تلفن تماس : 05135411722      09157607106      09151150958  telegram6

 آشنايي با مبدل حرارتي (Heat Exchangers)

مبدل هاي حرارتي تجهيزاتي صنعتي مي باشند كه به کمک آنها مي توان در اثر تماس غير مستقيم دو سيال، سيال ديگر را گرم يا سرد كرد.

مبدل حرارتی

از طرفي ديگر کاربرد اصول انتقال حرارت در طراحي تجهيزات براي مقاصد خاص  ، از اهميت بسيار زيادي و هدف از به کارگيري اصول انتقال حرارت در طراحي، تلاش براي رسيدن به هدف توسعه توليد براي سوددهي اقتصادي مي باشد. در حقيقت دانستن نوع مبدل براساس سيال هايي که از آن عبور مي کنند نقش مهمي در طراحي و محاسبات فني ومالي مبدل هاي حرارتي به دنبال خواهد داشت.

  آشنایی با مبدل حرارتی

دسته بندي مبدل هاي حرارتي

 مبدل هاي حرارتي اصولا براساس موارد ذيل دسته بندي مي باشند:

 1- بر مبناي پيوستگي يا تناوب جريان:

در اين نوع از مبدل هاي حرارتي ، جريان سيال داخل مجاري مبدل هاي حرارتي پيوسته يا متناوب  مي باشد و در  اين مبدل ها با جريان پيوسته مجاري سيال گرم و سرد از هم تفکيک شده اند، به طوري که سيال گرم در مجاري مخصوص خود و سيال سرد نيز در مجاري مربوط به خود جريان دارند. همچنين در آنها دو مجراي جريان توسط يک جداره لوله يا يک ورق از هم جدا شده اند.

 

 2-بر مبناي پديده انتقال:

 تبادل انرژي بين دو سيال به صورت تماس مستقيم يا غيرمستقيم صورت مي گيرد: در نوع مستقيم، حرارت بين دو سيال که با هم تماس مستقيم دارند مبادله مي شود. معمولا يکي از اين دو سيال  گاز و ديگري مايع است که با فشار بخار خيلي پايين و پس از تبادل حرارت به سادگي قابل تفکيک هستند.

 در نوع غيرمستقيم، حرارت ابتدا به يک سطح جامد نفوذ ناپذير منتقل مي شود و سپس از آن به سيال سرد انتقال مي يابد.

 3- بر مبناي ساختمان مبدل:

در بسياري مواقع مبدل هاي حرارتي بر مبناي ساختمان تقسيم بندي مي شوند. مبدل هاي حرارتي از نظر ساختمان به چهار دسته تقسيم بندي مي شوند که عبارت اند از :

 1) مبدل هاي حرارتي لوله اي (Pipe Heat Exchanger)

 2) مبدل هاي حرارتي صفحه اي (Plate Heat Exchanger)

 3) مبدل هاي حرارتي پره اي (Fin Heat Exchanger)

 4) بازياب حرارتي (Heat Recovers)

 4- بر مبناي نوع جريان :

 که شامل موارد زير مي شود :

 1) جريان همسو (Co-Current)

 2) جريان ناهمسو (Counter Current)

3) جريان متقاطع (Cross Current)

 مبدل هاي حرارتي لوله اي

 در اين مبدل ها اساس انتقال حرارت از نوع غير مستقيم مي باشد و مکانيزم انتقال حرارت جابه جايي مي باشد. اين مبدل ها به دو دسته عمده تقسيم بندي مي شوند:

 1) دو لوله اي (Two Pipes) ، 2) پوسته و لوله (Shell & Tube)

 - مبدل هاي حرارتي دو لوله اي:

 ساده ترين نوع مبدل هاي حرارتي دو لوله اي هستند که يک سيال از درون لوله داخلي مي گذرد و سيال ديگر در فضاي بين دو لوله جريان دارد. مبدل هاي حرارتي دو لوله اي زماني کاربرد دارند که سطح تبادل کمي مورد لزوم باشد و در سرمايش و گرمايش هوا يا گازها کاربرد دارند.

 - مبدل حرارتي پوسته و لوله :

نوعي از مبدل هاي حرارتي که در صنايع فرايندهاي شيميايي بسيار استفاده مي شوند  از نوع پوسته-لوله هستند.كه در آنها يک سيال در داخل لوله ها جريان مي يابد در حالي که سيال ديگر درون پوسته و از روي لوله ها عبور مي نمايد.

