مبدل‌های حرارتی در طیف گسترده‌ای از کاربردها در سراسر جهان استفاده می‌شوند و امروزه شاهد پیشرفت‌های چشمگیری از این مبدل ها در تمامی صنایع می باشیم. این پیشرفت‌ها شامل توسعه تکنیک‌های ساخت جدید و استفاده از سیستم‌های کنترل پیشرفته برای بهینه‌سازی عملکرد در نحوه کار مبدل‌های حرارتی می باشد. این مبدل ها نقش حیاتی در صنایع مختلف از جمله تولید برق، پالایش، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، تهویه مطبوع و بسیاری از صنایع دیگر ایفا می‌کنند. با افزایش تقاضا برای کارایی انرژی و پایداری، مبدل‌های حرارتی به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کنند و به عنوان یک جزء ضروری در بسیاری از سیستم‌های مدرن به کار می‌روند. ما در ادامه این مطلب می خواهیم درباره نحوه کار مبدل حرارتی صنعتی اطلاعاتی در اختیار شما قرار دهیم پس با گروه صنعتی آرکا تجهیز صدر همراه باشید.

مبدل حرارتی چیست؟ مکانیزم و نحوه عملکرد آن به چه صورت می باشد؟

مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت بین دو سیال به کار می‌رود. این سیال‌ها می‌توانند مایع، گاز یا هر دو باشند. مبدل‌های حرارتی از دو یا چند سطح تشکیل شده‌اند که بین آن‌ها سیال گرم و سیال سرد جریان می‌یابند. نحوه کار مبدل حرارتی به این صورت می باشد که حرارت از سیال گرم به سیال سرد از طریق رسانا (دیواره مبدل) و یا تماس مستقیم سیالین منتقل می‌شود.

آشنایی با نحوه کار انواع مبدل های حرارتی 

مبدل‌های حرارتی به طور کلی بر اساس ساختار، کاربرد و طرز کار انواع مختلفی دارند که در ادامه به انواع و نحوه کار آن ها اشاره می کنیم.

1. طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای 

مبدل حرارتی صفحه‌ای نوعی مبدل حرارتی است که برای انتقال حرارت بین دو سیال به کار می‌رود. این نوع مبدل از تعدادی صفحات نازک فلزی تشکیل شده است که به صورت متناوب در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. سیال گرم از یک کانال بین صفحات عبور می‌کند و سیال سرد از کانال دیگری بین صفحات عبور می‌کند. به دلیل سطح تماس زیاد بین دو سیال، مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای می‌توانند حرارت را به طور کارآمد بین دو سیال منتقل کنند.

مراحل نحوه کار در مبدل حرارتی صفحه‌ای

اولین مرحله ورود سیال گرم و سیال سرد از طریق نازل‌های جداگانه به مبدل حرارتی است.
در مرحله دوم سیال گرم از طریق کانال‌های بین صفحات عبور می‌کند و سیال سرد از کانال‌های دیگری بین صفحات عبور می‌کند.
در حین عبور سیالات از کانال‌ها، حرارت از سیال گرم به سیال سرد منتقل می‌شود. این انتقال حرارت به دلیل اختلاف دمای بین دو سیال و هدایت حرارتی صفحات فلزی رخ می‌دهد.
در مراحل بعدی سیال گرم و سیال سرد بعد از تبادل حرارت، از طریق نازل‌های جداگانه از مبدل حرارتی خارج می‌شوند.
پس از انتقال حرارت، سیال‌ها در خروجی‌های مجزا از یکدیگر جدا می‌شوند. سیال گرم به عنوان محصول نهایی از قسمت خروجی گرم و سیال سرد از قسمت خروجی سرد خارج می‌شوند. 

2. نحوه کار مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله یکی از انواع مبدل‌ حرارتی است که برای انتقال حرارت بین دو محیط استفاده می‌شود، که یکی از آنها درون لوله و دیگری درون پوسته مخصوص قرار دارد. این نوع مبدل معمولاً برای انتقال حرارت بین مایعات و گازها استفاده می‌شود.

مراحل نحوه کار مبدل حرارتی پوسته و لوله به شرح زیر می باشد.

