آیا می خواهید درباره مبدل های حرارتی بیشتر بدانید؟ آیا با نحوه کار مبدل حرارتی آشنا هستید؟ گروه صنعتی آرکا تجهیز صدر، یکی از بهترین شرکت های تولید کننده مبدل حرارتی می باشد و در زمینه خرید مبدل حرارتی می تواند شما را راهنمایی کند و به سوالاتتان پاسخ دهد. پس با ما همراه باشید.

 

سر فصل ها:

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی یا هیت اکسچنجر (Heat Exchanger) یکی از تجهیزات کاربردی در انتقال حرارت است. به بیان ساده، وسیله ای است که گرما را از یک محیط به رسانه دیگر منتقل می کند. این مبدل ها در انواع بسیار مختلفی تولید می‌شوند و کاربرد‌ ‌آن‌ها طیف بسیار گسترده‌ای دارد. این دستگاه‌ها بسته به مکانی که از آن‌ها استفاده می‌شود در ابعاد مختلفی تولید شده و توان انتقال حرارت متفاوتی را دارا می باشند.

انواع مبدل حرارتی کدام اند؟

انواع مختلفی از مبدل‌های حرارتی وجود دارند، که هرکدام بر اساس نوع فرآیند حرارتی و شرایط کاری خاص در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند در ادامه به انواع آن می پردازیم.
1. مبدل‌ حرارتی صفحه‌ای:

این مبدل ها مانند مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله عمل می‌کنند و از یک سری صفحات روی هم به جای لوله استفاده می‌کنند. مبدل های حرارتی صفحه ای معمولاً بسته به کاربرد و سیالات مورد استفاده لحیم کاری یا واشر می شوند که به آن ها مبدل حرارتی صفحه ای واشر دار (گسکت دار) می گویند. ساختار مرتب و جنس فولاد ضد زنگ، آنها را به گزینه ای ایده آل برای استفاده در صنایع مختلف تبدیل می کند. برای اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه مبدل حرارتی صفحه ای مراجعه نمایید.

2. مبدل حرارتی پوسته و لوله:

 مبدل های حرارتی پوسته و لوله از تعداد زیادی لوله کوچک تشکیل شده اند که درون یک پوسته استوانه ای قرار دارند. لوله ها با استفاده از یک دسته لوله یا "پشته لوله" در داخل سیلندر قرار می گیرند که می تواند دارای صفحات لوله ثابت (به طور دائم به بدنه ثابت شود) یا در مورد مبدل های حرارتی یک پشته لوله شناور که به لوله اجازه می دهد منبسط شود و یا با شرایط گرمای مختلف منقبض می شود و همچنین اجازه می دهد دسته لوله به راحتی برای سرویس و نگهداری جدا شود. مبدل حرارتی روغن نوعی مبدل پوسته لوله است که اساس کار آن انتقال آب و روغن به عنوان ماده خنک کننده و خنک شونده می باشد. برای اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه مبدل حرارتی پوسته و لوله مراجعه نمایید.

3. مبدل حرارتی هوا خنک:

مبدل‌های حرارتی خنک‌شونده هوا معمولاً در وسایل نقلیه به عنوان سیستم رادیاتور خودرو مورد استفاده قرار می گیرند. این مبدل ها شامل تجهیزات دفع حرارت می باشند که در آن گرمای اضافی فرآیند به اتمسفر دفع می شود و بر اساس اصل همرفت و رسانایی عمل می کنند تا گرما را از سیال فرآیند به هوا پراکنده کنند. سیال فرآیند از لوله ها عبور می کند و جریان هوا از روی لوله ها عبور می کند تا گرما را از بین ببرد. جریان هوا توسط فن های نصب شده روی دستگاه ایجاد می شود و می تواند مواد شیمیایی یا هر سیال انتقال حرارت دیگری را خنک یا متراکم کند. برای اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه مبدل حرارتی هواخنک مراجعه نمایید.
4. مبدل حرارتی بریزینگ:

مبدل حرارتی درون‌ریختی با بریزینگ، یک وسیله است که برای انتقال حرارت بین دو محیط مورد استفاده قرار می‌گیرد و به صورت داخلی در سازه‌ها یا دستگاه‌هایی که نیاز به کنترل حرارت دارند، جای داده می‌شود. این مبدل‌های حرارتی معمولاً از جنس فلزات مقاوم در برابر حرارت مثل آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند.