و به جهت اطمينان از اين که سيال درون پوسته از روي لوله ها عبور نمايد و در نتيجه انتقال حرارت بيشتري صورت گيرد، از موانعي در داخل پوسته استفاده مي گردد.

- مبدل هاي حرارتي صفحه اي:

اين مبدل ها، از صفحات نازک که کانال هاي جريان را تشکيل مي دهد ساخته شده اند. وجريان هاي سيال توسط صفحات مسطح که يا به صورت صاف يا موج دارند از هم جدا شده اند از مسيرهاي مشخص عبور داده مي شوند.و اين مبدل ها بيشتر براي انتقال گرما بين جريانهاي دو فاز از دو سيال متفاوت استفاده مي شوند.

اصولا اين مبدل ها خود از سه دسته زير توليد مي شوند كه در ذيل در خصوص هركدام توضيح مختصري داده مي شود:

1) صفحه هاي واشردار

3) لاملا (Lamella)

- مبدل هاي صفحه اي واشردار :

آشنایی با مبدل حرارتی

اين مبدل ها شامل تعدادي از صفحات نازک با سطح چين دار يا موج دار مي باشند که سيال هاي گرم و سرد را از هم جدا مي سازد. و اين صفحات داراي قطعاتي در گوشه ها مي باشند که به نحوي آرايش داده شده اند که دو ماده اي را که بايستي گرما بين آنها مبادله شود، يکي در ميان در فضاي بين صفحات جريان مي يابند.

- مبدل هاي صفحه اي حلزوني :

آشنایی با مبدل حرارتی

اين مبدل هاي صفحه اي حلزوني با پيچاندن دو صفحه بلند موازي به شکل يک حلزون و با استفاده از يک ميله اصلي كه  به لبه هاي صفحات مجاور جوش داده شده و به صورتي که يک کانال را تشکيل دهند، توليد مي شوند.

- مبدل هاي لاملا :

اين مبدل هاي  حرارتي - گرمايي لاملا از مجموعه کانال هاي ساخته شده از صفحات فلزي نازک ،که به طور موازي جوشکاري شده اند تشكيل شده و يا به شکل لاملا (لوله هاي تخت يا کانال هاي مستطيلي) مي باشند که به صورت طولي در يک پوسته قرار گرفته اند.

مبدل هاي حرارتي پره اي:

نوع مبدل هاي پره دار عمدتا براي کاربردهاي گاز- گاز استفاده مي گردد. در اکثر کاربرد ها کاهش جرم و حجم مبدل از اهميت ويژه اي برخوردار است. به دليل دست يافتن به اين کاهش حجم و وزن، مبدل هاي فشرده گرما همچنين به صورت وسيع در تبريد با دماي خيلي کم، بازيابي انرژي، صنايع فرايندي، تبريد و سيستم هاي تهويه مطبوع استفاده مي شوند.

مبدل هاي صفحه اي پره دار براي استفاده در توربين گازي، نيروگاه هاي هسته اي و مهندسي پيشرانه و تبريد و گرمايش و تهويه سيستم هاي بازيابي گرماي اضافه و صنايع شيميايي و سرمايش کاربرد داشته و اين مبدل ها به چهار دسته زير تقسيم مي گردند :

1) پره ساده

2) Plain Fin پره ساده سوراخ دار (Plain Perforated Fin)

3) پره دندانه اي يا کنگره اي

4) Serrated Fin  پره هاي جناغي يا موجي شکل (Herring Bake Fin)

مبدل هاي حرارتي براساس جريان:

- جريان همسو (هم جهت) :

در اين نوع مبدل ها سيال سرد و گرم هر دو در يک جهت حرکت مي کنند و در حين عبور از مبدل تبادل حرارتي انجام مي دهند.

- جريان ناهمسو (مخالف جهت) :

در اين نوع مبدل سيال سرد در يک جهت و سيال گرم در جهت عکس آن وارد مبدل مي شود و بدين ترتيب تبادل حرارتي صورت مي پذيرد. در شرايط يکسان براي يک مبدل با جريان ناهمسو ميزان انتقال حرارت بيشتر خواهد بود.

- جريان متقاطع :

چنانچه يک سيال در لوله و سيال ديگر به صورت عمود بر لوله ها جريان داشته باشد، نوع جريان متقاطع خواهد بود. مبدل هاي حرارتي با جريان متقاطع در گرمايش و سرمايش هوا يا گازها کاربرد وسيعي دارند.