مبدل حرارتی (Heat Exchanger) وسیله ای است که در سیستم های انتقال حرارت مورد استفاده قرار می گیرد و امکان گرمایش و سرمایش بین دو سیال را فراهم می کند. مبدل حرارتی انرژی را از سیال های متحرک همانند آب، هوا و گاز ها به سیال دیگر انتقال می دهد. بخش مهمی از فناوری های مدرن گرمایشی و سرمایشی مدرن را مبدل حرارتی تشکیل می دهد. در فناوری گرمایش، از انتقال حرارت غیر مستقیم برای این کار استفاده می شود، زیرا جریان سیالات، عمدتاً هوا یا آب، توسط یک لایه رسانای حرارتی از هم جدا می شوند. در مجموع، مبدل حرارتی راندمان سیستم انتقال حرارت را افزایش می دهد و هزینه های گرمایش و سرمایش را کاهش می دهد.
این تجهیزات برای بسیاری از کاربرد ها منجمله در تبرید صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین می توان از آنها برای کاربرد هایی همچون تهویه مطبوع، گرمایش آب و سایر سیالات در صنایع مختلف استفاده کرد. مبدل های گرمایی تقریبا پر کاربرد ترین قطعه در فرآیند های شیمیایی نیز محسوب می شوند و می توان آن ها را در بیشتر واحد های صنعتی مشاهده کرد. وظیفه اصلی آن ها انتقال گرما از یک سیال به سیال دیگر است. این عملیات می تواند بین مایع–مایع، گاز–گاز و یا گاز–مایع صورت گیرد.
نحوه کارکرد مبدل گرمایی
با توجه به قوانین فیزیک، گرما همیشه از محیط های گرم به محیط های سرد جریان می یابد و حتی لازم نیست دو سیال با یکدیگر تماس مستقیم داشته باشند. در برخی از موارد گرمای باقی مانده از مدار گرمایش مجدداً به عنوان منبع گرمایشی مورد استفاده قرار می گیرد تا از هدر رفت انرژی جلوگیری به عمل آید. در اصطلاح فنی به این کار بازیابی انرژی می گویند. همان طور که گفته شد، نکته خاص در این مورد این است که سیالات با یک دیگر تماس پیدا نمی کنند و از اختلاط یا امتزاج دو سیال جلوگیری بعمل می آید.
طراحی مبدل های حرارتی
محاسبات جهت طراحی مبدل های حرارتی کاری طولانی و گاهی خسته کننده است. مثلاً طراحی یک مبدل گرمایی برای یک عملیات به خصوص نیاز به حدس و خطاهای زیادی دارد که با استفاده از آن ها و طبق استاندارد ها می توان اندازه های یک مبدل حرارتی مناسب را پیدا کرد. اما با استفاده از برنامه های رایانه ای، تمام این محاسبات توسط رایانه انجام می شود و کاربر برای طراحی، تنها باید شرایط عملیاتی و خواص ترمودینامیکی و فیزیکی سیالات حاضر در عملیات را وارد کند.
انواع مختلف مبدل های حرارتی
مبدل های حرارتی را می توان به دو نوع کلی طبقه بندی کرد، که عبارتند از:
-
تماس مستقیم
مبدلی که در آن دو سیال با هم تماس مستقیم دارند، اگر چه بعداً می توان آن ها را از یکدیگر جدا کرد. یکی از تجهیزاتی که این نوع تبادل را انجام می دهد برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور می باشد.
-
تماس غیر مستقیم
در این تجهیزات، تبادل از طریق تماس سیالات با سطحی که آن ها را از یک دیگر جدا می کند، انجام می شود. نمونه هایی از این موارد عبارتند از:
مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and Tube)
این نوع تجهیزات به طور گسترده ای در پالایشگاه ها و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. مبدل های حرارتی پوسته و لوله یا شل اند تیوب در سال های اخیر با مدل های جدید تر که اندازه کوچک تری دارند و نگهداری آنها آسان تراست، در بازار موجود می باشند. این مبدل ها شامل یک سری لوله هستند که در یک محفظه استوانه ای به نام پوسته قرار گرفته اند. سیالات در داخل لوله ها جریان دارند و توسط مجراها یا کانال ها هدایت می شوند.
مبدل حرارتی لوله ای شامل مبدل دو لوله ای و مبدل حلزونی
این نوع مبدل ها ساده ترین تجهیزات تبادل حرارتی می باشند و برای فرآیند های ساده تر استفاده می شوند. این مبدل از دو لوله متحد المرکز تشکیل شده است. یک سیال از طریق لوله داخلی و دیگری از طریق فضای ایجاد شده بین دو لوله در گردش می باشد. بنابراین حجم سیالی که قرار است سرد یا گرم شود معمولاً بسیار کم است و در تولیدات صنعتی از این تجهیزات کمتر استفاده می شود.
