انواع مبدل حرارتی و کاربردهای آن

 ​

یکی دیگر از محصولات شرکت آذران مخزن، مبدل های حرارتی است. از این محصول در پالایشگاه های نفت و گاز، نیروگاه های برق، صنایع تولیدی، داروسازی، صنایع ذوب، شیمیایی، صنایع غذایی و هم چنین سیستم های تهویه استفاده می شود. در ادامه می خواهیم با انواع مبدل حرارتی و نحوه کارکرد آن ها آشنا شویم.

انواع مبدل های حرارتی:

• لوله ای
• پوسته و لوله یا شل اند تیوب
• هواخنک یا فن دار
• صفحه ای

مبدل حرارتی لوله ای:

این نوع مبدل حرارتی، دارای یک لوله با قطر کوچک است که درون لوله ای با قطر بزرگ تر قرار دارد. انتقال حرارت در این نوع از انواع مبدل های حرارتی، توسط دیواره لوله کوچک تر بین دو سیال صورت می گیرد. مبدل حرارتی لوله ای، ساده ترین نوع از انواع مبدل های حرارتی است. اما یک ایراد بزرگ دارد و آن این است که نسبت به سایر انواع مبدل های حرارتی، حرارت کم تری را انتقال می دهد. از مبدل لوله ای بیش تر برای تبادل حرارتی بین سیالات گازی و سیالاتی که دارای فشار بالا استفاده می شود.

مزایای مبدل حرارتی دو لوله ای:

• دارای طراحی بسیار ساده هستند.
• نسبت به سایر انواع مبدل های حرارتی، هزینه کم تری برای ساخت آن، صرف می شود.
• به راحتی قابل تمیز کردن است.
• همان طور که در متن گفته شد، برای سیالاتی که دارای فشار بالا هستند، بسیار پرکاربرد است.

معایب مبدل حرارتی دو لوله ای:

سطح انتقال حرارت این نوع مبدل، پایین است و فقط برای مبدل های کوچک که دارای ظرفیت کم نیز هستند، بسیار مناسب است.

​

مبدل حرارتی دو لوله ای

مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and Tube):

در واقع مبدل حرارتی پوسته و لوله یکی دیگر از انواع مبدل های حرارتی است که از چند لوله و یک پوسته که لوله ها را در بر دارد، تشکیل شده است. داخل لوله سیالی مایع با دمای کم جریان دارد و در پیرامون آن ها نیز سیالی گازی با دمای بالا در جریان است. البته نوع سیالات به نوع کاری که با مبدل انجام می دهید، می تواند متفاوت باشد.

این مبدل یکی از پرکاربردترین انواع مبدل های حرارتی محسوب می شود. زیرا دارای تعداد زیادی لوله است و به همین دلیل تبادلات حرارتی زیادی بین آن ها صورت می گیرد. لوله های مورد استفاده در این مبدل، عموما از جنس مس می باشد و در بازار نیز بیش تر مبدل های حرارتی مسی و استیل یافت می شود. اما با توجه به کاربری های مختلف این دستگاه، می تواند از جنس برنج، آلومینیوم، نیکل، استیل و موارد دیگر باشد.

​

مبدل حرارتی پوست و لوله

اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی پوسته و لوله:

• تیوب شیت: وظیفه ای قطعه، آب بندی و هم چنین مهار لوله ها نسبت به یکدیگر و نسبت به پوسته است. ورود و خروج سایر سیالات به لوله ها، از طریق تیوب شیت امکان پذیر است.
• بافل: بافل ها در واقع تیغ ها یا صفحاتی هستند که جریان تناوبی سیال در اطراف لوله ها را تغییر می دهند و جریانی مغشوش را در سیال ایجاد می کنند. این اتفاق باعث می شود که نرخ انتقال حرارت، افزایش یابد. بافل ها درون پوسته قرار دارند و به سبب آن، سیالی که در اطراف لوله ها قرار دارد، به اجبار باید مسیر پیچیده تری را طی کند و همین موضوع نیز باعث می شود حرارت بیش تری منتقل شود.
• پوسته: پوسته دارای یک ورودی و یک خروجی برای سیال می باشد.
• لوله

