بررسی مبدل های حرارتی
کلیه دستگاههایی که حرارت را از یک سیال به سیال دیگر منتقل می کنند مبدلهای حرارتی گفته می شود.

مبدل حرارتی:

به کلیه دستگاههایی که حرارت را از یک سیال به سیال دیگر منتقل می کنند مبدلهای حرارتی گفته می شود. بنابراین ، می توان از آنها برای گرم کردن ، خنک سازی و یا تبدیل فاز روغنهای مختلف ، اسیدها ، آب و گازها استفاده کرد.

 

انواع مبدل های حرارتی

انواع مبدل های حرارتی نظر ساختار به انواع زیر تقسیم می شوند :

۱ . مبدل های لوله ای 

۲ . مبدل های پوسته و لوله (شل اند تیوب)

۳ . مبدل های هوا خنک یا همان فن دار (درای کولر)

۴ . مبدل های صفحه ای

 

۱ . مبدل حرارتی لوله ای (یا همان دو لوله ای)

در این نوع ، یک لوله با قطر کوچک درون لوله ای دیگر با قطر بزرگتر و به صورت هم مرکز قرار می گیرد و انتقال حرارت از طریق جداره لوله کوچک تر بین دو سیال انجام می شود. این نوع ساده ترین نوع مبدل است که بزرگترین عیب آن ، توان انتقال حرارت کمتر نسبت به سایر مبدل ها به خاطر سطح تبادل حرارتی کم آن است. از این نوع بیشتر برای تبادل حرارت بین سیالات گازی شکل استفاده می شود. همچنین زمانی که فشار یکی از دو سیال یا هر دو بالا باشد می توان از این نوع استفاده نمود.

مزایا مبدل دو لوله ای عبارت است از :

طراحی ساده

هزینه ساخت کم

کنترل ساده جریان

پاک سازی آسان

کاربرد در فشارهای بالا

نکته : یکی از مهمترین معایب این نوع از مبدل ها این است که سطح انتقال حرارت کمی داشته و فقط برای مبدل های کوچک و با ظرفیت کم مناسب است که در شکل زیر نمونه ای از آن نشان داده شده است.


سازمان یار• تصویری با یک عنوان
 مبدل حرارتی لوله ای           


                   

2-مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and Tube):

یکی از رایج ترین انواع مبدل در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع و برودت صنعتی، مبدل حرارتی پوسته و لوله می باشد. همان طور که از نامش پیداست، این مبدل ها از تعدادی لوله تشکیل شده اند که درون پوسته ای استوانه ای قرار می گیرند. دو جریان سیال با دماهای اولیه متفاوت وارد مبدل می شوند. یکی از درون لوله ها و دیگری از درون پوسته (بیرون لوله ها) عبور می کند. حرارت از طریق دیواره لوله ها، بین دو سیال منتقل می شود، گاهی از سیال داخل لوله به سیال جاری در پوسته و گاهی بالعکس.

هریک از سیال ها می توانند از مایعات و یا از گازها باشند و این امکان نیز وجود دارد که هرکدام از درون لوله یا پوسته جریان بیابند. مبدلی که فقط سیال مایع و یا صرفاً سیال گاز در دو طرف آن (درون پوسته و لوله) جریان دارد را مبدل تک فازی می نامند. مبدل های دو فازی می توانند برای انتقال حرارت به مایع جهت جوشاندن و تبخیر آن و یا به منظور خنک کردن بخار برای چگالش آن (کندانسور) با تغییر فازی که عمدتاً در سمت پوسته اتفاق می افتد، بکار روند.

                                                        

      سازمان یار• تصویری با یک عنوان
مبدل حرارتی پوسته و لوله
 

                

مهمترین قطعات مبدل شل اند تیوب (مبدل پوسته و لوله)

بفل

در داخل پوسته ، صفحاتی به نام بفل به عنوان صفحات هدایت جریان سیال تعبیه شده است تا جریان آشفته ای در سیال جاری در داخل پوسته ایجاد کرده و بازده انتقال حرارت را به حداکثر برساند.

تیوب شیت

انتهای تمام تیوب ها به تیوب شیت متصل است و در واقع وظیفه آن مهار و آب بندی لوله ها نسبت به یکدیگر است. از نظر نوع تیوب شیت ها ، دو نوع مبدل شل اند تیوب (مبدل پوسته و لوله) وجود دارد . در نوع اول ، هر دو تیوب شیت در ابتدا و انتهای مبدل با یک پوسته محکم می شوند. در نوع دوم ، یکی از تیوب شیت ها توسط پوسته مهار می شود و تیوب شیت در طرف دیگر می تواند آزادانه شناور شود تا از مشکلات ناشی از اختلاف در انبساط حرارتی جلوگیری کند. این لوله ها برای تمیز کردن و نگهداری مکانیکی نیز قابل دسترسی خواهند بود.

