کاربرد مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی یا همان اواپراتور دستگاهی است که وظیفه آن انتقال حرارت بین دو و یا چند سیال می باشد . به طور کلی می توان گفت مبدل حرارتی وسیله ای است که گرمای (مایع یا گاز) را به (مایع یا گاز دیگری )منتقل می کند بدون آن که دو سیال با هم مخلوط شوند و یا تماسی با هم داشته باشند .

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی هایواتر

 

از کاربرد مبدل حرارتی می توان به صورت گسترده در صنایع دریایی ، صنایع آب و فاضلاب ، نیروگاه ها ، صنایع غذایی ، صنعت خودرو سازی ، صنایع شیمیایی ، تجهیزات مکانیکی ساختمان ها ، گرمایش و تهویه مطبوع ، صنعت پتروشیمی و ….. استفاده کرد .

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در صنایع غذایی

 

• خنک کننده
• گرم کننده برای پختن
• تولیدکننده بخار
• صنعت تخمیر
• و به عنوان بویلر و هر نوع کاری که در صنایع غذایی به انتقال حرارت نیاز داشته باشد .

 

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در صنایع آب و فاضلاب

 

• تصفیه فاضلاب شهری
• تصفیه فاضلاب صنعتی

 

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در صنایع دریایی

 

• دور کردن گرما از روغن موتور
• جلوگیری کردن از عمل معیان و زنگ زدن بخش های اساسی
• خنک کردن سیلندرها و ….

 

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در نیروگاه ها

 

• دفع حرارت
• خنک کاری آب خنک کننده ی موتور
• کندانس کردن سیالات کاری
• تبخیر سیالات کاری
  

 

 

 

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در صنعت شیمیایی

 

• کندانس بخارهای خروجی
• خنک کردن محصولات فوق العاده ویسکوز
• خنک کردن مدار آب فرایندی
• گرم کردن و خنک کردن محصولات پایه ، میانی و نهایی

 

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در گرمایش و تهویه مطبوع

 

• اواپراتور و کندانسور در چیلرها
• گرمایش آب گرم مصرفی در پکیج و موتورخانه
• بانک یخ یا آیس بانک
  

 

 

 

 

 

کاربرد مبدل حرارتی در صنعت پتروشیمی

 

• تأمین آب داغ به عنوان گرم کن آب تغذیه بویلر
• استفاده به عنوان گرم کننده نفت خام
• خنک سازی هیدروکربن ها
• استفاده به عنوان پیش گرم کن و خنک کاری
  

 

 

 

 

 

طریقه نصب مبدل حرارتی استخری

 

در خصوص طریقه نصب مبدل حرارتی استخری ، در ابتدا بهتر است به این نکته توجه داشته باشید ؛ که مسئولیت نصب این دستگاه با تکنسین می باشد . بر همین اساس در این زمینه به طور حتم به تکنسین های مجرب و خبره مراجعه کرده و از آن ها کمک بگیرید ؛ زیرا نصب درست و اصولی اهمیت بسیار زیادی دارد که در زمان استفاده ، از آن آگاه خواهید شد .

برای این که بتوانید مبدل حرارتی استخری را نصب کنید باید محل قرار گیری آن را تعیین نمایید . در تعیین محل دستگاه یک سری نکات وجود دارد که با رعایت و توجه نمودن به آن ها به طور حتم ، میزان آسیب های وارده به دستگاه به شدت کاهش خواهد یافت . عمدتاً محل قرار گیری مبدل حرارتی استخری در محلی پایین تر از بخش مربوط به تجهیزات و سیستم فیلتراسیون و پمپ در نظر گرفته می شود . در صورتی که مبدل حرارتی از ظرفیت بالا برخوردار باشد ، استفاده از یک شاسی مستحکم بسیار الزامی است .

از طرف دیگر در جهت اشغال فضای کمتر و انجام فرایند هواگیری ، به راحتی ، عمدتاً مبدل حرارتی استخری را به صورت عمودی قرار می دهند . همچنین در میزان فضای در نظر گرفته شده برای جانمایی مبدل حرارتی ، فضایی را هم به منظور دسترسی داشتن به آن در زمان نیاز به شستشو و انجام بررسی و تعمیر در نظر بگیرید . پس از تعیین و نصب مبدل در جای خود ، نوبت به اتصال لوله های ورودی و خروجی به مبدل حرارتی می باشد .

به طور کلی بهترین حالت لوله کشی در این نوع مبدل حرارتی ، به گونه ای است که جهت حرکت دو سیال آب استخر و آب گرم موتورخانه یا منبع گرمایشی ، بر خلاف جهت هم باشند . بر همین اساس در مبدل حرارتی ۴ مجرای هم اندازه تعبیه شده است که به طور معمول ، در قسمت مجرای پایین آب سرد استخر وارد شده و پس از تبادل حرارتی با آب گرم از مجرای بالای دستگاه ، به درون لوله و اتصالات مربوطه وارد می شود و از طرف دیگر آب گرم مربوط به موتورخانه از مجرای موجود در بالای مبدل به درون مخزن وارد شده و پس از تغییر دما به دلیل انجام تبادل حرارتی با آب سرد ، از قسمت مجرای موجود در بخش پایین مبدل حرارتی ، به قسمت لوله های مرتبط به بخش منبع گرمایشی منتقل می شود .