مبدل حرارتی صفحه ای (Plate Heat Exchanger)
این نوع تجهیزات به لطف تکنولوژی مورد استفاده ای که دارند، کاربرد های بیشتری در صنعت دارند. این امر به آن ها اجازه می دهد تا از مزایای متعددی مانند صرفه جویی در فضا، انرژی و کارایی در تبادل حرارت برخوردار شوند. در این مبدل ها، سیالات به طور جداگانه از طریق صفحات فولادی به گردش در می آیند و تبادل حرارت خود را از طریق سطح همین صفحات انجام می دهند.
انواع مختلفی از مبدل های حرارتی صفحه ای وجود دارد. در برخی از آنها صفحات را می توان به صورت جوشی، نیمه جوشی یا به سادگی از طریق واشر به یک دیگر متصل نمود. به دلیل راندمان بالا و حجم کم، هم در کاربرد های صنعتی و هم در فرآیند های ساده که نیاز به درجه بالایی از تمیزی و بهداشت دارند، مانند پاستوریزه کردن شیر و . . . از این نوع مبدل ها استفاده می شود.
مبدل های حرارتی صفحه ای به دلیل مزایای زیر در سیستم های تبرید صنعتی بسیار نقش مهمی دارند:
- وزن سبکی دارند.
- نصب آن ها آسان و راحت است.
- فضای بسیار کمتری نسبت به سایر مدل های پوسته و لوله اشغال می کنند.
- مقاومت بالایی در برابر فرآیندهای فشار بالا دارند.
- ارتعاش بسیار کمتری ارائه می دهند.
- دوام و مقاومت بالایی دارند.
- تعمیر و نگهداری آن ها کم هزینه و آسان تر است.
- تعداد صفحات و بالتبع ظرفیت حرارتی را می توان بر اساس نیازهای فرآیندی و هنگام بهره برداری افزایش یا کاهش داد.
توسعه مبدل های حرارتی صفحه ای
سه مرحله مهم در توسعه مبدل های حرارتی صفحه ای وجود دارد و هر کدام از آن ها باید در پروژه های تبرید صنعتی مورد توجه قرار گیرند. این یه سه مرحله عبارتند از: طراحی، نحوه ساخت و کاربرد.
- نحوه طراحی: ابعاد، تعداد صفحات مورد نیاز، نوع اتصالات و نوع مواد به کار رفته برای صفحات را در مرحله طراحی آن ها باید در نظر گرفت.
- ساخت: ساخت یک فرایند تخصصی است. مبدل ها بر اساس نوع سیال مورد استفاده برای تبادل حرارت ساخته می شوند.
- کاربرد: مهندس پروژه، باید الزامات کاربرد مبدل گرمایی را تعیین کند. در این خصوص باید با در نظر گرفتن متغیر هایی همانند افت فشار سیال، ابعاد، دما و آن دسته از خصوصیات فیزیکی یا شیمیایی سیالاتی که به مواد خاصی نیاز دارند، نوع کاربرد مبدل را تعیین کرد.
نقش مبدل حرارتی در سیستم تبرید
در سیستم های تبریدی، مبدل گرمایی همانند رادیاتور ماشین عمل می کند. به این صورت که آب گرما را از موتور جذب می کند و رادیاتور گرما را دفع می کند تا دوباره خنک شود و این فرآیند مرتب تکرار می شود. به همین ترتیب، مبدل حرارتی در همه فرآیند هایی که نیاز به خنک کردن سیالات مختلف باشد، مورد استفاده قرار می گیرند.
وجود مبدل ها برای افزایش راندمان فرآیند های کل سیستم ضروری است، زیرا بسته به شرایط فرآیندی و طراحی های ویژه در جهت ساخت و نصب، امکان افزایش کارایی و کیفیت فرآیند ها در چرخه تبرید را فراهم می کند. به یاد داشته باشید که در چرخه تبرید می تواند از مبدل حرارتی به عنوان کندانسور، اواپراتور، اکونومایزر و . . . استفاده کرد.
مواد مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی
اساسا مبدل های حرارتی از فلز ساخته می شوند. در حالی که تفاوت قابل توجهی در سرویس دهی، دوام و عملکرد آن ها وجود ندارد. مبدل های گرمایی ساخته شده از فولاد ضد زنگ یا استیل احتمال زنگ زدگی بسیار کم تری دارند از نظر الکتروشیمیایی مقاوم ترند و نیازی نیست به مقدار pH آب توجه داشته باشید. مس نیز اغلب به عنوان یک ماده ضد زنگ در ساخت مبدل ها استفاده می شود. در صورت استفاده از آلومینیوم در ساخت مبدل گرمایی، آب گرمایشی باید با دقت بیشتری کنترل شود زیرا آلومینیوم در مقایسه با مس راندمان کم تری دارد.
استفاده از مبدل ها در فرآیندهای گرمایشی
از مبدل حرراتی با انتقال حرارت غیر مستقیم در رادیاتورها استفاده می شود، زیرا جریان سیالات (یعنی آب در داخل و هوای در خارج) توسط یک دیواره رسانای حرارتی، از هم جدا می شوند. مبدل های گرمایی در خانه ها به عنوان مثال برای گرم کردن آب در پکیج ها و شوفاژها مورد استفاده قرار می گیرد.