 تیوب های مسی

برای دستیابی به حداکثر کارایی ، باید سطح انتقال گرما بین دو سیال که همان لوله ها هستند را تا حد ممکن افزایش داد و بنابراین تعداد زیادی لوله ساخته شده از مس ، فولاد و استفاده می شود. لوله ها ممکن است مستقیم یا منحنی (U) باشند. بیشتر مبدلهای حرارتی پوسته و لوله در طرحهای 1 ، 2 یا 4 پاس ساخته می شوند. تعداد پاس به تعداد مسیرهای برگشتی گفته می شود که مایع از داخل لوله ها به سمت خروج می رود. به عنوان مثال ، در طراحی پاس ، مایع از یک طرف به لوله ها وارد می شود و مستقیماً از طرف دیگر خارج می شود. در طرح 2 پاس ، سیال پس از ورود به لوله ها و رسیدن به انتهای آن ، 180 درجه تغییر جهت داده و از همان سمت ورودی خارج می شود.

 

کاربرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله:

مبدل های حرارتی پوسته و لوله را حتی می توان رایج ترین نوع مبدل حرارتی دانست که عمدتاً جهت سرمایش و یا گرمایش مایعات و گازها مورد استفاده قرار می گیرند. انعطاف پذیری طراحی آن ها، امکان استفاده از مبدل را در دما و فشارهای مختلف و با سیال های متفاوت، فراهم کرده است. مبدل های حرارتی پوسته و لوله به طور گسترده در فرایندهایی که به سرمایش و یا گرمایش حجم زیادی از جریان مایع و یا گاز نیاز است، به کار گرفته می شوند. برخی از کاربردهای معمول مبدل های حرارتی پوسته و لوله عبارتند از: نیروگاه تولید برق، HVAC، تبرید، تولید کاغذ، داروسازی، پتروشیمی و پالایشگاه، تولید اسید سولفوریک، معادن و

مزایا :

۱ . قابلیت تحمل بالاترین دماها و فشارهای سیالاتی با توجه به ساختار مستحکم آن

۲ . به حداکثر رساندن سطح انتقال حرارت در یک فضای محدود با به کار بردن دسته ای از لوله های با فاصله کم در کنار یکدیگر

۳ . قیمت اولیه کمتر (نسبت به انواع مبدل هوا خنک ، صفحه ای و)

۴ . قابلیت رسوب زدایی در بازه های زمانی کوتاه مدت و بلند مدت به صورت فیزیکی و شیمیایی (طراحی به نحوی که به راحتی مونتاژ و دمونتاژ گردد)

۵ . قابلیت طراحی و ساخت با مواد اولیه مخصوص (مانند استیل) در کاربردهای خاص که سیالات خاصیت خورندگی داشته باشند.

۶ . در صورت بروز نشتی در تیوب ها به راحتی می توان محل نشت را شناسایی و آن را ترمیم کرد.

3 . مبدل های هوا خنک یا همان فن دار (درای کولر)

انواع مبدل های حرارتی هوا خنک که به آنها فن دار یا درای کولر نیز گفته می شود از یک یا تعدادی کویل (لوله های متعدد رفت و برگشتی با پره هایی در اطراف آن) و یک یا تعدادی فن تشکیل شده اند (همانند رادیاتور اتومبیل) که سیال با درجه حرارت بالا از داخل کویل عبور می کند و در اثر وزش هوا توسط فن ها از سطح بیرونی کویل و در نتیجه برخورد ذرات هوا با سطح داغ لوله ها و پره های کویل، حرارت اضافی از سیال با درجه حرارت بالا گرفته می شود. مبدل های هوا خنک خود به انواع عمودی، افقی و V شکل تقسیم می شوند.

                سازمان یار• تصویری با یک عنوان
               مبدل های هوا خنک یا همان فن دار

 

                                                                    

 

4 . مبدل حرارتی صفحه ای (پلیتی)

مبدل حرارتی صفحه ای یا همان پلیتی از تعداد زیادی صفحه فلزی که با فاصله اندکی کنار یکدیگر قرار می گیرند و با الگوی یکی در میان نسبت به هم آب بندی می شوند، تشکیل می شود. این صفحات به صورت متقارن پشت سرهم قرار می گیرند و سیال گرم و سرد مابین این صفحات در گردش می باشند، آرایش سطح صفحات باعث ایجاد امواجی در سیال شده و به این ترتیب انتقال حرارت و برودت دما بین دو سیال به سرعت صورت می گیرد .در مبدل های حرارتی صفحه ای، به جای عبور لوله از درون یک محفظه (مانند مبدل های لوله ای و مبدل های پوسته و لوله) در عوض محفظه هایی به صورت متوالی وجود داشته که معمولاً عمق کمی دارند و توسط صفحات فلزی موج دار از یکدیگر جدا می شوند. این صفحات فلزی بکار رفته در مبدل های صفحه ای، ورق های نازک فلزی پرس شده ای هستند که غالباً از جنس فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) می باشند؛ چراکه استحکام مناسبی داشته و توانایی تحمل دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی را خواهند داشت. صفحات این مبدل ها به گونه ای پرس می شوند که فرورفتگی هایی (کانال) با زاویه مستقیم، جهت هدایت جریان سیالی که وارد مبدل شده است، ایجاد شوند.

