مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی (Heat Exchanger) دستگاهی است که برای انتقال حرارت بین دو  یا چند سیال با دما های متفاوت، بدون مخلوط شدن سیالات با یکدیگر استفاده می شود. به طور کلی هدف استفاده از مبدل های حرارتی افزایش یا کاهش دمای یک سیال با استفاده از انتقال حرارت با یک سیال دیگر می باشد. به طور مثال در سیستم گرمایش آب استخر از مبدل های حرارتی استفاده شده است که وظیفه گرم کردن آب در گردش استخر را با استفاده از انرژی گرمایی آب بویلر ها بر عهده دارد.

انواع مبدل های حرارتی

مبدل حرارتی صفحه ای (Plate Heat Exchanger)

از مجموعه ای از صفحات فلزی نازک (plate) تشکیل شده است که به طور منظم روی هم قرار می گیرند. درون این صفحات سیال های با اختلاف دمای معنا دار، به صورت یک در میان جریان دارند و انتقال حرارت از طریق صفحات بین دو سیال انجام می شود. برای افزایش سطح تماس و بهبود انتقال حرارت از صفحات موج دار استفاده می شود. هر صفحه معمولا دارای 4 سوراخ در گوشه ها است که مسیری برای ورود و خروج سیالات می باشد. مبدل های حرارتی صفحه ای به سه دسته ی واشر دار، جوشی و نیمه جوشی تقسیم می شوند.

مطالعه بیشتر: مبدل صفحه ای چیست

اطلاعات بیشتر: مبدل صفحه ای

مبدل حرارتی پوسته و لوله (shell and tube exchanger)

یکی از قدیمی ترین  پرکاربرد ترین مبدل های حرارتی، مبدل های پوسته و لوله می باشد که بیشتر در صنایع سنگین استفاده می شوند. این مبدل ها از مجموعه ای از لوله از که درون یک پوسته فلزی قرار گرفته اند و همچنین تشکلیل بافل ها برای این است که جریان درون پوسته ها را هدایت کنند. انتقال حرارت بین سیالات، بدون تماس فیزیکی آن ها، انجام می شود. یک سیال از داخل لوله ها عبور می کند و سیال دیگر درون پوسته جریان دارد و انتقال حرارت از طریق دیواره لوله ها انجام می شود.

اطلاعات بیشتر: مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی هوا خنک (Air Cooled Heat Exchanger)

مبدل های هوا خنک نوع مبدل حرارتی هستند که در آن ها هوا به عنوان یک سیال خنک کننده جریان دارد. در این سیستم ها، گرمای سیال داغ از طریقه نازل ها یا فین ها به هوای محیط منتقل می شود و برای کاهش دمای سیال گرم، نیازی به سیال آب نیست، در نتیجه این مبدل ها گزینه ی مناسبی برای مناطق کم آب و صنایع بزرگ محسوب می شود.

مبدل حرارتی مارپیجی و فین دار

مبدل های حرارتی مارپیچی از دو صفحه فلزی تشکیل شده که به صورت مارپیچ به دور یکدیگر پیچیده شده اند. سیال های گرم و سرد به صورت مارپیچی در مسیر های مخالف یکدیگر، جریان دارند. طول مسیر زیاد، سطح انتقال حرارت را بالا می برد و مسیر مارپیچی جریان سیال از رسوب گذاری جلوگیری می کند.

مبدل های حرارتی فین دار، پره هایی به سطح لوله ها یا صفحات اضافه می شوند تا سطح تماس بین سیال و صفحات افزایش یابد و در نتیجه انتقال حرارت بیشتر می شود.

جدول مقایسه مبدل های حرارتی

کاربرد مبدل های حرارتی

از مبدل های حرارتی به شکل گسترده، در صنایع مختلف استفاده می شود. از جمله:

• مبدل های صفحه ای، درگرمایش آب استخر و آب گرم مصرفی، صنایع مواد غذایی، HVAC و نیروگاه های برق و …مورد استفاده قرار می گیرند.
• از مبدل های حرارتی پوسته و لوله در گرمایش آب استخر ،نیروگاه‌های برق، صنعت تولید کاغذ، تبرید، ، پتروشیمی و پالایشگاه، داروسازی و… استفاده می شود.
• در صنایع پتروشیمی، نفت وگاز، نیروگاه ها، کارخانجات و صنایع سنگین از مبدل های هوا خنک استفاده میشود. همچنین در صنایع بزرگ از مبدل های حرارتی هوا خنک برای کاهش دمای روغن های هیدرولیک داغ استفاده می شود.

جمع بندی

مبدل های حرارتی تقریبا در تمام صنایع و سیستم ای گرمایشی و سرمایشی حضور دارند. انتخاب درست مبدل حرارتی متناسب با کاربرد، نقش مهمی در افزایش راندمان، کاهش هزینه ها و افزایش طول عمر تجهیزات ایفا می کند.