تغذیه و تخلیه: مایع گرمایی یا گازی که باید حرارت منتقل کند، از طریق ورودی‌های مناسب به مبدل حرارتی پوسته و لوله وارد می‌شود. سپس پس از عبور از داخل لوله‌ها، از طریق خروجی‌های مناسب مبدل را ترک می‌کند.
تبادل حرارت: مایع گرمایی یا گازی که از یک سمت لوله‌ها وارد می‌شود، حرارت خود را به دیواره‌های لوله منتقل می‌کند. سپس این حرارت از طریق دیواره‌های لوله به مایع گرمایی یا گازی در داخل پوسته منتقل می‌شود.
تبدیل حرارت: در این مرحله، حرارت از دیواره‌های لوله به دیواره‌های پوسته منتقل می‌شود. این فرآیند موجب انتقال حرارت از مایع گرمایی یا گازی در داخل پوسته به دیواره‌های پوسته می‌شود.
تخلیه حرارت: مایع سردتر یا گازی که حرارت آن به دیواره‌های پوسته منتقل شده است، از طریق خروجی‌های مناسب از مبدل حرارتی خارج می‌شود.
به این ترتیب، مبدل حرارتی پوسته و لوله موجب انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر با استفاده از دیواره‌های لوله و پوسته می‌شود، که در نهایت به تبدیل انرژی حرارتی از یک محیط به محیط دیگر منجر می‌شود.

3. نحوه کار مبدل حرارتی استخر 

مبدل حرارتی استخر عموما از نوع پوسته و لوله ای است و به شکل زیر عمل می کند:

آب استخر از طریق لوله های مکش به داخل مبدل حرارتی می رود.
در داخل مبدل، آب از داخل لوله ها عبور می کند و با سطوح لوله ها تماس پیدا میکند که بسیار داغ هستند.
این سطوح داغ با گرمای حاصل از یک سیستم گرمایشی مانند دیگ بخار یا پکیج حرارتی گرم می شوند.
گرمای این سطوح داغ به آب درون لوله ها منتقل می شود و باعث گرم شدن آب استخر می گردد.
آب گرم شده از طریق لوله های بازگشت به استخر بازمی گردد.
به این ترتیب با استفاده از مبدل حرارتی، گرمای تولید شده در سیستم گرمایشی به آب استخر انتقال یافته و باعث گرم شدن آن می شود. این فرایند تا رسیدن به دمای مطلوب آب ادامه می یابد. برای اطلاعات بیشتر در مورد نصب مبدل استخر می توانید به صفحه طریقه نصب مبدل حرارتی مراجعه نمایید.

4. طرز کار مبدل حرارتی پاستوریزاتور

پاستوریزاتور یک نوع خاص از مبدل حرارتی است که برای پاستوریزه کردن مواد غذایی مانند شیر، آب میوه و سایر محصولات استفاده می شود. نحوه کار مبدل حرارتی پاستوریزاتور به شکل زیر است:
ورود مواد غذایی به پاستوریزاتور:
مواد غذایی با دمای اولیه خود وارد پاستوریزاتور می شوند. این مواد معمولاً در دمای اتاق یا سردخانه نگهداری می شوند.
گرم کردن مواد غذایی:
در مرحله اول، مواد غذایی از طریق مبدل حرارتی نیمه گرم می شوند. در این مرحله، مواد غذایی با سیال گرم در تماس قرار می گیرند و حرارت انتقال می یابد.
پاستوریزاسیون:
پس از نیمه گرم شدن، مواد غذایی وارد بخش پاستوریزاسیون می شوند. در این بخش، مواد غذایی در معرض دمای بالاتری (معمولاً بین 60 تا 85 درجه سانتیگراد) قرار می گیرند. این دما باعث از بین رفتن باکتری ها و آنزیم های مضر می شود.
سرد کردن مواد:
بعد از پاستوریزاسیون، مواد غذایی سرد می شوند تا به دمای مناسب برای بسته بندی و ذخیره سازی برسند. این کار معمولاً با استفاده از یک مبدل حرارتی دیگر انجام می شود.
خروج مواد پاستوریزه شده:
در نهایت، مواد غذایی پاستوریزه شده از خروجی دستگاه خارج می شوند و آماده بسته بندی و توزیع هستند.
این فرآیند باعث افزایش ماندگاری و بهداشت مواد غذایی می شود. طراحی و عملکرد صحیح پاستوریزاتور نقش مهمی در کارایی این فرآیند دارد.

5. طرز کار مبدل حرارتی هواخنک در صنعت 

مبدل‌ حرارتی هواخنک معمولاً از سه بخش اصلی تشکیل می شود.

بخش اول محفظه هوا (Air Casing):
این بخش محلی برای جریان هوای ورودی و خروجی است. هوا با استفاده از یک فن یا پروانه، به داخل محفظه کشیده می‌شود.
بخش دوم: مجرای سیال گرم (Hot Fluid Passage):
در این بخش، سیال گرم (مانند آب یا روغن) از طریق لوله‌ها، کانال‌ها یا مجاری دیگر جریان پیدا می‌کند. سیال گرم حرارت خود را به محیط اطراف انتقال می‌دهد.
بخش سوم سطوح انتقال حرارت (Heat Transfer Surfaces):
این سطوح معمولاً شامل باله‌ها، لوله‌ها یا صفحات فلزی هستند. هوای ورودی از این سطوح عبور کرده و حرارت را از سیال گرم دریافت می‌کند.
طراحی این سطوح برای افزایش سطح تماس و بهبود انتقال حرارت بهینه می‌شود. نحوه فرایند انتقال حرارت در مراحل نحوه کار مبدل‌های هواخنک به این صورت است:
سیال گرم (آب یا روغن) از طریق مجرای خود در داخل مبدل جریان پیدا می‌کند.
حرارت سیال گرم از طریق سطوح انتقال حرارت به هوای عبوری منتقل می‌شود.
هوای خنک‌شده از طریق محفظه هوا خارج می‌شود.
این فرایند انتقال حرارت با استفاده از هوا به عنوان سیال خنک‌کننده، ویژگی اصلی مبدل‌های حرارتی هواخنک است.