استفاده از مبدل ها در فرآیندهای چگالشی
دیگ های گازی مدرن مجهز به فناوری متراکم سازی هستند. این دیگ ها در مقایسه با دیگ های بخار با دمای پایین، امکان صرفه جویی در انرژی بین 25 تا 30 درصد را فراهم می کنند. دیگ چگالشی با مبدل حرارتی از حد اکثر انرژی مصرفی برای فرآیند گرمایش استفاده می کند.
کاربرد های مختلف مبدل ها
مبدل های حرارتی کاربرد های گوناگونی در صنایع مختلف دارند، که عبارتند از:
- صنایع غذایی
- سیستم های تهویه مطبوع
- صنایع کاغذ سازی
- پالایشگاه و پتروشیمی
- نیروگاه های برق
- معادن
- صنایع شیمیایی
- صنعت نفت و گاز
- صنایع هیدرولیکی
- صنعت تبرید
مزایای مبدل حرارتی
از مهم ترین مزیت های مبدل های گرمایی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- راندمان بالا
- کاهش مصرف انرژی
- سیستمی کاملاً انعطاف پذیری
- نگهداری، سرویس و تعویض آسان
تعمیر و نگهداری مبدل های گرمایی
از آنجایی که مبدل حرارتی یکی از اجزای مهم سیستم گرمایشی محسوب می شود، به طور دقیق باید تعمیر و نگهداری سالانه آن انجام شود. در این صورت می توان عمر این تجهیزات را افزایش داد و در صورت عدم توجه به تعمیر و نگهداری از مبدل ها، از عمر آن ها کاسته می شود.
خرید مبدل حرارتی
مبدل های حرارتی دارای تنوع بسیاری هستند که می توان آن ها را بر اساس روش های مختلف طبقه بندی کرد. مبدل گرمایی باید بر اساس شرایط دمایی، نوع جریان، نوع سیالات و کاربرد های خاص انتخاب و خریداری شود. علاوه بر این، جنس و قیمت مبدل حرارتی نیز از عوامل تعیین کننده در انتخاب مبدل مناسب برای کاربرد های مخصوص هر پروژه است.
راهنمای خرید انواع مبدل حرارتی
در تهیه و خرید این تجهیزات باید به موارد زیر توجه کافی داشت تا بهترین مبدل را خریداری نمایید:
- نوع مبدل حرارتی
- کاربرد دستگاه
- نوع سیالات مورد استفاده و سرعت جریان آن ها
- دمای و فشار کاری
- سطح تبادل حرارتی
- توجه به کیفیت مبدل
- تعیین میزان ظرفیت حرارتی
- ابعاد و جنس مبدل
- ضخامت دیواره مبدل
- میزان افت فشار درون کویل یا صفحات حرارتی
- محاسبات مربوط به لوله های رفت و برگشت آب
- استاندارد های مورد استفاده در فرآیند ساخت
- فضای موجود برای نصب و راه اندازی مبدل
- توجه به میزان بودجه
- قیمت مناسب و گارانتی
فروش مبدل حرارتی
مبدل های گرمایی شرکت تهویه یکتا با استفاده از استاندارد های روز دنیا در فشار ها و ظرفیت های مختلف طراحی و ساخته شده اند. فروش این تجهیزات برای مصارف گوناگون، رشد چشمگیری به همراه داشته است. تولید انواع مبدل ها دلیل اصلی بر افزایش تقاضای این محصول بوده است. کارشناسان با تجربه شرکت تهویه یکتا با داشتن تجربه بالا در فروش مبدل های حرارتی می توانند مشاوره قبل از خرید به مشتریان عزیز ارائه دهند.
هنگام خرید این تجهیزات باید اطلاعات کافی در مورد فاز سیالات و فشار کاری پروژه و همچنین نحوه انتقال دمای دو سیال داشته باشید. اطلاعات مفید و دقیق در این زمینه می تواند در نحوه انتخاب و خرید، به خریداران کمک بسزایی نماید.
قیمت مبدل حرارتی
قیمت مبدل حرارتی را نمی توان به عنوان یک نرخ ثابت مشخص کرد، چرا که قیمت نهایی آن ها به عوامل مختلفی وابسته است. این عوامل عبارتند از:
- نوع و ساختار مبدل گرمایی
- جنس و تعداد لوله ها و صفحات
- نوع قرار گرفتن لوله ها در داخل پوسته
- فناوری گرمایشی مورد استفاده
- شرکت تولید کننده
- مواد استفاده شده در ساخت دستگاه
- تجهیزات و قطعات به کار برده شده
هر مبدل با توجه به ویژگی ها و شرایط کاری ویژه ای که دارد، می تواند دارای قیمت های مختلفی باشد. همراهان عزیز جهت دریافت مشاوره و خرید مبدل حرارتی می توانید با تیم متخصص تهویه یکتا در ارتباط باشید. متخصصان این مجموعه اطلاعات کافی در خصوص ساختار انواع مبدل ها و همچنین سایر ویژگی های این تجهیزات در اختیار شما قرار می دهند.
ارسال دیدگاه