مبدل حرارتی همان‌طور که از نامش پیدا است، گرما و حرارت یک شاره (سیال) را به شارهای با دمای کم‌تر انتقال می‌دهد. این قطعه که با نام Heat Exchanger نیز شناخته می‌شود، می‌تواند گرما را بین دو گاز، دو مایع یا یک مایع و یک گاز مبادله کند و با این کار باعث ایجاد گرما یا سرما در محیط شود. از این مبدل بهطور گسترده‌ای در سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی ساختمان استفاده می‌شود.
محصولات مرتبط : ترمومانومتر WIKA مدل 100.1x
“بیشتر بخوانید : معرفی مهم ترین مبدل های حرارتی مورد استفاده در سیستم های سرمایشی “
انواع مبدل های حرارتی
مبدلهای حرارتی با توجه به ساختاری که دارند به چند نوع مختلف تقسیم می‌شوند:
- مبدل حرارتی هوا خنک یا پره‌ای: برخی از مبدل‌ها برای تبادل گرما نیاز به فن و کویل دارند که به آن‌ها مبدل هوا خنک می‌گویند.
- مبدل حرارتی لوله‌ای: این مورد جزء ساده‌ترین مبدلهای حرارتی است و علی‌رغم ساختار ساده‌ای که دارد، می‌تواند بهینه‌ترین و کارآمدترین عملکرد را به نمیش بگذارد. البته سطح تبادل این‌گونه مبدل‌ها کم است که باعث می‌شود تبادل حرارت در زمان بیشتری انجام شود.
- مبدل حرارتی پوسته و لوله: مبدلهای پوسته و لوله (Shell And Tube) شامل مجموعه‌ای از لوله‌های آلومینیومی، نیکلی، استیلی، برنجی یا مسی است که همگی از بیرون توسط پوسته احاطه شده‌اند.مبدلهای پوسته و لوله ازلحاظ شکل ساختاری به سه دسته مختلف تقسیم می‌شوند:
- U شکل: در این نوع مبدل لولهها حالت U شکل دارند و در مسیر عبور شاره خمیدگی‌های زیادی وجود دارد. گاهی این خمیدگی‌ها باعث می‌شوند امکان نظافت و جرم‌گیری لوله وجود نداشته باشد.
- مستقیم یک‌پاس: در مبدلهای پوسته و لوله یک‌پاس، شاره به‌صورت یک طرفه جاری می‌شود و به‌همین دلیل انتقال حرارت در آن از انواع دیگر راحت‌تر و سریع‌تر است.
- مستقیم دوپاس: این مبدل ترکیبی از دو مدل قبلی است و شاره از لوله‌های u شکل و به‌صورت یک طرفه عبور می‌کند.
- مبدل حرارتی صفحه‌ای یا پلیتی: در ساختار این مبدل چند ورقه فلزی مسطح به‌گونه‌ای درکنار یکدیگر قرار می‌گیرند که میانشان فاصله‌‌ای به اندازه چند سانتی متر وجود داشته باشد؛ سپس در این فضاهای خالی شاره‌های گرم و سرد به‌صورت یکی در میان ریخته می‌شود. مزیت این مبدل سطح تبادل گرمایی وسیع آن است.
در تقسیم‌بندی مبدلهای حرارتی براساس پدیده انتقال نیزبه دو دسته می‌رسیم:
- انتقال مستقیم: در این نوع انتقال، مبدل گرما را بین دو شاره اغلب با حالت فیزیک متفاوت (مایع و گاز) که با هم در تماس مستقیم هستند، منتقل می‌کند.
- غیر مستقیم: در انتقال غیر مستقیم، یک جسم جامد با نفوذپذیری بسیار کم بین دو شاره قرار می‌گیرد و حرارت شاره گرم در مرحله اول به این جسم و سپس به شاره سرد انتقال می‌یابد.