بریزینگ یا درون‌ریختی به معنی جایگذاری و اعمال این مبدل درون سازه‌ها یا تجهیزات مختلف است. این روش معمولاً برای کاهش اندازه و وزن و همچنین افزایش کارایی و کارایی سیستم‌های حرارتی استفاده می‌شود، زیرا مبدل حرارتی به طور مستقیم در سازه قرار داده شده و از فضای کمتری استفاده می‌کند.
با استفاده از مبدل بریزینگ، امکان انتقال حرارت به طور موثرتر، سریع‌تر و با کاهش انرژی از دست رفته وجود دارد، که این موارد در بسیاری از صنایع مختلف از جمله خودروسازی، صنایع الکترونیکی و ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سایر مبدل های حرارتی عبارت اند از 

مبدل گرمایی دو لوله ای یا لوله ای دوبل 
مبدل گرمایی حلزونی 
مبدل گرمایی لاملا
مبدل حرارتی دریایی 
مبدل های گرمایی اختلاطی

مبدل های حرارتی چگونه طراحی می شود؟

روش کلی طراحی مبدل حرارتی معمولاً شامل طراحی مکانیکی و در نظر گرفتن تولید برای کاربرد خاص است. یکی از الزامات کلیدی در طراحی مبدل های حرارتی انجام آنالیز انتقال حرارت و افت فشار است. در ادامه به موارد بیشتری می پردازیم
تعیین نیازها و شرایط عملیاتی: در ابتدا، نیازهای حرارتی و شرایط عملیاتی مبدل را مشخص می‌کنیم. این شامل دما، فشار، میزان جریان حرارتی و سایر پارامترهای مربوطه است.
انتخاب نوع: بر اساس نیازها و شرایط مشخص شده، نوع مناسبی از این مبدل ها انتخاب می‌شود. 
تعیین ابعاد و طراحی هندسی: بر اساس نوع مبدل انتخاب شده، ابعاد و شکل هندسی تعیین می‌شود. این شامل اندازه لوله‌ها، صفحات، و غیره است.
محاسبه ظرفیت حرارتی: با استفاده از مدل‌های حرارتی و نرم‌افزارهای مهندسی، ظرفیت حرارتی مبدل بر اساس شرایط مشخص شده محاسبه می‌شود.
انتخاب مواد ساخت: مواد ساخت بر اساس شرایط عملیاتی و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز انتخاب می‌شوند. این مواد باید دارای مقاومت مناسب در برابر دما، فشار، و خوردگی باشند.
تحلیل و بهینه‌سازی: معمولاً طراحی از طریق شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و آزمایشات مدلسازی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد تا بهینه‌ترین ساختار و ابعاد بر اساس نیازها و محدودیت‌ها مشخص شود.
ساخت و تست: پس از ساخت مبدل حرارتی ساخته شده و به آزمایشگاه منتقل می‌شود تا عملکرد و کارایی آن تست شود. در صورت لزوم، تغییرات و بهبودهای لازم اعمال می‌شود.
نصب و راه‌اندازی: در نهایت، این مبدل در محل مورد نیاز نصب و راه‌اندازی می‌شود تا به کار خود بپردازد و نیازهای حرارتی را برآورده کند.

مزایای مبدل حرارتی چیست؟

•    کارآیی بالا دراستفاده از مواد با کیفیت
•    صرفه‌جویی در انرژی
•    انعطاف پذیری در طراحی
•    بازدهی بالا
•    کاهش هزینه‌های مرتبط با انتقال حرارت
ما در صفحه مزایای مبدل حرارتی کامل به بررسی این موضوع پرداخته ایم.

مبدل حرارتی با چه سیالاتی می تواند کار کند؟

مبدل های حرارتی می‌تواند با انواع مختلفی از سیالات کار کند. این سیالات می‌توانند مایعات مانند آب خنک، گازها، جامدات (در صورتی که حرکت داشته باشند)، هوا، روغن ها و مایعات حرارتی و آلیاژ ها و فلوئید ها مانند نیتریت پتاسیم ها باشند.

