کاربرد مبدل حرارتی در صنعت

[asgari1105]

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی به دستگاه انتقال حرارتی گفته میشود که در آن انتقال جرم صورت نمیگیرد. مبدل حرارتی معمولا از فلزات با رسانایی بالا مانند تیتانیوم، آلومینیوم، استنلس استیل، فولاد، مس و... تولید میشوند. مبدل حرارتی در سه نوع مایع ، مایع -گاز،مایع - گاز-گاز تولید میشود.
مبدل 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 میشوند.
مبدل حرارتی گاز، مایع در کاربرد اواپراتور و کندانسور، درایر های صنعتی، رادیاتور اتومبیل، یونیت هیترها و فن کویل ها و ... استفاده میشوند.
مبدل حرارتی گاز به گاز در سیستم های هیت ریکاوری و هواساز ها و کوره های هوای گرم و... کاربرد دارند.

 

انواع مبدل حرارتی
 

مبدل حرارتی صفحه ای ( plate heat exchanger )

مبدل حرارتی پوسته و لوله ( Shell and tube heat exchanger )

مبدل حرارتی دو لوله (لوله ای) ( two-pipe heat exchanger ) 

مبدل حرارتی هوا خنک فین دار یا همان رادیاتور ها Extended Surface heat ) )

 

انواع مبدل حرارتی

 

مبدل حرارتی صفحه ای :

این مبدل از صفحات فلزی پرس شده نازک و مستطیلی (که به طور معمول از جنس استنلس استیل هستند) با شیار یا موج های موزون و هماهنگ ساخته می‌شود. تعداد صفحات و ابعاد صفحات تعیین کننده ظرفیت مبدل حرارتی صفحه ای هستند . مبدل حرارتی صفحه ای از راندمان بالای 98% برخوردار هستند و دارای چهار نوع مبدل های صفحه ای استوانه ای ، مبدل صفحه ای صفحه و لوله ، مبدل صفحه ای لایه ای و مبدل های حرارتی مکعبی هستند .

مبدل حرارتی صفحه ای

انواع مبدل حرارتی صفحه ای :

مبدل حرارتی صفحه ای یکپارچه جوشکاری شده ( Brazed type ): محصول کمپانی هایی چون هپاکو ، کومر،دانفوس،آلفالاوال

مبدل حرارتی صفحه ای جوشی با استفاده از استنلس استیل 304 یا 316 تولید می شود که معمولا بوسیله جوشکاری مس ، کروم ، نیکل و یا استیل به یکدیگر جوشکاری می شوند . اتصال مبدل حرارتی صفحه ای جوشی در کاربری های مختلف می تواند از نوع رزوه ای یا جوشی باشند.

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار( Gasket E.x ) :مبدل حرارتی صفحه ای واشربندی شده ، به مجموعه ای از صفحات فلزی پرس‌ شده نازک و مستطیلی شکل که میان واشر ها قرار گرفته و در یک قاب به هم بسته شده اند می گویند.

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار یا گسکتی بوسیله واشرهایی از جنس NBR ، PDM ، HNBR ، Silicon  و Viton می باشند که بسته به کاربری یکی از موارد ذکر شده به کار می روند . واشرها می توانند بصورت چسب دار یا بدون چسب باشند.

مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار در مقابل مبدل های صفحه ای جوشکاری شده دارای تحمل فشار و دمای کمتری هستند.

مبدل حرارتی صفحه ای گسکتی از اجزای زیر تشکیل شده است.

قاب های ثابت و متحرک
واشر های آب بندی
پایه ها که معمولا با قاب های ثابت همراه هستند
صفحات استیل تبادل حرارت
پیچ و مهره ها
نگهدارنده ها و هدایت کننده های صفحات
 

کاربرد مبدل صفحه ای :
 

مبدل صفحه ای در چیلر ها (اواپراتور صفحه ای یا کندانسور صفحه ای)
مبدل صفحه ای استخری
مبدل صفحه ای موتورخانه ای( مبدل صفحه ای شوفاژخانه )
مبدل صفحه ای پکیج
مبدل صفحه ای اویل کولر
مبدل صفحه ای ایر درایر
مبدل صفحه ای ایر کولر
مبدل صفحه ای فشارشکن
مبدل صفحه ای در صنایع غذایی و لبنی
 

استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای

استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای بدلیل وجود مجاری باریک عبور سیالات ملزم به رعایت پیش نیاز هایی از جمله سختی آب های ورودی ، ویسکوزیته سیال هایی که گرانرویی بالایی دارند (روغن ها) ، لحاظ کردن افت فشار دستگاه در مدار گردش سیال و اعمال آن بر بوستر پمپ سیرکوله و ...