ساساً دو نوع طراحی عمده برای مبدل های حرارتی صفحه ای تعریف می گردد:

مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار (Gasket Plate Heat Exchanger): 

در نوع واشردار مبدل های صفحه ای، واشرهایی که عمدتاً از جنس لاستیک می باشند، بین صفحات فلزی قرار گرفته و آب بندی مورد نیاز را شکل می دهند. به طوری که دور تا دور لبه صفحات چسبیده می شوند. وجود این آب بندی جهت جلوگیری از نشتی جریان های سیال و اختلاط آن ها با یکدیگر ضروری است، اما علاوه بر این، هدایت جریان های سیال درون کانال های ایجاد شده به کمک همین واشرها صورت می گیرد. در مبدل های صفحه ای واشردار (GPHE)، افزایش و یا کاهش سطح تبادل کننده گرما و در نتیجه تغییر ظرفیت انتقال حرارت مبدل، بسادگی با اضافه کردن و یا کم نمودن تعداد صفحات فلزی امکان پذیر می باشد. استفاده از این نوع مبدل های صفحه ای برای انتقال حرارت بین جریان های سیالی با حجم زیاد اما با فشار کم یا متوسط مناسب می باشد.

                                        سازمان یار• تصویری با یک عنوان
                                 مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

 

                       

 

مبدل های حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده (Brazed Plate Heat Exchanger)

 در واقع، این نوع از مبدل های صفحه ای، بسته ای شامل صفحات فلزی با کانال های موج دار می باشند که بین هریک از این صفحات، مواد پرکننده ای وجود دارد. به نحوی که هنگام فرایند لحیم کاری در خلاء، ماده پرکننده، نقطه اتصالی را در هر نقطه تماس بین صفحات، شکل داده و کانال های پیچیده ای را ایجاد می کند. مبدل های صفحه ای لحیم کاری شده (BPHE) طرحی ویژه و مناسب برای انتقال حرارت بین سیال های پر فشار می باشند.   

                                                               


                        سازمان یار• تصویری با یک عنوان
                      مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده 

                                                                                                 

 

  مبدل های حرارتی صفحه ای جوشکاری شده (Welded Plate Heat Exchanger)

 نوع دیگری از مبدل های صفحه ای که در آن، تمامی صفحات فلزی در یک بلوک کنار هم جوشکاری می شوند. بنابراین نمی توان به مانند مبدل های واشردار، صفحات فلزی را از فریم مبدل جدا نمود. به همین علت ظرفیت سرمایشی / گرمایشی مبدل (مانند مبدل های لحیم کاری شده) ثابت می ماند. اما استفاده از این مبدل ها امکان انتقال حرارت بین سیال هایی با فشار و دمای خیلی زیاد را فراهم می کند؛ لذا، مبدل های صفحه ای جوشکاری شده (WPHE) عمدتاً در صنایع بزرگ بکار گرفته می شوند.

                                                             

           سازمان یار• تصویری با یک عنوان
مبدل حرارتی صفحه ای جوشکاری شده 


کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای

با توجه به طراحی های مختلفی که برای مبدل های حرارتی صفحه ای وجود دارد، طیف گسترده ای از کاربردهای موجود را می توان برای این مبدل ها در نظر گرفت.

-کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار: سیستم های سرمایش و گرمایش بین ساختمان -صنایع گوناگونی از جمله مواد غذایی

-کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده: هیت پمپ، چیلر، سیستم سرمایش و گرمایش منطقه ای به عنوان واحد رابط حرارتی و

-کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای جوشکاری شده: نیروگاه های تولید برق، پالایشگاه های نفتی و

      

اطلاعات فنی درایر جذبی هوا ابزار تبریز
مهمترین مورد در موقع خرید دستگاه درایر، سایز و نوع درایر میباشد.به طور مثال ظرفیت درایر را چگونه انتخاب کنیم تا جوابگوی خط تولید باشد؟ شرایط جغرافیای و نوع کار در شرکتها نیز کمک بسزایی در انتخاب نوع درایر میکند. معمولا در مناطق کوهستانی و سردسیر بایستی از درایر های جذبی که نقطه ی شبنم پایین تری دارند استفاده کنیم .