انواع مبدل حرارتی

ما در این مقاله می خواهیم 4 نوع از انواع مبدل های حرارتی را معرفی و ساختار و طرز کار آنها را نسبت به هم مقایسه کنیم و به بررسی مزایا و معایب هر کدام بپردازیم.

معرفی 4 نوع از انواع مبدل های حرارتی و مقایسه و بررسی مزایا و معایب آنها

انواع مبدل های حرارتی از نظر فشار کاری به دو دسته کم فشار و پر فشار و از نظر ساختار به انواع زیر تقسیم می شوند :

1 . مبدل های لوله ای 

2 . مبدل های پوسته و لوله (شل اند تیوب) 

3 . مبدل های هوا خنک یا همان فن دار (درای کولر)

4 . مبدل های صفحه ای

به جز این 4 نوع ، مبدل های خاص دیگری نیز وجود دارند که کاربرد آنها بسیار کم و مربوط به کاربردهای خاص می شود و تمرکز ما در این متن بیشتر روی شناخت و مقایسه انواع لوله ای ، شل اند تیوب ، هوا خنک و صفحه ای به علت کاربرد گسترده آنها در تمامی صنایع است که در ادامه ساختار ، مزایا و معایب هر کدام را تشریح کرده ایم.

مبدل های حرارتی

1 . مبدل حرارتی لوله ای (یا همان دو لوله ای)

در این نوع ، یک لوله با قطر کوچک درون لوله ای دیگر با قطر بزرگتر و به صورت هم مرکز قرار می گیرد و انتقال حرارت از طریق جداره لوله کوچک تر بین دو سیال انجام می شود. این نوع در مقایسه با سایر مبدل ها ، ساده ترین نوع مبدل است که بزرگترین عیب آن ، توان انتقال حرارت کمتر نسبت به سایر مبدل ها به خاطر سطح تبادل حرارتی کم آن است. از این نوع بیشتر برای تبادل حرارت بین سیالات گازی شکل استفاده می شود. همچنین زمانی که فشار یکی از دو سیال یا هر دو بالا باشد می توان از این نوع استفاده نمود.

مزایا و برتری های مبدل دو لوله ای عبارت است از :

طراحی ساده

هزینه ساخت کم

کنترل ساده جریان

پاک سازی آسان

کاربرد در فشارهای بالا

نکته : یکی از مهمترین معایب این نوع از مبدل ها این است که سطح انتقال حرارت کمی داشته و فقط برای مبدل های کوچک و با ظرفیت کم مناسب است که در شکل زیر نمونه ای از آن نشان داده شده است.

مبدل حرارتی دو لوله ای

مطالعه بیشتر درباره طرز کار و مزایا و معایب نوع دو لوله ای در این مقاله ⇐ مبدل دو لوله ای

2 . مبدل های حرارتی پوسته و لوله (شل اند تیوب) و مقایسه انواع آن

مبدل حرارتی پوسته و لوله (یا همان شل اند تیوب – Shell and Tube) از تعدادی لوله و یک پوسته بزرگ که لوله ها را احاطه می کند، تشکیل شده است. از درون لوله ها معمولا یک سیال مایع با دمای کم و اطراف لوله ها یک سیال گازی شکل با دمای بالا جریان می یابد (البته حالت و نوع سیال در کاربردهای متفاوت مختلف است) که تبادل حرارتی زیادی به علت وجود تعداد زیادی لوله صورت می گیرد و به خاطر مزایا و برتری های زیادی که دارد (برای مثال قابلیت تحمل دماها و فشارهای زیاد) و نیز معایب و مشکلات کمی که دارد ، آن را به پر کاربردترین مبدل (در مقایسه با سایر مبدل ها) در صنعت تبدیل کرده است. جنس لوله ها معمولا از مس و در برخی موارد با توجه به نوع کاربری می تواند از برنج ، آلومینیوم ، استیل ، نیکل و غیره باشد. در شکل زیر اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله از جمله تیوب شیت ، بافل و … نشان داده شده اند.

