سه نوع افقی، عمودی و همچنین V شکل است . از مبدل های فن دار در زمانی استفاده می شود که امکان استفاده از دیگر مدل های مبدل فراهم نباشد به طور مثال آلودگی آب ، عدم آب کافی در سیستم آبی.

• مبدل حرارتی پوسته لوله : مبدل حرارتی پوسته و لوله نوعی مبدل است که بیشترین کاربرد آن در صنعت است و برای فشارهای بالا و دماهای بالا بسیار مناسب است. این مبدل ها از دسته ای از لوله ها و تیوپ ها تشکیل شده است . این لوله و تیوپ ها داخل یک پوسته ی سیلندری شکل جا گرفته است . در واقع یک سیال از داخل تیوپ ها و یک سیال نیز از اطراف تیوپ ها و یا داخل پوسته جریان پیدا می کنند و با توجه به اختلاف دمای بین آن دو ، حرارت از یک سیال و بوسیله تیوپ ها انتقال خواهد یافت.

اجزای تشکیل دهنده  مبدل حرارتی پوسته و لوله

• لوله مسی: در واقع برای رسیدن به یک راندمان و بازده حداکثر از لوله های جنس مسی استفاده شده است چرا که باید سطح انتقال حرارت بین دو سیال یا به عبارتی بین تیوپ ها ، به میزان قابل توجهی زیاد باشد و برای همین از لوله های جنس مس و یا استیل استفاده می شود. نکته ی بعدی درخصوص شکل مبدل های حرارتی پوسته و لوله است که این امکان وجود دارد که به شکل مستقیم و یا خم شده باشد. مبدل های حرارتی پوسته و لوله دارای انواع ۱ ، ۲،۴ پاس هستند در واقع منظور از پاس تعداد مسیرهای رفت و برگشت برای عبور سیال در سیستم است. مثلا در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله تک پاس، سیال تنها از یک سمت وارد و از یک سمت نیز خارج می گیردد. در طرح مبدل حرارتی دو پاس ، سیال بعد از ورود به تیوپ و رفتن تا آخر مسیر، همان مسیر را باز میگردد و تغییر جهت کلی می دهد.

• تیوپ شیت: در انتهای لوله ها مجهز به تیوپ شیت که در واقع وظیفه ی اصلی آن جلوگیری از هدر رفتن از سیال و یا آب بندی کامل آن است. این تیوپ شیت ها شامل دو نوع اصلی هستند و نوع اول آن هنگامی است که انتها و ابتدا مبدل پوسته و لوله بسته باشد و در نوع دوم آن تنها یک سمت از لوله با تیوپ شیت بسته شده اما در طرف دیگر پوسته و لوله می تواند به شکل آزادانه رها و شناور باشد. در واقع این موضوع در جهت این است که مشکلات ناشی از شکل گرفتن اختلاف انبساط حرارتی جلوگیری کند. علاوه بر آن برای افزایش طول عمر مبدل های حرارتی امکان پاکسازی مکانیکی و نگهداری آن وجود دارد.

• بافل :در واقع بافل یکسری صفحاتی است که در داخل پوسته قرار دارد که نقش صفحات هدایت کننده برای سیال را دارد علاوه بر آن این بافل ها باعث می شود تا راندمان حرارتی دستگاه افزایش یابد و جریان مغشوش در حرکت باشد.

انواع مبدل حرارتی پوسته و لوله

• نوع تک پاس با دو تیوپ شیت: در واقع در این نوع مبدل حرارتی یک جریان سیال که شامل رفت و برگشت است در لوله ها در جریان است در واقع سیال از یک جهت وارد و از طرف دیگر خارج می شود و تیوپ شیت که برای آب بندی سیال ها کاربرد دارد در دو طرف مبدل حرارتی قرار گرفته است. از جمله مزیت های این نوع مبدل حرارت پوسته و لوله در این است که در صورت ایجاد هر گونه رسوبی می توان آن را براحتی بوسیله یک ابزار ، آن را جدا و نظافت کرد.

• نوع دو پاس با دو تیوپ شیت: در این نوع از مبدل حرارتی، نیمی از لوله ها ، یک سیال را از یک سمت به سمت دیگر هدایت می کند و از طرفی نیز برعکس آن اجرا می شود و سال باز می گردد بنابراین دو بار سیال مسیر رفت و برگشت را طی میکند و بنابراین در این مدل فرصت انتقال حرارت بیشتر از نوع یک پاس خواهد بود . در واقع نحوه ی عملکرد این سیستم به این صورت است که سیال مد نظر از یک سمت وارد نیمی از لوله شده و سپس در داخل لوله ها به سمت مقابل جریان میابد و هنگامی که به آخر مسیر رسید ، ۱۸۰ درجه تغییر جهت داده و باز میگردد در واقع هنگامی که سیال وارد پوسته می شود انتقال حرارت صورت می گیرد. از جمله مزایای این سیستم این است که علاوه بر امکان نظافت لوله ها، به دلیل دو پاس بودن آن ، فرصت کافی برای انتقال حرارت بیشتر از نوع های دیگر است.