در زمان نصب لوله ها ، به این نکته نیز توجه داشته باشید که در زمان استفاده از مبدل حرارتی نیاز است تا به صورت دوره ای با توجه به کیفیت آب و میزان عملکرد دستگاه آن را شستشو داده و سرویس کاری کنید به همین منظور در جهت سهولت در انجام این فرایند ، در زمان نصب ، می توانید شیرآلات مورد نیاز را به منظور راحت تر شدن کار ها نصب کنید و همچنین برای این که بتوانید از یک مبدل حرارتی استخری ایمن برخوردار شوید ، می توانید از شیر آلاتی نظیر ، شیر اطمینان و شیر هواگیری استفاده کنید تا در صورت بروز مشکل ، با عملکرد به موقع ، از بروز آسیب جدی به مبدل حرارتی و سایر تجهیزات تا حد زیادی جلوگیری شود .

 

 

 

 

نکات مهم در انتخاب مناسب ترین مبدل حرارتی

 

1. دما و فشار کاری
2. مشخصاتی که مرتبط با رسوب گذاری سیال است
3. کاربری طرح
4. هزینه های نصب ، بهره برداری ، نگهداری
5. تعیین نمودن فاز دو سیال
6. جنس مبدل
7. فرایند ساخت و تولید
8. ابعاد مبدل حرارتی

 

 

 

 

 

 

اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی

 

از آن جایی که مبدل های حرارتی دارای انواع مختلفی هستند در این جا به بررسی اجزای تشکیل دهنده ی دو نوع بسیار پرکاربرد از مبدل های حرارتی ، پوسته لوله و صفحه ای می پردازیم . اجزای اصلی تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی پوسته لوله شامل ، بافل ، تیوب شیت ، پوسته ، لوله ، دهانه ورودی و دهانه خروجی می باشد . از سری اجزای اصلی تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی صفحه ای می توان به مواردی چون ، تعدادی صفحه ، واشر های لاستیکی و قاب اشاره کرد که در ادامه به صورت مفصل به بررسی آن ها می پردازیم :

 

 

اجزای مبدل حرارتی پوسته لوله

 

1. پوسته : اصلی ترین و مهم ترین قسمت تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی به شمار می رود زیرا نه تنها در بر گیرنده ی سایر اجزای تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی است بلکه یکی از دو جریان مبرد و سیال در داخل آن گردش می کند . از نظر شکل ساختاری پوسته از ورق فلزی بسیار مقاوم و مستحکم ، به صورت استوانه ساخته می شود .
2. لوله (تیوب) : همان طور که از اسم مبدل حرارتی مشخص است در کنار پوسته ، لوله قرار دارد که با توجه به این عنوان پی می بریم که دو جزء پوسته و لوله اصلی ترین قسمت های تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی پوسته لوله محسوب می گردند . به طور عمده لوله ها را از جنس مس و یا آلیاژ فولادی و در پروژه ها و مصارف خاص از جنس ، آلومینیوم ، تیتانیوم و یا نیکل ، تولید می کنند که در واقع کاربر با توجه به شرایط و نوع سیالی که قرار است در داخل لوله ها و در بیرون از آن ها در پیرامون ، در جریان قرار بگیرد می تواند یکی از این موارد را برای لوله ها درخواست بدهد . به طور کلی از مبدل های حرارتی پوسته لوله ، با توجه به ساختاری که دارند می توان به منظور تبادل حرارتی میان دو تا چند مبرد و سیال استفاده کرد که در این جا با فرض بر این که قرار است در داخل مبدل حرارتی تبادل حرارتی میان دو ماده قرار داشته باشد ؛ یک سیال یا مبرد در داخل لوله ها و دیگری در قسمت پوسته ، در جریان قرار می گیرد و از آن جایی که تبادل حرارتی میان سیال ومبرد از طریق دیواره ی لوله ها صورت می پذیرد ، می توان این گونه عنوان کرد که ، وظیفه ی تأمین سطح مورد نیاز برای تبادل حرارتی ، بر عهده ی لوله ها می باشد . به طور کلی اتصالات لوله ها را به دو صورت جوشی (استفاده از فرایند نورد) و یا بدون درز (استفاده از فرایند اکستروژن) انجام می دهند .
3. تیوب شیت (صفحه لوله) : صفحه ای دایره ای شکل است که به طور عمده قطر آن برابر با قطر پوسته ، می باشد که بر روی آن به تعداد لوله های موجود در مبدل حرارتی اشکال دایره ای شکل (حفره) وجود دارد ؛ آن هم به منظور قرار گیری لوله ها در جهت نگهداری آن ها و جلوگیری از ترکیب شدن سیال و مبرد . از آن جایی که تیوب شیت با سیال یا مبرد موجود در پوسته در تماس مستقیم است آن را از فلز بسیار مقاوم تولید می کنند . به طور عمده در مبدل حرارتی پوسته لوله از دو صفحه تیوب شیت ، یکی در قسمت ابتدایی و دیگری در قسمت انتهایی استفاده می شود و این در حالی است که در مبدل حرارتی دارای لوله های U شکل تنها یک عدد تیوب شیت مورد استفاده قرار می گیرد .
4. بافل : بافل قطعه ای است که از آن به منظور نگهداری لوله های مورد استفاده در مبدل حرارتی استفاده می شود . این قطعه نه تنها به منظور حفظ فاصله ی میان لوله ها مورد استفاده قرار می گیرد بلکه در جهت جلوگیری از بروز خم شدگی در لوله ها ، نیز کاربرد دارد .
5. دهانه ورودی : به قسمتی که سیال و مبرد به درون پوسته و لوله ها وارد می شوند دهانه ی ورودی می گویند .
6. دهانه خروجی : پس از آن که دو ماده ی سیال و مبرد با یک دیگر تبادل حرارتی انجام دادند ، از این قسمت ، به خارج از مبدل حرارتی انتقال داده می شوند .