چگونه یک مبدل حرارتی را کارآمدتر کنیم؟

راندمان مبدل حرارتی را می توان به روش های مختلفی تعریف کرد، از نظر عملکرد حرارتی چندین فاکتور کلیدی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.
تفاوت دما: تفاوت بین سیال داغ و خنک کننده هنگام طراحی این مبدل بسیار مهم است. خنک کننده همیشه باید در دمای پایین تری نسبت به سیال داغ باشد. دمای پایین‌تر خنک‌کننده، گرمای بیشتری را از سیال داغ خارج می‌کند تا دمای خنک‌کننده گرم‌تر.
سرعت جریان: یکی دیگر از عوامل مهم، جریان سیالات در هر دو سمت اولیه و ثانویه مبدل حرارتی است. سرعت جریان بیشتر، توانایی مبدل را برای انتقال گرما افزایش می دهد، اما بیشتر به معنای جرم بیشتر نیز می باشد که می تواند حذف انرژی و همچنین افزایش سرعت و افت فشار را دشوارتر کند.
نصب و راه اندازی: مبدل حرارتی باید همیشه بر اساس دستورالعمل سازنده نصب شود. به طور کلی کارآمدترین راه برای نصب این است که سیالات در خلاف جهت یک دیگر حرکت کننند (بنابراین اگر مایع خنک کننده از چپ به راست حرکت کند، سیال داغ از راست به چپ حرکت می کند) برای مبدل‌های حرارتی هوا خنک، مهم است که هنگام نصب کولر جریان هوا را در نظر بگیرید، هر بخشی از هسته که مسدود شده باشد، ظرفیت خنک‌کننده را به خطر می‌اندازد. برای اطلاعات بیشتر درباره طریقه نصب مبدل حرارتی استخر، نحوه نصب مبدل حرارتی در موتورخانه و لوله کشی مبدل حرارتی می توانید به صفحه طریقه نصب مبدل حرارتی مراجعه نمایید.
تعمیر و نگهداری و سرویس دهی منظم - همه این مبدل ها به گونه ای طراحی شده اند که امکان نگهداری و سرویس دهی آسان می باشد. ما در صفحه تعمیر مبدل حرارتی راهنمای کامل در اختیار شما قرار داده ایم.
رسوب زدایی و شست و شوی: استفاده مداوم این مبدل ها در صنایع مختلف رسوباتی ایجاد می کند که باعث خرابی می شوند و نیاز است ماهیانه آن ها تمیز گردد برای نحوه شست و شوی و رسوب زدایی مبدل حرارتی می توانید به صفحه مد نظر آن مراجعه نمایید.
نحوه کار مبدل حرارتی: در این مبدل، دو سیال که دمای متفاوتی دارند، بدون تماس مستقیم با یکدیگر، گرما را بین خود تبادل می‌کنند. این تبادل حرارت از طریق جداره‌ای به نام سطح تبادل حرارت انجام می‌شود. جنس و ضخامت این جداره نقش مهمی در کارایی مبدل حرارتی دارد. برای اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه نحوه کار مبدل حرارتی مراجعه نمایید.

سوالات متداول 

رایج ترین نوع مبدل حرارتی چیست؟

رایج‌ترین نوع این مبدل ها مبدل های حرارتی پوسته و لوله می باشد که از یک پوسته (یک ظرف استوانه‌ای بزرگ) که شامل بسته‌ای از لوله است، تشکیل شده است. یک سیال از طریق لوله ها جریان می یابد، در حالی که سیال دیگر در اطراف لوله های موجود در پوسته جریان دارد.

چگونه نوع مبدل حرارتی را انتخاب کنیم؟

انتخاب بهترین مبدل حرارتی برای نیازهای شما به عوامل مختلفی از جمله نوع، اندازه، طراحی و عملکرد و همچنین خواص، سرعت جریان و دمای سیالات مربوطه بستگی دارد.

لینک های مفید:

مقاله های کاربردی: