آشنایی با انواع مبدل حرارتی و کاربرد آن در صنعت کشور

مبدل حرارتی همانطور که از نامش پیداست، ابزاری است که به وسیله آن حرارت بین دو یا چند سیال جابه‌جا می‌شود. مبدل‌ها بیشتر در فرآیندهای سرمایشی یا گرمایشی کاربرد داشته و به طور گسترده در صنایع تبرید، نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و تأسیسات مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع حضور این ابزار برای درست کار کردن وسایل نامبرده ضروری بوده و بدون آن اختلال ایجاد خواهد شد. مبدل حرارتی انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر را به روش‌های مختلفی انجام می‌دهد؛ به همین دلیل انواع مختلفی شامل مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای، لوله‌ای و هوا خنک، وجود دارند.

در این مطلب جهان صنعت قصد دارد با کمک گرفتن از داده‌های استخراج شده از وب‌سایت شرکت آرکا تجهیز صدر تولید کننده مبدل حرارتی به معرفی انواع این مبدل‌ها پرداخته و در مورد نحوه کار و کاربرد هر یک آنها توضیح دهد، پس با ما همراه باشید:

نحوه عملکرد مبدل‌های حرارتی

این وسیله گرما را از یک محیط جذب می‌کند و پس از اعمال تغییرات در گرمای جذب شده، آن را به یک محیط دیگر منتقل می‌کند. این نوع انتقال بیشتر در صنعت اتفاق می‌افتد و به طور کلی بدون آن بسیاری از فرآیندهای صنعتی انجام نخواهند شد. امروزه انواع مبدل حرارتی وجود دارد که انتخاب هر یک به برخی موارد مانند نوع سیال و ماهیت آن، دما، فشار و نرخ انتقال حرارت بستگی دارد. در ادامه به معرفی دقیق آن‌ها خواهیم پرداخت.

مبدل هوا خنک

یکی از انواع مبدل حرارتی است که از یک طرف سیال گرم درون لوله یا کانال‌ها را در امتداد سطوح فین‌دار حرکت داده و در طرف دیگر هوای محیط را به صورت سیال گاز، توسط یک فن از روی لوله‌ها عبور می‌دهد. در اثر این حرکت‌ها، دمای هوای عبوری از لوله‌ها بالا رفته و مجددا به محیط تخلیه بازمی‌گردد. این نوع بیشتر در کاربردهایی دیده می‌شود که در آن‌جا امکان استفاده از سیالات خنک‌کننده وجود نداشته باشد. برخی از نکات مهم در خرید مبدل حرارتی هواخنک عبارت‌اند از:

• توجه به محیط اطراف این مبدل بسیار مهم و ضروری است.

• تولید کننده مبدل حرارتی باید به انتخاب متریال و جنس لوله‌ها دقت ویژه داشته باشد و با توجه به مکانی که قرار است این وسیله مورد استفاده قرار بگیرد، آن را مهیا سازد.

مبدل حرارتی پوسته و لوله

این وسیله از تعداد بسیار زیادی لوله تشکیل شده است که سایز کوچکی دارند و به صورت مجموعه‌ای از تیوب باندل، درون پوسته‌ای استوانه‌ای قرار دارند. یکی از جریان‌های سرد یا گرم از طریق اتصالات لوله‌ها وارد مجموعه شده و سیال دیگر وارد پوسته می‌شود. سپس انتقال حرارت از طریق مکانیزم‌های کانوکشن و کانداکشن آغاز شده و عملیات انجام می‌گیرد. یکی از مزایای مهم مبدل‌ حرارتی پوسته–لوله، استفاده کاربردی برای نقاطی با دما و فشار بسیار بالاست. نکات مهم هنگام خرید این نوع مبدل حرارتی عبارت‌اند از:

• توجه به تولید کننده مبدل حرارتی امری بسیار مهم است؛ زیرا این وسیله بسیار حساس بوده و نیاز است در ساخت آن، کلیه استانداردها رعایت شده باشد.

• این دستگاه شیوه نگهداری به‌خصوصی دارد و هرچند وقت یکبار باید مورد بررسی و بازبینی قرار بگیرد. به دلیل شرایط نگهداری و تعمیر مبدل حرارتی به شیوه‌ای خاص، قبل از خرید، به این موضوعات توجه ویژه شود.

• این دستگاه نسبتا بزرگ است، پس باید قبل از خرید، اقدام به تعیین مکان آن کرد.