 

 

اجزای مبدل حرارتی صفحه ای

 

1. صفحه : در واقع اصلی ترین و مهم ترین قسمت تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی صفحه ای صفحات هستند . به این صورت که این نوع مبدل حرارتی از تعدادی صفحه از جنس فولاد ضد زنگ که به صورت موازی در کنار هم قرار گرفته اند تشکیل شده است . در واقع تعداد این صفحات تحت تأثیر نیاز پروژه به ظرفیت ، متغیر است .
2. قاب : در واقع قسمت بیرونی و در بر گیرنده ی سایر اجزای تشکیل دهنده ی مبدل حرارتی به شمار می رود .
3. واشر لاستیکی : این واشر ها با قرار گیری در بین صفحات ، وظیفه دارند تا کانال ها را آب بندی کرده و همچنین سیال را به درون کانال ها هدایت کنند .

 

 

 

 

 

انواع مبدل حرارتی بر اساس نوع طراحی آن

 

• شکل جریان
  

 

منظور جهتی است که سیال درون مبدل حرارتی جریان دارد ، جهت جریان سیال به چند طریق می باشد که شامل :

• جریان ترکیبی
• جریان در خلاف جهت
• جریان موازی
• و جریان متقاطع می باشد .

 

• روش ساخت

 

منظور روش ساخت مبدل حراراتی می باشد که این روش ساخت به صورت : بهبودی در برابر احیا ، استاتیک در مقابل دینامیک و …. می باشد.

 

• مکانیسم انتقال حرارت
  

 

مکانیسم انتقال حرارت در مبدل های حرارتی به دو دسته تقسیم می شود که شامل :

انتقال حرارت به صورت تک فاز : در این نوع ، سیال در طی مرحله انتقال حرارت تغییر شکل نمی دهد یعنی اگر سیال در ابتدای فرایند در حالت مایع باشد در انتهای فرایند هم به صورت مایع باقی می ماند .

انتقال حرارت به صورت دو فاز : در این نوع ، سیال در طی مرحله انتتقال حرارت تغییر شکل می دهد و از گاز به مایع و یا از مایع به گاز تبدیل می شود .

 

 

بر اساس نوع انتقال حرارت (تک فاز ، دوفاز) مبدل حرارتی به چند دسته تقسیم می شوند که به طور کلی می توان :

 

• مبدل حرارتی صفحه ای : نوعی مبدل حرارتی است که از چند صفحه باریک ساخته شده است که به شکل موازی کنار هم قرار دارند و به صورت یکی در میان سیال خنک شونده و مبرد از آن ها عبور می کند .

 

• مبدل حرارتی هوا خنک : در وسایل نقلیه و یا به طور کلی در هر وسیله متحرکی که به منبع آب به صورت دائم دسترسی ندارد استفاده می شود که از جریان هوا برای خنک کردن سیال استفاده می شود .

 

• مبدل حرارتی پوسته لوله : نوعی مبدل حرارتی است که از تعدادی لوله که در درون یک لوله بزرگتر قرار دارند تشکیل شده است .

 

انتقال حرارت در این مبدل به این شکل است که حرارت از سیالی که در داخل لوله های کوچکتر جریان دارد به سیالی که در داخل لوله بزرگتر جریان دارد منتقل می شود ، نوع انتقال حرارت در این مبدل ممکن است تک فاز و یا دوفاز باشد .

 و یا …. را نام برد .

 

 

به طور کلی می توان از جنبه های مختلف ، مبدل حرارتی را به دسته های متعددی تقسیم بندی کرد مثل :

 

• بر اساس فشار کاری
• بر اساس جنسی که صفحات دارند
• بر اساس نوع و سطح تماسی که سیال سرد و گرم دارند
• بر اساس ساختار مبدل ها

 

 

 

امیدوارم با خواندن این مقاله ، با کاربرد مبدل حرارتی به طور کامل آشنا شده باشید تا اگر قصد خرید آن را داشتید ، در خرید آن شما را کمک کند .