 

قیمت مبدل حرارتی صفحه ای :

قیمت این مبدل ها در مقایسه با انواع دیگر مبدل ها حتی با وجود جنس مرغوب تر(استنلس استیل) نسبت به مدل های هم ظرفیت خود کمتر می باشد ؛ زیرا مواد و مصالح (متریال) مورد استفاده در این مبدل ها بسیار کمتراز نمونه های دیگر در همان ظرفیت می باشد.

 

مبدل حرارتی پوسته و لوله :

این مبدل از یک پوسته چدنی یا فولادی تشکیل شده که درون این پوسته تعدادی لوله مسی عبور داده می شود ، یک سیال در پوسته و سیال دیگر درون لوله ها جریان پیدا می کند. مبدل حرارتی پوسته و پمپ آب لوله از پرکاربردترین مبدل های حرارتی می باشد و‌ از دسته لوله هایی جهت عبور سیال – بافل ها جهت حرکت عرضی سیال‌- تیوپ شیت ها جهت نگه داشتن لوله ها و پوسته که عمدتاً لوله ای با سایز بالاست تشکیل شده است.


 

مبدل حرارتی پوسته و لوله



لوله ها وظیفه تبادل را در مبدل پوسته و لوله به عهده دارند به گونه ای که از دو طرف در تماس با سیالات مورد انتقال حرارت قرار دارند . در واقع لوله ها در مبدل پوسته و لوله نقش جدا کننده را بر عهده دارند . سایز این لوله ها متفاوت می باشد . لوله ها معمولاً از جنس مس می باشند البته بنا به کاربرد می توانند از فولاد ضد زنگ ( استیل ) ، نیکل ، آلومینیوم ، برنج و تیتانیوم نیز باشند . بسته به ضریب انتقال حرارت سیال درون یا بیرون لوله در هر سمت که این ضریب کم‌تر باشد می توان از چیلر و لوله های پره دار از برج خنک کننده داخل یا پره دار از خارج استفاده نمود که به طبع هزینه ساخت این دستگاه بالا تر است .

پوسته مبدل حرارتی پوسته ولوله که وظیفه نگهدارنده لوله ها ، اتصال ورودی و خروجی ها و... را بر عهده دارد . عمل انتقال حرارت نیز در داخل پوسته انجام میگیرد.  ضخامت پوسته به ظرفیت ، فشار و قطر پوسته بستگی دارد . در ساخت پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله معمولاً از فولاد یا فولاد ضد زنگ استفاده و دیگ بخار می‌گردد . چرا که باید انتقال حرارت آن در پایین ترین حد و فن سانتریفیوژ تحمل فشار آن در بالا ترین حد ممکن باشد . روی پوسته مبدل حرارتی پوسته و لوله باید مسیر ورود و خروج آب - قلاب ‌آویز- اتصال تخلیه- محل نصب شیر اطمینان سنسور و... در نظر گرفته شود.

 

اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله
 

بافل ها تیغه هایی را می گویند که در مسیر مستقیم سیال قرار گرفته و موجب تغییر جهت سیال می‌گردند به گونه‌ای که در مبدل حرارتی پوسته و لوله آب را به صورت عرضی و عمودی در تماس با لوله ها قرار می‌دهند و از خروج مستقیم سیال از مبدل حرارتی جلوگیری می‌نمایند . بافل ها در مجموع وظیفه به تعویق انداختن خروج سیال از مبدل حرارتی پوسته و لوله و در نتیجه انتقال حرارت بیشتر را دارند .