انواع مبدلهای حرارتی
مبدلهای حرارتی تجهیزاتی هستند که برای انتقال حرارت بین دو یا چند
سیال استفاده می‌شوند، بدون اینکه این سیالات با هم ترکیب شوند.
این تجهیزات نقش بسیار مهمی در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز،
پتروشیمی، نیروگاه‌ها، تهویه مطبوع و بسیاری از صنایع دیگر دارند.
انواع مختلفی ازانواع مبدلهای حرارتی وجود دارد که هر کدام برای کاربرد
های خاصی طراحی شده‌اند. در ادامه به بررسی انواع مبدلهای
حرارتی می‌پردازیم.
مبدلهای حرارتی لوله‌ای
این نوع مبدل یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع مبدلهای حرارتی
است. مبدلهای حرارتی لوله‌ای از یک پوسته مجموعه‌ای از لوله‌ها
تشکیل شده‌اند که سیال‌های گرم و سرد در آنها جریان دارند. سیال
اول در داخل لوله‌ها و سیال دوم در اطراف لوله‌ها و در داخل پوسته
جریان پیدا می‌کند. انتقال حرارت از طریق دیواره لوله‌ها صورت می‌گیرد.
مزایای این نوع مبدل‌ها عبارت‌اند از:
کاربرد گسترده: از این نوع مبدل در صنایع مختلفی از جمله پالایشگاه
ها، صنایع شیمیایی و تهویه مطبوع استفاده می‌شود.
مقاومت در برابر فشار و دما: این نوع مبدل‌ها به دلیل ساختار قوی
خود می‌توانند فشارها و دماهای بالایی را تحمل کنند.
قابلیت نگهداری: امکان جدا کردن بخش‌های مختلف و تمیز کردن
آنها به راحتی وجود دارد.
معایب این نوع مبدل شامل نیاز به فضای زیاد و احتمال ایجاد
رسوب در لوله‌ها می‌باشد.
مبدلهای حرارتی صفحه‌ای
مبدلهای حرارتی صفحه‌ای از مجموعه‌ای از صفحات فلزی موازی
تشکیل شده‌اند که بین آنها سیال‌ها جریان دارند. صفحات به گونه‌ای
طراحی شده‌اند که جریان سیال‌ها به صورت متناوب و در جهت
مخالف هم باشد که این امر باعث افزایش کارایی انتقال حرارت می‌شود.
مزایای این مبدل‌ها شامل:
سطح انتقال حرارت بالا: به دلیل داشتن سطح انتقال حرارت بزرگ
در مقایسه با حجم، این مبدل‌ها از بازده بالایی برخوردارند.
ابعاد کوچک: این نوع مبدل‌ها در مقایسه با مبدلهای لوله‌ای فضای
کمتری اشغال می‌کنند.
نصب و نگهداری آسان: این مبدل‌ها به راحتی نصب می‌شوند و در
صورت نیاز به تعمیر، صفحات به راحتی قابل جدا شدن هستند.
معایب این نوع مبدل‌ها عبارت‌اند از:
محدودیت در فشار و دما: این نوع مبدل‌ها معمولاً نمی‌توانند فشارها
و دماهای بسیار بالا را تحمل کنند.
احتمال رسوب‌گذاری: اگر سیال‌ها دارای ناخالصی باشند، احتمال
رسوب‌گذاری در صفحات وجود دارد.
مبدلهای حرارتی هوایی
این نوع مبدل‌ها برای خنک کردن سیالات از هوای محیط استفاده
می‌کنند. در این مبدل‌ها سیال گرم از طریق لوله‌ها عبور می‌کند
و فن‌هایی با عبور دادن هوا از روی لوله‌ها باعث خنک شدن سیال
می‌شوند. این نوع مبدل‌ها به ویژه در صنایعی که دسترسی به آب
محدود است، کاربرد دارند.
مزایا:
صرفه‌جویی در مصرف آب: چون این مبدل‌ها از هوا به عنوان سیال
خنک‌کننده استفاده می‌کنند، نیاز به آب ندارند.
مقاومت در برابر خوردگی: به دلیل عدم استفاده از آب، این مبدل
ها در معرض خوردگی کمتری قرار دارند.
معایب:
کارایی پایین‌تر در مناطق گرم: در مناطقی که دمای محیط بالاست
، کارایی این مبدل‌ها کاهش می‌یابد
نیاز به فضای بیشتر: این مبدل‌ها به دلیل نیاز به فن‌های بزرگ و
جریان هوا، فضای بیشتری اشغال می‌کنن.
مبدلهای حرارتی جریان متقابل
در این نوع مبدل، سیال‌های گرم و سرد در جهت‌های مخالف
یکدیگر حرکت می‌کنند. این طراحی باعث می‌شود که اختلاف
دمای بین سیال‌ها در طول مبدل حداقل باشد و در نتیجه انتقال
حرارت بیشتری انجام شود.
مزایا:
کارایی بالا: طراحی جریان متقابل باعث افزایش بازده انتقال
حرارت می‌شود
بهبود در اختلاف دما: این نوع مبدل‌ها می‌توانند اختلاف دمای
بسیار کمی بین سیالات داشته باشند.
معایب:
پیچیدگی ساختاری: ساخت این نوع مبدل‌ها ممکن است پیچیده
و گران‌تر باشد
مبدلهای حرارتی جریان موازی
در این نوع مبدل‌ها، سیال‌های گرم و سرد به صورت موازی و در
یک جهت جریان دارند. این نوع طراحی معمولاً کارایی کمتری
نسبت به مبدلهای جریان متقابل دارد، زیرا در ابتدا اختلاف دما
بالا است اما در طول مبدل کاهش می‌یابد.
مزایا:
انواع مبدلهای حرارتی
سادگی طراحی: طراحی این مبدل‌ها ساده و ساخت آنها نسبتاً
ارزان است
کاربرد در سیستم‌های کم‌هزینه: این مبدل‌ها بیشتر در سیستم
هایی استفاده می‌شوند که هزینه پایین مهم است.
معایب:
کارایی کمتر: به دلیل طراحی موازی، کارایی انتقال حرارت کمتر از
مبدلهای جریان متقابل است
مبدلهای حرارتی دو لوله‌ای
این مبدل‌ها از دو لوله هم‌محور تشکیل شده‌اند. سیال گرم در یک
لوله و سیال سرد در لوله دیگر جریان دارد. این نوع مبدل بیشتر
برای انتقال حرارت در حجم‌های کم و فشارهای پایین استفاده
می‌شود.
مزایا:
طراحی ساده: این مبدل‌ها بسیار ساده و ارزان هستند
قابلیت نگهداری آسان: به دلیل سادگی طراحی، نگهداری و
تعمیر این مبدل‌ها آسان است.
معایب
کارایی پایین: به دلیل سطح انتقال حرارت کمتر، کارایی این
مبدل‌ها نسبت به سایر انواع مبدل‌ها کمتر است
نتیجه‌گیری:
مبدلهای حرارتی نقش بسیار مهمی در بهینه‌سازی مصرف
انرژی و کنترل دما در سیستم‌های مختلف دارند. انتخاب نوع
مناسب مبدل حرارتی به عوامل مختلفی مانند نوع سیال،دما،
فشار و فضای موجود بستگی دارد. از این رو، شناخت دقیق از
انواع مبدلهای حرارتی و ویژگی‌های آنها می‌تواند به بهبود کارایی
و کاهش هزینه‌ها در صنایع مختلف کمک کند.
انواع مبدلهای حرارتی