محصولات مرتبط : ترمومانومتر WIKA مدل MFT
نحوه عملکرد مبدل حرارتی پوسته و لوله
در مبدلهای حرارتی پوسته و لوله تمامی لولهها به یک ورودی مشترک و یک خروجی مشترک وصل می‌شوند و یکی از شارهها (گرم یا سرد) وارد این لولهها می‌شود. در این زمان شاره دیگر وارد پوسته استوانه‌ای شده و در آن جاری می‌شود. شاره درون پوسته معمولا در حالت گازی و با دمای بالا است و شاره جاری در لولهها مایع و با دمای پایین است. حرکت دو شاره در مجاورت یکدیگر باعث تبادل گرما ازطریق دیواره لوله و پوسته می‌شود.
طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای
در ساختار مبدل صفحه‌ای فضاهای خالی وجود دارد که به هر کدام از آن‌ها یک مجرای عبور شاره متصل شده است. اولین مجرا به منبع شاره گرم و بعدی به شاره سرد مرتبط است و این چینش یکی در میان تا آخرین صفحه ادامه می‌یابد. به این ترتیب یک شاره گرم بین دو شاره سرد و یک شاره سرد بین دو شاره گرم قرار می‌گیرد و این یعنی سطح تبادل گرما افزایش می‌یابد.
محصولات مرتبط : دماسنج بی متال (ترمومتر) ویکا مدل 55
طرز کار مبدل حرارتی هوا خنک
بهطور کلی در مبدل حرارتی هوا خنک گرمای شاره با هوایی که در محیط وجود دارد مبادله می‌شود. در این مبدل تعدادی لوله پره‌دار یا کویل تعبیه شده است که شاره داغ در آن‌ها جریان می‌یابد؛ سپس پره‌هایی که در اطراف لوله قرار گرفته‌اند، هوا را به سرعت در اطراف لوله حرکت می‌دهند تا انتقال گرما آسان‌تر انجام شود.
“بیشتر بخوانید : کولینگ تاور (cooling tower) چیست و کاربردی ترین مدل های آن کدام است؟ “
کاربرد مبدل حرارتی
با توجه به اینکه مبدلهای حرارتی گرما و سرما را مرتبا منتقل می‌کنند، از آن‌ها برای تنظیم دمای منازل مسکونی و ساختمان‌های دیگر استفاده می‌شود؛ همچنین در محیط‌های آزمایشگاهی زمانی که فرد بخواهد گرمای تلف یا آزاد شده در یک آزمایش را اندازه‌گیری کند، از یک مبدل حرارتی کمک می‌گیرد. بیشتر مبدل‌هایی که در سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی، تهویه مطبوع و صنایع غذایی نصب می‌شوند از نوع پوسته و لوله هستند؛ زیرا این نوع مبدل مقاومت خوبی در برابر گرما و فشار دارد و برای ساخت آن هم نیازی به وقت و انرژی زیاد نیست. در موقعیت‌هایی که زمان انتقال گرما اهمیت بیشتری داشته باشد، از مبدلهای صفحه‌ای استفاده می‌شود. برای تولید رادیاتور اتومبیل نیز استفاده از مبدل حرارتی هوا خنک متداول است.
محصولات مرتبط : دماسنج بی متال (ترمومتر) WIKA مدل A43
سخن پایانی
مبدلهای حرارتی کاربرد گسترده‌ای در صنایع و زندگی روزمره دارند و اگر بهطور مناسب انتخاب شوند، می‌توانند تا مدتی طولانی با بازدهی بالا و ایمنی کامل به عمل خود ادامه دهند. اگر قصد خرید یک مبدل حرارتی باکیفیت و به‌صرفه را دارید، پیشنهاد می‌کنیم به سایت پیشرو صنعت آزما سری بزنید.
یک مبدل حرارتی از چه اجزایی تشکیل شده است؟
بهطور کلی مبدلهای حرارتی شامل لولهها، تعدادی کانال، هدر جلویی و پشتی، صفحه لوله، سرپوسته و تیغه (بافل) هستند.
مبدل حرارتی جریان همسو چیست؟
در این نوع مبدل هر دو شاره گرم و سرد به یک سمت و در موازات یکدیگر حرکت می‌کنند.
در خرید مبدل حرارتی باید به چه نکاتی توجه کنیم؟
توجه به ویژگیهای محیط، ویژگیهای شارهای که باید گرما را مبادله کند، فشار شاره، دبی جریان و اینکه آیا شارهها دارای حالت فیزیک یکسان هستند یا خیر؟