این نوع از انواع مبدل های حرارتی، از نظر ساختار و هم چنین نوع طراحیشان، به موارد زیر تقسیم می شوند:

مبدل U شکل:

در این نوع از مبدل های پوسته و لوله، لوله ها به شکل حرف U در آمده اند و تنها در یک سوی آن، از تیوب شیت استفاده شده است. در این نوع مبدل نیز، یک سیال درون لوله ها و سیال دیگر در اطراف لوله ها قرار دارد. یکی از معایب این نوع مبدل، این است که نمی توانید به راحتی درون آن را تمیز کنید و در واقع تمیز کردن آن به شکل مکانیکی به دلیل ظاهر U شکل امکان پذیر نیست.

سیالی که درون لوله ها قرار دارد، زمانی که به پایان مسیر خود می رسد، از یک خم 180 درجه ای عبور می کند و این موضوع باعث می شود تا دوباره از همان سمتی که وارد شد، خارج شود. این حرکن رفت و برگشتی که صورت می گیرد، اصطلاحا طرح دو پاس نامیده می شود.

مبدل شل اند تیوب از نوع مستقیم تک پاس:

همان طور که از نام این نوع از مبدل حرارتی پوسته و لوله مشخص است، فاقد هر گونه خم و زاویه ای هستند. تک پاس بودن آن هم به این دلیل است که سیال از یک سمت وارد لوله شده و از سمتی دیگر، از لوله خارج می شود. برخلاف مدل U شکل، این مبدل دارای دو تیوب شیت می باشد.

مبدل شل اند تیوب از نوع مستقیم دوپاس:

همان طور که تا الان معنای تک پاس و دوپاس را متوجه شدید، این نوع مبدل نیز علی رغم مسیر مستقیم، دوپاس محسوب می شود. درواقع این نوع مبدل، ترکیبی از دو مدل قبلی است. زیرا از یک سیال وارد لوله ها می شود، یک چرخش 180 درجه را طی می کند و سپس از همان سمت ورودی، خارج می شود. از دو تیوب شیت برای ساخت این مبدل، استفاده می شود.

مبدل حرارتی صفحه ای:

یکی دیگر از انواع مبدل های حرارتی، مبدل حرارتی صفحه ای یا پلیتی است. برای ساخت این مبدل از تعداد زیادی صفحه فلزی که با فاصله کمی از یکدیگر قرار دارند، ساخته می شود. صفحه های فلزی این نوع مبدل، با الگوی یکی در میان (سیال دما بالا و سیال دما پایین)، آب بندی شده اند. سیالی با دمای بالا و سیالی با دمای پایین وارد این مبدل می شود. به دلیل سطح فلزی صفحات، به راحتی تبادلات گرمایی صورت می گیرد.

ساختاری که این صفحات دارند، موجب می شود تا سطح انتقال حرارت به شدت افزایش یابد و این موضوع، یکی از دلایلی است که باعث می شود این مبدل ها را در ابعاد کوچک تری تولید کنند.

بزرگ ترین ایرادی که این نوع مبدل در مقایسه با مبدل شل اند تیوب دارد این است که امکان تحمل وزن بالا را ندارند و برای کاربری هایی که دارای فشار بالایی است، استفاده نمی شود.

​

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل های فن دار:

یکی دیگر از انواع مبدل های حرارتی، مبدل های فن دار می باشد. به این نوع مبدل، هوا خنک نیز می گویند. از تعدادی لوله های رفت و برگشتی که دارای پره هایی در اطراف خود هستند و هم چنین تعدادی فن تشکیل شده است. نحوه عملکرد این مبدل، مشابه رادیاتور خودرو می باشد، سیالی که دارای درجه حرارت بالایی است، داخل لوله ها (کویل ها) جریان دارد و بادی که توسط فن ها در جریان است، باعث برخورد ذرات هوا با سطح بسیار داغ لوله ها می شود. این نوع مبدل به سه صورت افقی، عمودی و V شکل تقسیم می شوند.