• توجه به جنس و کیفیت بالای محصول را فراموش نکنید؛ زیرا یکی از کاربردهای آن، تحمل دما و فشار و مدیریت آن است ک این امر کیفیت بالایی را می‌طلبد.

مبدل حرارتی صفحه‌ای

این مبدل از مجموعه‌ای صفحات استیل تشکیل شده که صفحه‌ها، به وسیله واشرهای لاستیکی مخصوص، کانال‌های آب‌بندی شده‌ای را تشکیل می‌دهند. از آن‌جایی الگوی خاصی بین صفحات وجود دارد، جریان در اعداد رینولدز بسیار پایین آمده و ضریب انتقال حرارت این مبدل، نسبت به سایر کانال‌ها افزایش پیدا می‌کند. با افزایش حرارت افت فشار صورت گرفته و در نهایت انتقال حرارت انجام می‌شود.

هنگام خرید این مبدل حراراتی توجه به برخی موارد مانند فضای لازم، جنس، نحوه نگهداری و تعمیر مبدل حرارتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. همچنین توجه به برخی هزینه‌های مربوطه مانند هزینه نصب، سرویس کردن و نگهداری از این وسیله بسیار ضروری است.

کاربردهای مبدل حرارتی

استفاده از مبدل حرارتی با افزایش جهانی قیمت سوخت افزایش یافته و به نوعی رقابت در دنیای امروز تبدیل شده است. این مبدل‌ها یکی از تجهیزات کلیدی جهت صرفه‌جویی در انرژی هستند که کارایی بسیار بالایی دارند و با استفاده از انرژی موجود، باعث کاهش مصرف سوخت در گرم‌کننده‌ها یا خنک‌کننده‌ها می‌شوند. برخی از کاربردهای آن عبارت‌اند از:

کاربرد مبدل‌های حرارتی لوله‌ای

این مبدل‌ها در کاربردهایی مناسب هستند که نرخ جریان سیال‌ها کم بوده و تغییرات دمایی بالایی وجود داشته باشد یا بلعکس انتقال حرارتی کم، برای نرخ جریان زیاد مورد نیاز باشد. گاهی برای ایجاد ظرفیت‌های بیشتر، چندین مبدل لوله‌ای را به صورت سری یا موازی به یکدیگر متصل کرده و به شکل عمودی نصب می‌کنند. این مبدل‌ها در صنایع غذایی و تهویه هوا کاربرد فراوان دارند.

کاربرد مبدل حرارتی پوسته-لوله

رایج‌ترین مزایای مبدل حرارتی پوسته–لوله، استفاده جهت سرمایش یا گرمایش گازها و مایعات است. به عبارتی دیگر طراحی انعطاف‌پذیر آن‌ها سبب شده که از این وسیله در دما و فشارهای مختلف و سیال‌های متفاوت استفاده شود. این مبدل‌ها بسیار پرکاربرد و پرطرفدار هستند؛ زیرا در فرآیندهایی که به گرمایش یا سرمایش حجم زیادی از مایعات نیاز است، مورد استفاده قرار گرفته و عملیات را انجام می‌دهند. برخی کاربرهای دیگر این نوع مبدل شامل استفاده در نیروگاه تولید برق، تبرید، تولید کاغذ، پتروشیمی، داروسازی، معادن و تولید اسید است.

کاربرد مبدل حرارتی صفحه‌ای

این مبدل طراحی‌های مختلف دارد که انتخاب یکی از آن‌ها با توجه به کارایی و مکانی که قرار است از آن استفاده شود، تعیین می‌شود. برخی از کاربردهای مبدل صفحه‌ای عبارت‌اند از:

• کاربرد در سیستم بازیابی حرارت، ایجاد ارتباط بین ساختمان و شبکه، همچنین استفاده در برخی صنایع مانند صنایع مواد غذایی

• استفاد‌ه به عنوان رابط حرارتی در برخی ابزارها مانند پمپ، چیلر و سیستم سرمایش یا گرمایش منطقه

• کاربرد در نیروگاه‌های تولید برق و پالایشگاه‌های نفتی

مزایای مبدل حرارتی

مبدل‌های حرارتی مزایای متفاوتی دارند که مهم‌ترین آن‌ها کم‌تر شدن استفاده از سوخت‌های دیگر و صرفه‌جویی در میزان هزینه است. در ادامه به صورت مجزا به بررسی مزایای هر یک از انوع مبدل‌ها خواهیم پرداخت.