مبدل حرارتی پوسته و لوله

انواع مبدل حرارتی

وظیفه تیوب شیت ها، مهار و آبندی لوله ها نسبت به هم و نیز نسبت به پوسته است. پوسته یک ورودی و یک خروجی برای سیال دارد و ورود و خروج سیال دیگر به لوله ها توسط تیوب شیت انجام می شود. بافل ها نیز صفحاتی هستند که جهت جریان سیال درون پوسته (جریان سیال اطراف لوله ها) را به صورت تناوبی تغییر داده و با ایجاد جریانی مغشوش در سیال، نرخ انتقال حرارت را به شدت افزایش می دهند. بافل ها (Baffle) در واقع تیغه هایی هستند که درون پوسته جاسازی شده اند و باعث می شوند که سیال اطراف لوله ها مسیر پر پیچ و خم تری را طی کرده و انتقال حرارت بیشتری صورت بگیرد.

انواع مبدل حرارتی پوسته و لوله خود از لحاظ ساختار و نوع طراحی به چند دسته تقسیم بندی می شود.

انواع مبدل های حرارتی پوسته و لوله عبارتند از :

2 . 1 . نوع U شکل

همانطور که مشاهده می کنید لوله ها به صورت U خمکاری شده اند و فقط در یک سمت آن از تیوب شیت استفاده شده است. یکی از دو سیال موجود وارد لوله ها و یکی هم وارد پوسته می شود و حرارت از جداره لوله ها بین دو سیال تبادل می شود. در این طرح به خاطر U شکل بودن لوله ها ، امکان تمیز کردن لوله ها به صورت مکانیکی وجود ندارد ولی مزیت آن این است که تنها از یک تیوب شیت در مبدل استفاده شده است. همانطور که مشاهده می کنید، سیال ورودی به لوله ها پس از رسیدن به انتهای مسیر، با خمی 180 درجه ای مواجه شده و دوباره از همان سمتی که وارد شده، خارج می گردد و در اصطلاح به این حرکت رفت و برگشتی سیال، طرح دو پاس گفته می شود.

مبدل حرارتی پوسته و لوله U شکل

2 . 2 . نوع مستقیم یک پاس

منظور از یک پاس این است که سیال از یک سمت وارد لوله ها شده و مستقیم از سمت دیگر خارج می شود. در این طرح چون که دسته لوله ها یا همان تیوب ها دارای خم نیست، امکان تمیز کردن لوله ها به صورت فیزیکی وجود دارد. همانطور که مشاهده می کنید، در این طرح از دو تیوب شیت استفاده شده است.

مبدل حرارتی پوسته و لوله نوع مستقیم یک پاس

2 . 3 . نوع مستقیم دو پاس

منظور از دو پاس این است که سیال از یک سمت وارد لوله ها شده و بعد از یک حرکت رفت و 180 درجه چرخش مجددا وارد دسته ای از لوله های دیگر شده و از همان سمت ورودی، خارج می شود. این طرح ترکیبی از دو طرح بالایی است و سیال درون لوله ها هم دو پاس را طی کرده و هم اینکه لوله ها خم کاری نشده اند و بنابرین امکان تمیز کردن فیزیکی آنها وجود دارد و در عین حال از دو تیوب شیت در مجموعه استفاده شده است.

مبدل حرارتی پوسته و لوله نوع مستقیم دو پاس

مطالعه بیشتر درباره ویژگی ها ، طرز کار و مزایا و معایب نوع پوسته و لوله در این مقاله ⇐ مبدل پوسته و لوله

3 . نوع صفحه ای (پلیتی)

مبدل حرارتی صفحه ای یا همان پلیتی از تعداد زیادی صفحه فلزی که با فاصله اندکی کنار یکدیگر قرار می گیرند و با الگوی یکی در میان نسبت به هم آب بندی می شوند، تشکیل می شود. یک سیال به عنوان سیال دما بالا و یک سیال هم به عنوان سیال دما پایین وارد آن شده و از طریق سطح فلزی این صفحات با یکدیگر تبادل گرمایی انجام می دهند. این صفحات سطح انتقال حرارت زیادی ایجاد می کنند و به همین دلیل ابعاد این نوع از مبدل ها کوچک (فشرده) است. یکی از معایب این مبدل ها در مقایسه با انواع مبدل شل اند تیوب (پوسته و لوله) این است که فشار کمتری را تحمل می کنند و برای کاربردهای فشار بالا معمولا از نوع پلیتی استفاده نمی شود. یکی از مهمترین مزایا و برتری های نوع صفحه ای در مقایسه با نوع پوسته و لوله این است که در ظرفیت یکسان ، ابعاد کوچکتری دارد زیرا در کنار هم قرار گرفتن صفحات باعث افزایش سطح انتقال حرارت می شود.

اجزای مبدل حرارتی صفحه ای در شکل زیر نشان داده شده که همانطور که گفته شد، سیال دما بالا و دما پایین با الگوی یکی در میان بین صفحات حرکت کرده و حرارت از جداره این صفحات بین دو سیال منتقل می شود.

مبدل حرارتی پلیتی

4 . انواع مبدل های هوا خنک یا همان فن دار (درای کولر)

انواع مبدل های حرارتی هوا خنک که به آنها فن دار یا درای کولر نیز گفته می شود از یک یا تعدادی کویل (لوله های متعدد رفت و برگشتی با پره هایی در اطراف آن) و یک یا تعدادی فن تشکیل شده اند (همانند رادیاتور اتومبیل) که سیال با درجه حرارت بالا از داخل کویل عبور می کند و در اثر وزش هوا توسط فن ها از سطح بیرونی کویل و در نتیجه برخورد ذرات هوا با سطح داغ لوله ها و پره های کویل، حرارت اضافی از سیال با درجه حرارت بالا گرفته می شود. مبدل های هوا خنک خود به انواع عمودی، افقی و V شکل تقسیم می شوند.

مبدل های هوا خنک

مطالعه بیشتر درباره نوع هوا خنک (درای کولر) در این مقاله ⇐ درای کولر

بیشترین کاربرد آنها :

1 . پالایشگاه نفت و گاز و صنایع پتروشیمی

2 . نیروگاه تولید برق

3 . صنایع تولیدی

4 . صنعت مواد غذایی

5 . داروسازی

6 . صنعت ذوب

7 . صنایع شیمیایی

8 . و نیز انواع سیستم های تهویه مطبوع و تجهیزات آن مانند موتورخانه (دیگ و چیلر) و به عنوان اواپراتور ، کندانسور ، برج خنک کننده و …

طراحی ، تولید و فروش انواع مبدل های حرارتی

نکته اینکه در حال حاضر ما دستگاه کندانسور ، اواپراتور و مبدل حرارتی طراحی و تولید نمی کنیم و هیچ نوعی از این 4 نوع (نه نوع پوسته و لوله ، نه صفحه ای ، نه دو لوله ای و نه هوا خنک) در سبد محصولات ما قرار ندارد. لطفا در این خصوص با مهندسان ما تماس نگیرید. این مقاله صرفا مقاله ای آموزشی برای بررسی طرز کار 4 نوع از انواع مبدل های حرارتی و مقایسه مزایا و معایب آنها است. ما در حال حاضر فقط تولید کننده انواع چیلر (برای مصارف تهویه مطبوع و نیز خنک کاری ماشین آلات و فرآیندهای صنعتی) ، هواساز ، روفتاپ پکیج ، دستگاه زنت و ایرواشر هستیم و لطفا فقط در این خصوص با مهندسان ما تماس بگیرید.

مطالعه بیشتر ⇐ انواع کندانسور

بررسی طرز کار و ساختار برج های خنک کننده در این مقاله ⇐ برج خنک کننده

آشنایی بیشتر با انواع سیستم های تهویه مطبوع در این مقاله ⇐ انواع سیستم های تهویه مطبوع

به این متن چند ستاره میدین؟ (ستاره سمت چپ بیشترین امتیاز رو داره. بدون نیاز به ثبت نام در سایت می تونید امتیاز بدید)
[کل: 28 میانگین: 4]
اشتراک گذاری :

2 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

سه + 17 =

keyboard_arrow_up
مشاوره و استعلام قیمت