مبدل های حرارتی دستگاه هایی هستند كه فرايند تبادل حرارت را بین دو سيال كه در دماهاي مختلفي قرار دارند، انجام مي دهند. مبدل های حرارتی در محدوده وسيعي از كاربردهايی نظير توليد برق، منابع فرايندي، شيميايي، غذايي، الكترونيك، تهويه، تبريد و هر جا كه با انتقال حرارت سروكار داريم استفاده مي شوند.
خصوصیات و ساختار مبدل های حرارتی
مبدل های حرارتی با توجه به نوع نيازي كه وجود دارد مي توانند به عنوان كولر ، هيتر ، كندانسور و يا تبخير كننده استفاده شوند.
مبدل های حرارتی بر اساس شكل به چند دسته تقسيم مي شوند :
Shell and Tube Heat Exchangers
Double Tube Heat Exchangers
Coil Heat Exchangers
Irrigation Coolers
Plate Heat Exchangers
Air Fine Coolers
مبدل های حرارتی نوع اول Shell and Tube heat exchangers در صنعت مورد استفاده بيشتري دارند و به دو صورت افقي و عمودي تقسيم مي گردند. شكل افقي آن رواج بيشتري نسبت به نوع عمودي دارد، اگر چه فضا و مكان بيشتري را اشغال مي كند.
جهت محاسبات تبادل حرارت در انواع مبدلهاي حرارتي از Heat Flux استفاده مي شود و آن عبارت است از حرارت جدا شده از سيال بوسيله آب خنك كننده در واحد سطح بر واحد زمان مي باشد.
همچنين ضريب انتقال حرارت كه در واقع نمويی از بازدهي حرارتي مي باشد در مبدل های حرارتی محاسبه مي گردد و يكي از واحدهاي آن (kcal.m².hr.°c) مي باشد كه مطابق فرمول ذيل محاسبه مي شود.
Heat Flux
Q =( Δt . C . P *١٠³) /A
Q = شار حرارتي (kal /m².hr)
Δt = اختلاف درجه حرارت آب ورودي و خروجي (°C )
R = سرعت سيال ( m³/hr)
C = گرماي ويژه آب در فشار ثابت (kcal / kg .°C)
A = سطح تبادل حرارت (m²)
زماني كه شار حرارتي از حد محاسبه شده بيشتر گردد امكان تشكيل رسوب و يا مساله خوردگی در مبدل حرارت بيشتر مي گردد.
Overall heat transfer coefficient
U = ١ )) /١/α١ ) + r١ +( L/λ ) + ( ١/α٢) + r٢ )
U = Overall heat transfer coefficient (kcal.m². hr.°C)
α١ = Process side ضريب انتقال حررات از لايه فيلم آرام در (kcal.m². hr.°C)
α٢ = Cooling Water side ضريب انتقال حرارت ازلايه فيلم آرام در (kcal.m².hr.°C)
λ = هدايت حرارتي مواد داخل لوله (kcal.m².hr.°C)
L = ضخامت ديواره لوله (m)
r١ = Process side در Fouling ضريب (m².hr.°C/kcal)
r٢ = Cooling Water side در Fouling ضريب (m².hr.°C/kcal)
زماني كه Overall heat transfer coefficient از مقدار محاسبه شده كمتر شود امكان تشكيل Scale و يا مسئله خوردگی در مبدل حرارتی بيشتر مي گردد.
مبدل حرارتی در سیستم های بخار
در اکثر سیستم های بخار از مبدل های حرارتی استفاده می شود. برای تولید آبگرم مصرفی و آب گرم کنندۀ مورد استفاده در سیستم های گرمایش از مبدل های حرارتی بخار به آب (که گاهی اوقات کنورتور یا مخزن ذخیرۀ با کویل گرمایش با بخار نیز نامیده می شوند) استفاده می گردد. این مبدل ها از نوع صفحه ای یا پوسته لوله ای هستند که در آنها بخار از درون پوسته و آب از درون لوله ها عبور می کند. گاهی اوقات از کولرهای کندانسیت (آب به آب) برای مادون سرمایش کندانسیت و احیاء انرژی حرارتی استفاده می شود.
برای تامین بخار مورد نیاز فرایندها در سیستم های گرمایش با بخار از مبدل های حرارتی آب به بخار (مولد بخار) استفاده می شود. این مبدل ها عموما دارای یک دسته لولۀ U شکل هستند (که آب از درون آنها عبور می کند) که در درون یک تانک یا مخزن تحت فشار نصب می شوند.
تمام مبدل های حرارتی باید بر اساس مقررات دیگ ها و منابع تحت فشار انجمن ASME ساخته شوند. در بسیاری از مقررات لازم است در مبدل های پوسته و لوله بین بخار و آب آشامیدنی دو جداره باشد.
منبع : (شركت ره آوران فنون پتروشيمی – مهندس پيام معتمد)
مطالعه بیشتر ⇓
انواع خوردگی در برج های خنک کننده