آیا طرز کار مبدل حرارتی هواخنک با سایر مبدل ها متفاوت می باشد؟

بله، نحوه کار مبدل‌ حرارتی هواخنک تا حدودی متفاوت با سایر مبدل‌های حرارتی است. 
در مبدل‌های حرارتی هواخنک، یکی از سیالات گردش کننده، هوا است. هوا معمولاً به عنوان سیال سرد عمل می‌کند و از طریق یک مجرای جداگانه در داخل مبدل جریان پیدا می‌کند.
سیال گرم (مانند آب یا روغن) از طریق لوله‌ها یا مسیرهای دیگر در داخل مبدل حرکت می‌کند. هوا با عبور از اطراف لوله‌ها یا مسیرهای جریان سیال گرم، حرارت را از آن ها دریافت می‌کند.

تفاوت با سایر مبدل‌ها:
در سایر مبدل ها سیال های گردشی مایع هستند.
در مبدل‌های هواخنک، یکی از سیالات گردشی گاز (هوا) است که جذب و انتقال حرارت به شیوه متفاوتی صورت می‌گیرد.
طراحی مبدل‌های هواخنک برای بهینه‌سازی جریان هوا و انتقال حرارت متفاوت است. معمولاً در مبدل‌های هواخنک از پره‌ها و سطوح گسترده برای افزایش سطح تماس هوا استفاده می‌شود.
در مجموع، این مبدل ها با بهره‌گیری از جریان هوا به عنوان یکی از سیالات گردش کننده، طرز کار منحصربه‌فردی دارند که با سایر مبدل‌های حرارتی متفاوت است.

چگونه می توان راندمان مبدل حرارتی را بهبود داد؟

با استفاده از مواد با ضریب انتقال حرارت بالاتر، افزایش سطح مبادله حرارتی، بهینه سازی جریان سیالات و کاهش افت فشار می توان راندمان مبدل را بهبود بخشید.
نکته دیگری که برای بهتر شدن نحوه عملکرد مبدل های حرارتی باید با آن توجه کرد این است که ماهیانه این مبدل ها رسوب زدایی شود برای اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه شستشوی و رسوب زدایی مبدل حرارتی مراجعه نمایید.

طراحی، تولید و فروش مبدل حرارتی در گروه صنعتی آرکا تجهیز صدر

شرکت آرکاصدر در زمینه طراحی، تولید و فروش مبدل‌های حرارتی فعالیت می‌کند و 
 با استفاده از دانش مهندسی و تکنولوژی‌های روز، مبدل‌های حرارتی را طراحی می‌کند تا بتواند نیازهای مشتریان را برآورده سازد.
در طراحی مبدل‌ها، موضوعاتی مانند افزایش انتقال حرارت، کاهش افت فشار، بهینه‌سازی ابعاد و کاهش هزینه‌های ساخت باید مورد توجه قرار گیرد.
این شرکت دارای خط‌های تولید مناسب برای ساخت انواع مبدل‌های حرارتی است. فرآیندهای تولید مانند پرس، جوشکاری، برش و مونتاژ باید با دقت و کیفیت بالا انجام شود. کنترل کیفیت در تمام مراحل تولید بسیار مهم است.
شرکت آرکاصدر باید با شناسایی نیازهای بازار و مشتریان هدف، محصولات مورد نیاز را عرضه کند.
بازاریابی و فروش مناسب، حضور در نمایشگاه‌ها و همکاری با شبکه توزیع می‌تواند به افزایش فروش کمک کند.
ارائه خدمات پس از فروش مانند نصب، راه‌اندازی و خدمات پشتیبانی نیز حائز اهمیت است. با رعایت نکات بالا می توانیم راندمان و نحوه عملکرد مبدل حرارتی را بالا ببریم.
در مجموع، موفقیت شرکت آرکاصدر در این حوزه به داشتن مزیت رقابتی از جمله کیفیت محصولات، قیمت مناسب و ارائه خدمات مطلوب به مشتریان بستگی دارد.
 

لینک های مفید: