مبدل حرارتی پوسته و لوله ، مبدل های حرارتی موتورخانه ، مبدل دما برای استخر

مبدل حرارتی پوسته و لوله تقریبا جزء پرکاربرد ترین نوع مبدل های دما است ولی به طور کلی انواع مبدل های حرارتی پر کاربرد ترین عضو در فرایند های شیمیایی اند این نوع مبدل ها بیشتر برای خنک کردن و یا گرم کردن سیال های با دمای پایین استفاده میشوند و امکان انتقال انرژی از دو یا چند سیال مختلف (مایع ↑↓ مایع ، مایع ↑↓ گاز ، گاز ↑↓ گاز) را دارند

همانطور که گفتیم این نوع مبدل ها بیشتر در صنایع شیمیایی مانند پالایشگاه ها ، صنایع ذوب فلز، صایع غذایی و دارویی، صنایع ساخت و تولید ، صنایع فرایندی، نیروگاه ها و … کاربرد های چشمگیری دارند.

کاربرد مبدل های حرارتی بیشتر در تبخیرکننده ها، خنک کن و گرم کن روغن، کندانسور، پیش گرم کن فن کویل، مولد بخار، برج خنک کن، رادیاتورها، دیگ بخار، اواپراتور، کوره ها و … است

در تولید مبدل های دما پوسته و لوله و … از برنامه های کامپیوتری خاص مانند( Aspen B-jac  و HTFS) استفاده میشود که محاسبات طولانی و خسته کننده را برای تواید کنندگان این نوع منابع ساده و آسان و سریع نموده ، این محاسبات همگی بر اساس استاندارد های ارائه شده در دروس و کتاب های مربوط به طراحی مبدل های حرارتی انجام میگیرد.

مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان ، نوع تماس ، ساختمان میکانیکی ، مکانیسم انتقال حرارت و… به دسته های مختلفی تقسیم میشوند. که در ادامه شما را با انواع دسته بندی ها آشنا میکنیم .

تقسیم بندی مبدل حرارتی بر اساس نوع تماس

 مبدل دما نوع Recuperative

اکثر مبدل های موجود در صنعت از نوع Recuperative هستند و انتقال حرارت بر اساس سطح ذکر شده انجام میشود، همانطور گه گفته شد مبدل های حرارتی از دو بخش گرم و سرد تشکیل شده اند که در مبدل های Recuperative این دو سطح گرم و سرد به وسیله یک جسم جامد ثابت از یک دیگر جدا میشوند.

مبدل دما نوع Regenerative

Regenerative مبدل هایی هستند که بشتر در مقیاس های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرند. برعکس مبدل های Recuperative این نوع مبدل ها در حرکت بوده و به صورت متناوب از سطح نام برده در معرض حرکت سیال گرم و سرد قرار میگرند.

مبدل نوع تماس مستقیم

مبدل های دما از نوع تماس مستقیم معمولا راندمان های بالایی دارند و این راندمان بالا به خاطر تماس مستقیم جریان های دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. هیچ دیواره ای میان این دو سیال نیست و سیال گرم و سرد به صورت مستقیم با یک دیگر در ارتباط اند. نمونه ای از این مبدل ها را میتوان  برج های خنک کن ، کولرهای آبی و گرم کن های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه های بخار نام برد.

تقسیم بندی مبدل های حرارتی بر اساس آرایش جریان

مبدل های دما از نوع جریان همسو

مبدل های حرارتی از نوع جریان غیر همسو

در این نوع مبدل های سیال گرم از یک سمت و جریان سیال گرم از سمت دیگر شروع به حرکت میکنند و به همین دلیل است که به آنها مبدل های حرارتی غیر همسو گفته میشود. در این مبدل ها برعکس مبدل های با جریان موازی امکان افزایش دمای سیال گرم نسبت به سیال گرم بیشتر است و از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل حرارتی با جریان همسو دارا میباشند. و این تفاوت انتقال حرارت این دو مبدل در شرایط یکسان به شدت اشکار است.

مبدل های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

این نوع مبدل ها بیشتر در رادیاتور های اتومبیل ها دیده میشوند و آرایش جریان دو سیال به صورت عمود بر هم است و بسته به نوع جریان مخلوط و غیر مخلوط نامیده میشود. از آنجایی که سیال های داخل لوله امکان حرکت عرضی را ندارند و به آنها مبدل های حرارتی غیر مخلوط میگویند.

سیال بیرونی برای لوله های بی پره مخلوط است چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و برای لوله های پره دار غیر مخلوط است زیرا وجود پره ها مانع از جریان آن در جهتی عمود بر جهت اصلی جریان می شود.

تقسیم بندی مبدل بر طبق مکانیزم انتقال گرما

این نوع مبدل ها در سه دسته ی جابجایی یک فاز در یک سمت ، جابجایی دو فاز در سمت دیگر و جابجایی دو فاز در هر دو سمت و جابجایی یک فاز در هر دو سمت تولید میشوند.

نوعی مبدل حرارتی که که آب تغذیه بویلر از میان آن عبور داده میشود و مایع به وسیله حرارت گازهای داغ خروجی گرم میشود اکونومایزر (Economizer) میگویند.

این نوع انتقال حرارت با دمای بالا تری به درون بویلر انتقال پیدا کرده و به انرژی کمتری برای تبخیر و گرمایش نیاز دارد که همه ی اینها منجر به افزایش راندمان میشود.

تقسیم بندی مبدل دما بر طبق ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل ها

نوعی دیگر از مبدل های حرارتی که انتقال حرارت آنها از طریق دیواره ها انجام میشود. این نوع مبدل ها بر اساس ساختمان میکانیکی لوله ها و صفحه های پرده دار شناخته میشوند. و به طور کلی نام توصیفی آنها از ساختار کلیشان انجام میشود.