• نوع تک پاس با یک تیوپ شیت: این نوع مبدل حرارتی نیز دارای یک مسیر رفت و برگشت است که تنها یک طرف آن تیوپ شیت تعبیه شده است. در واقع سیال از یک طرف وارد دسته ای از لوله شده و انتهای مسیر دارای خمیدگی ۱۸۰ درجه می باشد که در واقع این موضوع باعث می شود تا سیال مسیر بیشتری را طی کند تا حرارت بیشتری را در این حین منتقل کند و منجر به راندمان بالا تری نیز می گردد. در این نوع تنها در یک طرف لوله ، تیوپ شیت متصل شده است که هزینه ساخت این سیستم کمتر بوده و از لحاظ آبندی نیز در شرایطی مطلوبی قرار دارد. اما باید توجه فرمایید که در ین مبدل حرارتی امکان رفع گرفتگی لوله در صورت انسداد وجود ندارد و باید از روش های شیمیایی برای این منظور استفاده کرد.

انواع مبدل حرارتی از نظر نوع لوله

• مبدل حرارتی لوله ثابت: در این نوع سیستم، ورق لوله به پوسته متصل شده و به نوعی جوش داده شده است که منجر می شود که ساخت این سیستم مقرون به صرفه و بسیار ساده باشد و علاه بر آن این قابلیت وجود دارد که به شکل مکانیکی یا شیمیایی پاک سازی و تمیز گردد اما لازم به ذکر است که سطح خارجی لوله به نوعی قابل دسترس نبوده و باید به روش شیمیایی پاکسازی شود.در این نوع مبدل، به علت اختلاف دمای زیاد مابین پوسته و لوله انبساط ایجاد می‌شود که باعث ایجاد تنش می‌شود. از این رو، از دم انبساطی (جسمی نرم معمولا دارای هوا) برای جلوگیری از تنش حاصل از انبساط استفاده می‌شود.

• مبدل حرارتی با لوله U شکل: این نوع مبدل حرارتی لوله به شکل U بوده و محدودیتی برای استفاده کردن از در پوش جلویی وجود ندارد اما در پوش آخری از نوع درپوش M است همچنین برای پاکسازی نیز محدودیتی وجود ندارد.

• مبدل حرارتی با درپوش شناور: در این نوع مبدل حرارتی در پوش انتهایی شناور و در حرکت خواهد بود اما در پوش جلویی به نوعی فیکس است. برای پاکسازی نیز از درپوش جلویی قابل انجام است.

انواع درپوش جلویی مبدل حرارتی پوسته و لوله

• نوع A: این نوع از درپوش قابل تعویض خواهد بود و امکان دسترسی آسان به لوله ها وجود دارد. اما همچنان در بین ورق لوله و درپوش و همچنین بین درپوش و صفحه انتهایی ، فیکس شده است اما به نسبت نوع B هزینه و امکان نشتی را افزایش می دهد.
• نوع B: این نوع از درپوش به نسبت بقیه ی مدل ها ارزان تر بوده و فقط در یک نقطه فیکس شده است. از جمله معایب این نوع این است که دسترسی به لوله ها کمی دشوار است.
• نوع C: از این نوه درپوش برای فشارهای بسیار بالا بیش از ۱۰۰ بار استفاده می شود اما نکته منفی برای این نوع درپوش این است که تعمیر و جایگزینی بسیار دشوار خواهد بود.
• نوع D: این نوع درپوش از نوع گران ترین درپوش است که برای فشارهای بالای ۱۵۰ بار قابل استفاده است همچنین همانند نوع درپوش قبل تعمیر و نگهداری بسار دشوار است.
• نوع N: با استفاده از این در پوش امکان دسترسی به لوله ها بسیار راحت بوده و بسیار ارزان قیمت است علاوه بر آن نگهداری، جایگزینی نیز راحت است.
• نوع Y: یکی از شناخته ترین انواع درپوش است و میتوان برای درپوش جلویی و یا انتهایی استفاده کرد علاوه بر آن به دلیل کاهش هزینه های در لوله کشی استفاده از آن بسیار مقرون به صرفه است.

مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله

• مبدل های حرارتی پوسته و لوله می توانند بالاترین دماها و همچنین فشارهای سیالاتی را تحمل کنند چرا که دارای ساختاری مستحکم و منعطفی هستند.در واقع نوع ساختار آن به گونه ای است که در یک فضای محدود و بسته ، دسته ای از لوله ها با فاصله بسیار کم کنار هم قرار گرفتند که منجر به انتقال بیشتر حرارت می گردد.
• مبدل حرارتی های پوسته و لوله دارای قیمت اولیه ی کمتری به نسبت دیگر انواع مبدل حرارتی هستند .
• یکی از مزایای این سیستم در این است که در صورت بروز هر گونه نشتی در تیوپ ها می توان محل نشت را شناسایی و مشکلات را برطرف کرد.
• از طرف دیگر امکان رفع رسوب زدایی به شکل فیزیکی و همچنین شیمیایی در این نوع از سیستم ها وجود دارد .
• امکان طراحی بوسیله مواد اولیه مخصوص مثل استیل وجود دارد بخصوص در مواردی که امکان خورندگی در سیالات وجود دارد.
• تنوع بالا در مدل ها و تنوع در جنس قطعات نیز یکی دیگر از مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله است.

شستشوی مبدل حرارتی پوسته و لوله

در واقع با عبور مداوم سیال از بین لوله های پوسته و لوله ممکن است منجر به ایجاد یکسری رسوبات بر بدنه مبدل حرارتی شود بنابراین باید به شکل مداوم تمیز شود که می توان این کار را بوسیله مواد شیمیایی و یا حتی بوسیله یکسری ابزار فیزیکی انجام داد و رسوبات موجود در مبدل حرارتی پوسته و ولوله را به طور کامل از بین برد.

کاربرد مبدل حرارتی پوسته و لوله

از مبدل های پوسته و لوله در انواع مختلف صنایع استفاده می شود بسیار پر کاربرد است در واقع حرارت غیر مستقیم به مواد شیمیایی و سیالات در صنایع مختلف باعث می گردد تا بسیار پر کاربرد باشد به طور مثال در انواع صنایع پتروشیمی، صنایع ذوب فلز و ساخت و تولید، در صنایع غذایی و دارویی، در انواع نیروگاه ها و پالایشگاه های نفت و گاز همچنین در برج های خنک کننده ، دیگ های بخار  وهمچنین رادیاتور ها و فن کویل ها از مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود.

مزایای استفاده  مبدل حرارتی

همانطور که اشاره شد مبدل حرارتی کاربرد های مختلفی داشته بنابراین بسیار سودمند است. در واقع وظیفه ی اساسی آن ها انتقال گرما است و دارای انواع متفاوتی هستند و در کل باعث می شوند تا میزان استفاده از سوخت به طور چشمیگری کاهش یابد و به همین دلیل است که مورد استقبال بسیاری از صنایع است .پس مهمترین مزیت مبدل حرارتی صرفه جویی در مصرف سوخت است.

از طرفی کاهش مصرف سوخت منجر به کاهش هزینه ها می شود پس هر صنعتی با توجه نیاز خود سعی دارد تا از مبدل حرارتی استفاده کند تا هزینه ها را به حداقل برساندهمچنین بازده و کارایی را افزایش دهد. علاوه بر آن کاهش میزان مصرف سوخت، کاهش هزینه ها ، کاهش آسیب های زیست محیطی را به دنبال خود دارد که امروزه دغدغه بسیاری از کشورها است. بنابراین استفاده از مبدل حرارتی همه جانبه سودمند است.

نحوه انتخاب مبدل حرارتی مناسب شما

درواقع هنگامی که شما می خواهید هر محصولی را خریداری کنید، بهتر است تا تحقیقاتی را جع به ان داشته باشید تا بهترین و با کیفیت ترین محصول را خریداری کنید. هر محصولی نیاز به یک شناختی قبل از خریدن دارد حتی ساده ترین محصولات بنابراین قبل از خرید مبدل حرارتی باید اطلاعات خود را درباره ی آن کامل کنید چرا که محصولی تخصصی و در عین حال حساس است پس نیازمند مطالعه و کسب اطلاعات جامع است . علاوه بر آن محصولات تاسیساتی دارای مدل ها و ظرفیت های متفاوتی هستند که هر کدام از آن ها برای شرایطی ساخته شده است و باید محصولی با ظرفیت متناسب با ویژگی ها و شرایط خود خریداری کنید . بنابراین مرحله ی قبل از خرید محصولات تاسیساتی طولانی تر از هر محصول دیگر است.

نکات مهم قبل از خرید مبدل حرارتی

توجه به هزینه نصب و نگهداری مبدل، توجه به فشار و دمای کاری مبدل، مشخص نمودن فاز دو سیال، توجه به میزان خورندگی سیال، مشخص نمودن نوع مبدل (حرارتی یا پوسته ولوله)، مشخص کردن جنس مبدل (آلومینیوم،استیل، مس، کربن)،توجه به فرآیند تولید و ساخت.

