انواع مبدل حرارتی در سیستم های حرارتی و برودتی

همانطور که از نام مبدل حرارتی مشخص است، مبدل های حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را بر عهده دارند. سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و ... باشند.

مبدل حرارتی به انواع مختلفی تقسیم بندی می شود که هر کدام به انواع مبدل های حرارتی با جریان همسو، ناهمسو و منقطع تقسیم میشوند.

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

​

مبدل حرارتی پوسته و لوله (shell & tube heat exchanger) :

مبدل حرارتی پوسته و لوله کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی مانند واحدهای تقطیر نفت خام دارد. این مبدل ها از یک مخزن استوانه‌ای شکل بزرگ (پوسته) در فشار بالا و تعدادی لوله در داخل آن تشکیل شده اند. سیال 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 سبب به جوش آمدن مایع می شود.

مرسوم ترین مبدل های حرارتی ، مبدل های حرارتی پوسته لوله ای هستند که این مبدل ها بر حسب تعداد پاس های پوسته و لوله خود دارای انواع مختلفی می باشند و ساده ترین آنها، دارای یک پاس پوسته و یک پاس لوله است. در این مبدل ها معمولا دیواره هایی نصب می شوند تا با ایجاد تلاطم و ایجاد مؤلفه سرعت عرضی در جریان ، ضریب جابجایی سیال در قسمت پوسته افزایش یابد که به این دیواره ها بافل (Baffle) می گویند. مبدل های حرارتی دیواره دار(Baffle) معمولا با یک پاس پوسته و دو پاس لوله و یا با دو پاس پوسته و چهار پاس لوله تولید می شوند.

در مبدل های حرارتی پوسته و لوله دارای بافل (صفحات هدایت کننده جریان)، جریان سیال سمت پوسته به صورت متقاطع با لوله ها در بین دو بافل مجاور جهت داده می شود.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله U شکل دارای کم هزینه ترین ساختار هستند، زیرا در این مبدل ها فقط به یک صفحه لوله نیاز است . سطح داخلی لوله ها به دلیل خم U شکل تند، نمی توانند با وسایل مکانیکی تمیز شوند.در این مبدل ها تعداد زوجی از گذر های لوله به کار می رود ولی محدودیتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله دارای آرایش های مختلف از نظر جریان سیال در سمت پوسته و سمت لوله می باشند و براساس سطح انتقال حرارت ، فشار کاری ، افت فشارکویل ، شیوه های ساخت و هزینه کنترل خوردگی و مسائل تمیز کاری ، مورد انتخاب و استفاده قرار می گیرند. بافل ها در مبدل های پوسته و لوله برای افزایش ضریب انتقال گرما در سمت پوسته و همچنین برای مستقر نگه داشتن بهتر لوله ها استفاده می گردند.

مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله

1. ایجاد سطح بزرگی برای انتقال حرارت در حجم کم
2. قابلیت استفاده برای دامنه وسیعی از مواد
3. به راحتی تمیز می شوند.

مبدل حرارتی صفحه ای و انواع آن :

مبدل حرارتی صفحه ای که بیش از صد سال است در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد، از نظر ساختار عمدتا شامل دو مدل واشری (Gasket) و جوشی (bruzzed) می باشد.

مبدل های حرارتی صفحه ای واشری یا گسکتی عمدتا در صنایعی مانند صنایع غذایی ، صنایع پتروشیمی، رنگ صنایع خودروسازی ، صنایع نفت و... مورد استفاده قرار می گیرند، که بدلیل دارا بودن هزینه فریم نسبت به مبدلهای حرارتی جوشی، حتی در سایز و ظرفیت مشابه دارای قیمتهای بالاتری می باشند. البته مزیت مبدل های حرارتی صفحه ای واشری (Gasket) نسبت به جوشی قابلیت افزایش ظرفیت، تعمیر و سرویس و شستشوی راحت آنها می باشد.

مبدل حرارتی صفحه ای بدلیل دارا بودن ضریب کلی انتقال حرارت بسیار بالا،ابعاد بسیار کوچکترو راندمان بالاتر نسبت به مبدل های حرارتی رایج پوسته و لوله ( مانند منابع کویلی و دو جداره ) خصوصا" در صورت نصب سختی گیر در مسیر آب سرد ورودی آنها قادر هست به صورت لحظه ای آب گرم مصرفی مورد نیاز را بدون نیاز به ذخیره سازی ( مانند منابع کویلی و دو جداره ) ، بصورت کاملا" بهداشتی به مصرف کننده عرضه نمایند.

مبدل حرارتی جوشی عمدتا برای تامین آب گرم مصرفی در ساختمانها،گرمایش آب استخرها، سیستمهای گرمایش از کف ، خنک کاری روغن ، بعنوان اواپراتور و کندانسور در چیلرها و.... مورد استفاده قرار می گیرند، که بجز مورد آبگرم مصرفی باید در بقیه موارد بصورت موردی دقیقا محاسبه گردد.

اطلاعات فنی ، تصاویر مبدل حرارتی در انواع مدل ها را در سایت بامین تهویه مشاهده نمایید. همچنین می توانید از مشاوره رایگان با کارشناسان بامین تهویه بهره مند شوید.