مقدمه | مبدل حرارتی چیست؟
در این مقاله به طور کامل مبدل های حرارتی و انواع مبدل های حرارتی را معرفی می کنیم. اگر می خواهید بدانید مبدل حرارتی چیست؟ مبدل حرارتی چه کاربردهایی دارند؟ و … در این مقاله همراه ما باشید.
مبدل حرارتی چیست؟
مبدل حرارتی یک دستگاه فنی است که برای انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر استفاده می‌شود. در این دستگاه، یک ماده با دمای بالا به وسیله یک سیال دیگری که دمای کمتری دارد، سریعاً خنک شده و در نتیجه یک فرآیند انتقال حرارت اتفاق می‌افتد. این دستگاه در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت، گاز، آب و فاضلاب، خودروسازی، صنایع شیمیایی و … استفاده می‌شود. برای مثال در صنایع نفت و گاز از مبدل حرارتی برای خنک کردن گازهایی که در فرآیند استخراج نفت به دست می‌آید، استفاده می‌شود. همچنین در خودروها، مبدل حرارتی به عنوان یک رادیاتور استفاده می‌شود تا از گرمای تولید شده در موتور خودرو جلوگیری شود.
مبدل حرارتی وسیله‌ای است که برای انتقال حرارت بین دو سیال با دماهای متفاوت استفاده می‌شود. مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند، از جمله:
- صنعت نفت و گاز
- صنعت پتروشیمی
- صنعت تولید برق
- صنعت غذایی
- صنعت شیمیایی
- صنعت داروسازی
- صنعت گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع
انواع مبدل‌های حرارتی
مبدل‌های حرارتی بر اساس روش انتقال حرارت به سه دسته تقسیم می‌شوند:
-
مبدل‌های حرارتی رسانشی
در این نوع مبدل‌ها، انتقال حرارت از طریق رسانش انجام می‌شود. نمونه‌هایی از مبدل‌های حرارتی رسانشی عبارتند از:
- مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله
- مبدل‌های حرارتی پوسته و صفحه
- مبدل‌های حرارتی لوله در لوله
-
مبدل‌های حرارتی همرفتی
در این نوع مبدل‌ها، انتقال حرارت از طریق همرفت انجام می‌شود. نمونه‌هایی از مبدل‌های حرارتی همرفتی عبارتند از:
- برج‌های خنک‌کننده
- کندانسورها
- اَبَرگرم‌کن‌ها
-
مبدل‌های حرارتی تابشی
در این نوع مبدل‌ها، انتقال حرارت از طریق تابش انجام می‌شود. نمونه‌هایی از مبدل‌های حرارتی تابشی عبارتند از:
- کوره‌ها
- اجاق‌ها
- مشعل‌ها
نحوه عملکرد مبدل‌های حرارتی
نحوه عملکرد مبدل‌های حرارتی به نوع مبدل بستگی دارد. در مبدل‌های حرارتی رسانشی، دو سیال در دو طرف یک دیواره جامد قرار می‌گیرند. انتقال حرارت از طریق دیواره جامد بین دو سیال انجام می‌شود. در مبدل‌های حرارتی همرفتی، دو سیال در مجاورت یکدیگر قرار می‌گیرند. انتقال حرارت از طریق حرکت سیالات بین دو سیال انجام می‌شود. در مبدل‌های حرارتی تابشی، دو سیال در معرض تابش یکدیگر قرار می‌گیرند. انتقال حرارت از طریق تابش بین دو سیال انجام می‌شود.
کاربرد مبدل‌های حرارتی
مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. برخی از کاربردهای مبدل‌های حرارتی عبارتند از:
- گرمایش و سرمایش
- تبخیر و تقطیر
- کندانساسیون
- اکسیداسیون و احیا
- تصفیه و جداسازی
انواع مبدل حرارتی
مبدل حرارتی صفحه ای:
مبدل حرارتی صفحه ای از مجموعه‌ای از صفحات نازک و مشبک تشکیل شده است. این صفحات به صورت متناوب در دو مسیر قرار می‌گیرند و یک سیال در یک مسیر و سیال دیگر در مسیر دیگر جریان می‌یابد. انتقال حرارت بین دو سیال از طریق تماس مستقیم صفحات با یکدیگر انجام می‌شود.
مبدل حرارتی لوله ای:
مبدل حرارتی لوله ای از مجموعه‌ای از لوله‌های مسی یا فولادی تشکیل شده است. این لوله‌ها در یک محفظه قرار می‌گیرند و یک سیال در داخل لوله‌ها و سیال دیگر در اطراف لوله‌ها جریان می‌یابد. انتقال حرارت بین دو سیال از طریق سطح تماس لوله‌ها با محیط اطراف انجام می‌شود.
مبدل حرارتی پوسته و لوله:
مبدل حرارتی پوسته و لوله شبیه به مبدل حرارتی لوله ای است، اما در این نوع مبدل، لوله‌ها در داخل یک محفظه پوسته‌ای شکل قرار می‌گیرند. سیال سرد در داخل محفظه پوسته‌ای جریان می‌یابد و سیال گرم در داخل لوله‌ها جریان می‌یابد.
مبدل حرارتی مارپیچی:
مبدل حرارتی مارپیچی از دو لوله مارپیچی شکل تشکیل شده است که یک سیال در داخل لوله‌ها و سیال دیگر در اطراف لوله‌ها جریان می‌یابد. انتقال حرارت بین دو سیال از طریق سطح تماس لوله‌ها با یکدیگر انجام می‌شود.