نکاتی برای نگهداری هرچه بهتر مبدل حرارتی

به طور کلی باید از مبدل حرارتی به خوبی نگهداری کنیم . یکسری نکاتی را برای این هدف باید دنبال کنیم که قصد داریم در این قسمت آن ها را بررسی کنیم. نگهداری از مبدل حراریتی منجر به افزایش طول عمر مبدل حرارتی و کاهش هزینه ها می شود. برای نگهداری مبدل حرارتی باید :

• به رسوب گذاری سیال توجه کنیم. چون اکثر سیالات منجر به تولید یکسری رسوبات در مبدل خواهد شد.
• همچنین در صورت رخ دادن تغییرات ناگهانی فشار حتما پیگیری های لازم را داشته باشیم.
• سرویس های دوره ای را در نظر بگیریم.
• در صورتیکه مبدل حرارتی کار نکرد بهتر است که آن را تخلیه و سپس به تعمیر آن پرداخت.
• علاوه بر آن ها تحمل دما و یا خورندگی سیال را مورد بررسی قرار دهیم.

نحوه عملکرد مبدل حرارتی پوسته لوله

مبدل حرارتی پوسته لوله و یا مبدل آب گرم موتور خانه ای، در دسته ی مبدل های حرارتی بر اساس اِلمان سازنده قرار دارد و همچنین یکی از رایج ترین نوع مبدل های حرارتی است که مورد استفاده قرار می گیرد. این مبدل حرارتی بر اساس انتقال حرارت به روش هدایت گرمایی کار می کند. این انتقال حرارت به صورت غیر مستقیم انجام می شود و به این گونه می توان سیال مورد نظر را به دمای دلخواه رساند. مبدل حرارتی پوسته لوله ای دارای ۳ مدل می باشد که هر کدام از آنها با توجه به ساختاری که دارند، مورد استفاده قرار می گیرند که عبارتند از: تک پاس دو تیوب شیت، دو پاس با دو تیوب شیت، تک پاس با تک تیوب شیت. در ساختار کلی این سه محصول، تعدادی لوله وجود دارد که در درون لوله ای دیگر قرار می گیرد. سیالات، درون لوله ها در جریان بوده و گرما از سیال گرم یا انتقال دهنده ی گرما در یک لوله و سیال سرد یا گیرنده ی گرما به یک لوله ی دیگر حرارت را انتقال می دهند و به این گونه سیال مورد نظر به دمای دلخواه می رسد. تفاوت هایی که در ساختار مبدل حرارتی پوسته لوله وجود دارد، این امکان را به ما می دهد که با توجه به قابلیت، مزایا و محدودیت هایی که در هر کدام از این مبدل ها وجود دارد، بتوان بهترین انتخاب را بر اساس نیاز خود انجام داد. این انتخاب با توجه به صنایع مختلف و شرایط عملیاتی موجود می باشد. از مهم ترین اجزای مبدل حرارتی پوسته لوله، لوله های موجود در آن است. به این علت که لوله ها بر اساس جنسی که دارند، عامل اصلی انتقال حرارت و دما هستند. به همین علت گفته می شود که انتقال حرارت به صورت غیر مستقیم انجام می شود. جنس لوله ها از آلیاژ فولادی و یا مس می باشد و نکته ای که در این مورد وجود دارد این است که، در سطح تماس لوله هیچ گونه اتصالات جوشی و یا درز نباید وجود داشته باشد. چرا که داشتن این اتصالات و درز ها عامل اتلاف انرژی هستند و به صرفه نیست. سطح لوله ها را به دو نوع می توان تقسیم کرد. هر کدام از این دو مورد با توجه به نوع کاربردی که دارد مورد توجه قرار می گیرند. این نوع لوله ها عبارتند از : لوله های پره ای و لوله هایی با سطح صاف. لوله های با سطح صاف برای سیالاتی که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند مورد استفاده قرار می گیرد. و لوله های پره ای به این علت که سطح تماس با سیال را دو یا چهار برابر می کند، از سیالاتی که ضریب پایین تری برای انتقال حرارت دارند استفاده می شود. میزان ضریب انتقال حرارت، این کمک را به ما می کند که با توجه به آن از لوله های پره ای دو تا چهار برابر استفاده شود.

قیمت مبدل حرارتی پوسته و لوله

در واقع در مبدل حرارتی پوسته و لوله ، تنوع در محصولات بسیار بالا بوده و هر کدام دارای کاربرد و عملکرد و همچنین جنس قطعات متفاوتی است که این موضوع باعث شده است دارای قیمت متفاوتی نیز باشد. بنابراین برای استعلام قیمت محصول مورد نظر خود با شماره های درج شده در سایت با ما تماس گرفته و با مشاوران ، مشاوره رایگان داشته باشید تا بهترین محصول مد نظرتان را خریداری کنید.