مزایای مبدل حرارتی صفحه‌ای

مبدل‌های صفحه‌ای به عنوان اصلی‌ترین تجهیزات یک موتورخانه، نقش حیاتی در تأمین و انتقال آب گرم دارد. برخی از مزایای این مبدل حرارتی عبارت‌اند از:

• علاوه بر کاهش هزینه‌ها، به دلیل کم‌جا بودن، نصب و نگهداری آسان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• به دلیل قرارگیری مناسب واشرها در شیار و فرورفتگی‌ها، مقاومت زیادی ایجاد کرده که سبب می‌شود در برابر فشار بسیار مقاوم باشند.

• به دلیل وزن کم، حجم پایین سیال و سرعت بالای راه‌اندازی بسیار مورد توجه قرار دارند.

• مقرون‌به‌صرفه بودن این وسیله بدلیل طراحی خاص و تراکم بالای آن‌ها.

مزایای مبدل حراتی پوسته-لوله

انتقال حرارت در مبدل پوسته–لوله به صورت غیرمستقیم بوده و گذر مداوم سیالات از پوسته و لوله‌های به کار رفته در ساختار آن سبب تغییر دما خواهد شد. این مبدل از اجزای مختلفی مانند هدر جلویی، هدر پشتی، تیوب باندل و پوسته تشکیل شده است که برخی از مهم‌ترین مزایای آن‌ها عبارت‌‌اند از:

• مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت

• تنوع بسیار زیاد در جنس به کار رفته در قطعات آن‌ها براساس محیط

• تمیزکاری شیمیایی و مکانیکی بسیار آسان

• نشت‌یابی و عیب‌یابی آسان لوله‌ها

مزایای مبدل‌های هوا خنک

این نوع، از سیال هوا جهت خنک‌سازی استفاده می‌کند و این عملیات به دلیل پایین بودن ضریب انتقال حرارت هوا در مقایسه با آب، بسیار پرطرفدار است. مهم‌ترین مزایای استفاده از مبدل حرارتی هواخنک نسبت به مبدل آب خنک عبارت‌اند از:

• از آنجایی که هوا همیشه در دسترس است، پس امکان استفاده از این مبدل مخصوصا در مکان‌هایی که دسترسی به آب کم است، بهترین گزینه خواهد بود.

• برخی تجهیزات جانبی که در مبدل حرارتی آبی وجود دارد و ممکن است دچار آسیب یا خرابی شوند، در این نوع وجود ندارد.

• هوا رسوب‌گذار نیست و در صورت استفاده از این نوع مبدل نیازی نیست که به صورت دوره‌ای داخل لوله‌ها رسوب‌زدایی شود.

• استفاده از مبدل هواخنک برخلاف مبدل آبی، آب تولید نمی‌کند که بخواهد باعث آلودگی محیط زیست شود.

جمع‌بندی

مبدل‌های حرارتی در صنایع بسیار مهمی مانند صنایع نفت و گاز، خودروسازی، سیستم‌های برودتی و گرمایشی، تهویه و صنایع غذایی کاربرد فراوان دارند. این مبدل‌ها قادرند به شیوه‌های مختلف اقدام به انتقال حرارت میان سیالات مختلف کرده و شرایط مطلوب جهت عملکرد بهتر دستگاه‌ها را فراهم سازند. نمونه‌های فلزی مبدل‌های حرارتی بسیار پرکاربردتر هستند؛ زیرا از مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی یا آسیب‌های مکانیکی برخوردارند. این کاهنده‌های دمای سیالات، در نمونه و جنس‌های مختلف همراه با کاربری ساده و خاص ساخته و روانه بازار شده‌اند که انتخاب آن‌ها بسته به مکان مورد استفاده و سلیقه مشتری متفاوت خواهد بود. شما می‌توانید جهت بهره‌مندی از مشاوره شرکت‌های فعال در این حوزه با شرکت آرکا تجهیز صدر در تماس باشید. اطلاعات تماس این شرکت به شرح زیر در اختیار شما می‌باشد:

تلفن کارخانه: ۰۵۱۳۲۶۶۴۴۶۷

وب‌سایت: www.arkasadr.com

آدرس کارخانه: مشهد، بلوار شاهنامه ۸۰ – کوچه قصر، قطعه ۷ سمت راست

خواندنی