مبدل حرارتی

نکات مهم انتخاب و خرید انواع مبدل حرارتی :
مبدل حرارتی جهت گرمایش آب در تاسیسات گرمایشی و استخر مورد استفاده قرار می گیردکه انواع مختلفی دارند. در این مبدل ها از دو مدل گردش استفاده می شود که آب گرم بویلر در یک مدار و آب مصرفی در مدار دیگر در حال گردش است.

انتخاب نوع آن بستگی به عوامل مختلفی دارد. اگر مبدل  برای استخر مورد نیاز باشد نوع آن بستگی به نوع استخر ،رو باز و سر بسته و یا عمومی و خصوصی بودن آب استخر یکی از این عوامل هستند. و یا اینکه چه اختلاف دمایی برای افزایش دمای آب مورد نیاز می باشد. زمان مورد نیاز برای گرم کردن آب تا دمای مد نظر و تعداد مبدل از دیگر عوامل هستند.

همان طور که از نام آن (heat exchanger) مشخص است، مبدل حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را به عهده دارند. سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و … باشند.
کاربرد مبدل حرارتی

سیستم های کندانسور و اواپراتور در صنعت تهویه مطبوع
سیستم گرمایش استخر ها و صنعت تأسیسات
جکوزی و دوش آب گرم
صنایع قند و شکر
صنایع نساجی
صنایع نفت، گازو پتروشیمی
صنایع شیمیایی
صنایع داروسازی
صنایع مواد غذایی و لبنی
صنایع دریایی
و…

انواع مبدل ها در تاسیسات حرارت مرکزی و تهویه مطبوع :

مبدل  پوسته و لوله (shell & tube heat exchangers)
مبدل صفحه ای (Plate heat Exchanger)
مبدل هوا خنک یا پره ای (Fin Heat Exchanger)

مبدل حرارتی پوسته و لوله مسی

مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and tube heat exchanger) نوعی مبدل حرارتی است که کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی مانند واحدهای تقطیر نفت خام دارد . همان‌طور که از نام آن پیداست این مبدل از یک مخزن استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعدادی لوله در داخل آن تشکیل شده است. مایع در داخل لوله‌ها حرکت می‌کند و بخار داغ بر روی لوله‌ها و درون پوسته جریان دارد. به علت تعداد زیاد این لوله‌ها و سطح تماس بالایی که ایجاد می‌کند، حرارت بخار به مایع داخل لوله منتقل شده و مایع را به جوش می‌آورد.

در مبدل‌های حرارتی معمولاً دو سیال بدون تماس جرمی با یکدیگر تبادل حرارت می‌کنند. سیال سرد تر در تماس با سیال گرم انرژی حرارتی گرفته و دمای آن بالا می‌رود و در عوض سیال گرم تر با از دست دادن حرارت، سرد می‌شود. این تبادل بر اساس اصول ابتدایی انتقال حرارت یعنی رسانش گرمایی و همرفت قابل توصیف است. در مبدل‌ها در حالت ایده‌آل و بدون در نظر گرفتن پرت انرژی، مقدار گرمایی که سیال گرم از دست می‌دهد و مقدار گرمایی که سیال سرد می‌گیرد برابر بوده و طبق رابطه بنیادی زیر برای هر سیال قابل محاسبه است. که در حالت ایده‌آل مقدار گرمای از دست داده سیال گرم و گرمای به دست آمده برای سیال سرد با هم برابر است .

مقاومت بالا در برابر حرارت (بیشتر از ۲۶۰ درجه) و فشار بالاتر از ۳۰ بار
    قیمت ارزان و مقرون به صرفه نسبت به سایر انواع مبدل ها
    تنوع بالا در مدل و جنس به کار رفته در قطعات بر اساس محیط مورد استفاده
    تمیزکار کردن شیمیایی و مکانیکی آسان
    نشت یابی آسان لوله ها

مبدل حرارتی صفحه ای
این مبدل ها اولین بار دراوایل قرن بیستم برای پاستوریزه کردن صنعتی شیر ساخته شدند ولی امروزه به دلیل عملکرد مناسب و راندمان بالا در بسیاری از واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
از مهمترین اجزاء تشکیل دهنده مبدل های حرارتی صفحه ای (plate heat exchanger)، تعداد زیادی صفحات نازک فلزی موجدار به صورت متوالی می باشند، در بین این صفحات، کانال هایی به صورت یکی در میان برای عبور سیالات وجود دارد.سیال های سرد و گرم پس از جاری شدن درون مبدل، از این کانال ها عبور کرده و بدون تماس مستقیم دو سیال با یکدیگر، به واسطه همین صفحات فلزی، تبادل حرارت صورت میگیرد.
این صفحات عمدتا از استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند،اما در برخی کاربرد های خاص مانند صنایع دریایی، به دلیل رسوبات و خورندگی بالای آب دریاها،از آلیاژهای متفاوتی مانند تیتانیوم استفاده می شود. مبدل های حرارتی صفحه ای،در مدل های جوشی،نیمه جوشی،لحیمی و واشر دار ساخته می شوند.
مدل های جوشی،نیمه جوشی و لحیمی ازاین نوع مبدل، برای فشار های بالا و مبدل های صفحه ای واشردار برای فشار های متوسط و کم مناسب می باشند.

مبدل های صفحه ای جوشی(brazed)معمولا در ساختمان ها، گرمایش و تهویه مطبوع و مبدل های صفحه ای واشردار(gasket) بیشتر در صنایع بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. در مبدل های صفحه ای واشردار، صفحات با پیچ و مهره و واشر بین صفحات، به یکدیگر متصل و کاملاً آب بندی گردیده اند.
مبدل حرارتی هوا خنک
رادیاتور اتومبیل مثال خوبی از یک مبدل حرارتی هوا خنک است. همانطور که می دانید درون رادیاتور، آب داغ در جریان است که توسط هوای دمیده شده فن ، خنک می شود. طرز کار مبدل حرارتی هوا خنک به این شکل است که هوا با سرعت زیاد از اطراف لوله های فین دار (لوله های پره دار) عبور کرده و سیال جاری در لوله ها، گرمای خود را به هوای محیط می دهد. علت استفاده از فین (پره) در اطراف لوله ها، افزایش سطح انتقال حرارت است. به مجموعه لوله ها و فین ها در کل کویل گفته می شود که در شکل زیر نمونه ای از آن (نوع V شکل) نشان داده شده است. این مبدل ها در سه نوع V شکل ، افقی و عمودی طراحی و تولید می شوند که طرز کار همه آنها مشابه یکدیگر است.

نحوه کار مبدل ها عمدتا به یک شکل است اما پس از بررسی چند نمونه از مبدل های حرارتی دیدیم که از لحاظ طراحی و ساخت، دارای تمایز هایی می‌باشند. مهندسان و طراحان خطوط صنعتی، با در نظر گرفتن نوع فعالیت،نوع مواد و فضایی که قرار است از مبدل حرارتی استفاده شود، دستگاه مناسب را انتخاب کرده و بکار میگیرند.