عملکرد مبدل حرارتی دو لولهای
مبدلهای حرارتی دو لولهای یکی از سادهترین انواع مبدلهای حرارتی
هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف برای انتقال حرارت بین دو
سیال استفاده میشوند. طراحی این مبدلها شامل دو لوله متحدالمرکز
است که یکی داخل دیگری قرار گرفته است. در این نوع مبدل، یک سیال
در لوله داخلی و سیال دیگر در فضای حلقوی بین دو لوله جریان پیدا
میکند. مبدلهای دو لولهای به دلیل ساختار ساده و امکان کاربرد در
شرایط مختلف، به عنوان یک راهکار اقتصادی و کارآمد شناخته میشوند.
اجزای مبدل حرارتی دو لولهای
عملکرد مبدل حرارتی لولهای
این نوع مبدل حرارتی دارای دو بخش اصلی است:
لوله داخلی: لولهای است که سیال اولیه از درون آن عبور میکند
فضای حلقوی فضای بین لوله داخلی و لوله خارجی که سیال دوم در آن
جریان دارد
نحوه عملکرد
عملکرد مبدلهای حرارتی دو لولهای بر پایه انتقال حرارت بین دو سیال گرم
و سرد از طریق دیواره فلزی لولهها است. این انتقال حرارت میتواند به دو
روش انجام شود:
جریان موازی در این حالت، هر دو سیال در یک جهت جریان دارند. سیال گرم
و سرد از یک سمت وارد مبدل میشوند و در همان جهت حرکت میکنند. در
این روش، اگرچه انتقال حرارت در ابتدا با نرخ بالاتری صورت میگیرد، اما با
گذشت زمان و کاهش تفاوت دمایی بین سیالها، نرخ انتقال حرارتعملکرد مبدل حرارتی
دو لولهای کاهش
مییابد.
جریان مخالف در این روش، سیالها در جهتهای مخالف حرکت میکنند؛
به این معنا که سیال گرم از یک طرف و سیال سرد از طرف دیگر وارد مبدل
میشوند. این روش به دلیل ایجاد اختلاف دمایی بیشتر بین دو سیال در
سراسر طول مبدل، بهرهوری بهتری در انتقال حرارت دارد. جریان مخالف به
طور معمول بیشترین کارایی را برای انتقال حرارت درعملکرد مبدل حرارتی دو لولهای فراهم
میکند.
مزایا و معایب
مزایا
طراحی ساده و کمهزینه: به دلیل ساختار ساده و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده،
این نوع مبدلها هزینه تولید و نگهداری کمتری نسبت به انواع پیچیدهتر مانند
مبدلهای حرارتی پوسته و لوله یا صفحهای دارند.
قابلیت استفاده در فشارهای بالا: مبدلهای دو لولهای به دلیل طراحی خاصشان،
برای کاربردهایی که نیاز به تحمل فشار بالا دارند، مناسب هستند.
انعطافپذیری در طراحی: امکان تغییر طول و قطر لولهها برای تنظیم میزان انتقال
حرارت وجود دارد، که این امر آنها را برای کاربردهای مختلف قابلاستفاده میسازد.
معایب
مساحت کم سطح تبادل حرارتی: به دلیل مساحت سطح تبادل حرارتی محدود،
این نوع مبدلها برای کاربردهایی که نیاز به انتقال حرارت زیاد دارند، مناسب نیستند.
عدم کارایی در ابعاد بزرگ: برای سیستمهای بزرگ با نیاز به انتقال حرارت بیشتر،
این نوع مبدلها کارایی لازم را ندارند و نیاز به استفاده از مبدلهای پیچیدهتر وجود
دارد.
کاربردها
مبدلهای حرارتی دو لولهای در صنایعی که نیاز به انتقال حرارت ساده و در مقیاس
کوچک تا متوسط دارند، کاربرد فراوانی دارند. از جمله کاربردهای رایج این مبدلها
میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
صنایع شیمیایی: برای انتقال حرارت بین سیالات شیمیایی با شرایط دمایی و
فشاری مختلف
صنایع نفت و گاز: در بخشهای مختلف پالایشگاهها و واحدهای فرآوری نفت و گاز
برای خنکسازی یا گرمکردن سیالات
صنایع غذایی و داروسازی: به دلیل امکان کنترل دقیق دما و جریان، در فرآیندهای
تولید مواد غذایی و دارویی به کار میروند
سیستمهای گرمایشی و سرمایشی: در سیستمهای گرمایش مرکزی و تهویه
مطبوع، برای تبادل حرارت بین آب گرم و سرد مورد استفاده قرار میگیرند.
نتیجهگیری
مبدلهای حرارتی دو لولهای با توجه به سادگی طراحی و قابلیت استفاده در شرایط
متنوع، به عنوان یک گزینه اقتصادی و کارآمد در صنایع مختلف مطرح هستند. اگرچه
این مبدلها نسبت به انواع پیچیدهتر سطح انتقال حرارت کمتری دارند، اما در کاربردهایی
که نیاز به انتقال حرارت کم یا متوسط است، عملکرد قابل قبولی ارائه میدهند. انتخاب
جریان موازی یا مخالف نیز به نوع فرآیند و نیازهای خاص هر کاربرد بستگی دارد.
