مبدل حرارتی یا مبدل گرمایی که به آن هیت اکسچنجر نیز گفته می‌شود، دستگاهی برای انتقال حرارت میان دو سیال متفاوت است. در این مقاله قصد داریم به‌صورت جامع به بررسی این محصول بپردازیم و انواع آن را معرفی نماییم. تا انتها با ما همراه باشید.
مبدل حرارتی و طرز کار آن
همان‌طور که گفته شد، مبدل گرمایی به دستگاهی گفته می‌شود که باعث انتقال حرارت از یک سیال به سیالی دیگر می‌شود. این انتقال حرارت در کمترین حالت ممکن بین دو سیال رخ می‌دهد و ممکن است حرارت چندین سیال با استفاده از این دستگاه تبادل شود. هیت اکسچنجر کاربردهای زیادی در بخش‌های صنعت، تهویه مطبوع، نیروگاه‌ها و … دارد.
مبدل‌های حرارتی باتوجه‌به انواع مختلف و کاربردهایی که دارند، طرز کار متفاوتی را نیز دارا هستند، بااین‌وجود به‌صورت کلی این تجهیزات گرمای یک محیط را می‌گیرند و به محیطی دیگر انتقال می‌دهند. مبدل گرمایی از نظر طرز کار، به سه مدل پوسته لوله، هوا خنک و صفحه‌ای تقسیم‌بندی می‌شود.
در مبدل‌های حرارتی پوسته لوله، انتقال گرما توسط لوله‌های ریز و کوچک انجام می‌شود. این لوله‌ها درون یک پوسته استوانه‌ای قرار می‌گیرند و مایعی با دمای بالا یا پایین، در آنها به حرکت در می‌آید. داخل پوسته و روی لوله‌ها نیز بخار آب جریان دارد. باتوجه‌به زیاد بودن لوله‌ها و افزایش سطح تماس، حرارت و دمای بخار به آب درون لوله‌ها منتقل می‌شود و دمای مایع تغییر می‌کند.
نوع دیگری از مبدل‌های حرارتی، مربوط به مبدل حرارتی هوا خنک است. طرز کار این نوع مبدل باعث می‌شود که دمای سیال با استفاده از فن‌های تعبیه شده پایین بیاید. نوع دیگر مبدل گرمایی نیز مربوط به دسته صفحه‌ای است که از مجموعه صفحات موازی ساخته شده است. فضای خالی بین این صفحه‌ها و هم چنین فضای داخلی آنها، باعث انتقال حرارت از یک سیال به سیال دیگر می‌شوند.
انواع مختلف مبدل‌های حرارتی
همان‌طور که گفته شد، مبدل حرارتی باتوجه‌به کارایی و نحوه عملکرد به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شود. این دسته‌بندی می‌تواند بر مبنای پیوستگی یا تناوب جریان باشد و یا بر مبنای پدیده انتقال صورت گیرد. از انواع مبدل‌های حرارتی میتوان مبدل‌های لوله‌ای، لوله مارپیچ، انواع مختلف مبدل‌های صفحه‌ای از جمله واشر دار، جوشی، چند پاس و هم چنین انواع مبدل پوسته لوله را نام برد. در ادامه این مقاله قصد داریم به بررسی برخی از انواع مختلف این مبدل‌ها بپردازیم.
مبدل دو لوله‌ای
یکی از انواع مبدل‌های حرارتی مبدل دو لوله‌ای نام دارد که از دو لوله تشکیل شده است و سایز یکی از آنها بزرگ‌تر از دیگری است. این لوله‌ها به‌صورت هم مرکز روی یکدیگر تعبیه شده‌اند و با استفاده از یک دریچه مکانیکی نیز از هم جدا می‌شوند.
یکی از این لوله‌ها دارای سیال گرم بوده و لوله دیگر از سیال سرد پر شده است. عامل اصلی انتقال حرارت در این دستگاه، دیواره لوله داخلی کوچک‌تر است و به این طریق انتقال حرارت از یک سیال به سیالی دیگر انجام می‌شود. این نوع مبدل برای سطوح کوچکی که نیازمند انتقال حرارت هستند، بسیار مناسب است.
مبدل لوله مارپیچ
نوع دیگر مبدل حرارتی از نظر ساختمان، مبدل لوله مارپیچ نام دارد. این نوع مبدل از یک محفظه تشکیل شده است که داخل آن را لوله‌های حلقوی مارپیچ پرکرده‌اند. ابتدا و انتهای این لوله‌های مارپیچ، به ورودی و خروجی اصلی مبدل متصل شده است و به این طریق انتقال حرارت از یک سیال به سیالی دیگر امکان‌پذیر می‌شود.
این نوع مبدل‌ها از راندمان بسیار بالایی برخوردار هستند و به‌راحتی میتوان آنها را مونتاژ کرد. هم چنین به دلیل بالابودن مقاومت مکانیکی در آنها، در برابر انبساط و انقباض عملکرد مناسبی از خود به نمایش می‌گذارند. مبدل‌های لوله مارپیچ برای بارهای حرارتی پایین بسیار مناسب هستند و تنها مشکل این نوع مبدل‌ها را میتوان تمیزکردن و یا تعمیر لوله‌های مارپیچی شکل داخل محفظه بیان کرد.
مبدل پوسته لوله سر ثابت
مبدل‌های حرارتی پوسته لوله، به دلیل کارایی بالا به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. یکی از مدل‌های این نوع مبدل، مبدل سر ثابت (fixed tube) است. در این دستگاه صفحه‌ای که شامل لوله‌های ریز می‌شود به داخل پوسته جوش‌خورده و با استفاده از پیچ‌ومهره محکم شده است. به دلیل ثابت‌بودن لوله‌ها و هم چنین اتصال ثابت آنها به پوسته، امکان انبساط و انقباض هم‌زمان برای لوله و پوسته امکان‌پذیر نیست و تنها یکی از این دو قابلیت انبساط یا انقباض را خواهد داشت.
مبدل پوسته لوله سر شناور
نوع دیگر مبدل‌های پوسته لوله، شامل مبدل‌های سر شناور (floating head) می‌شود. در این نوع مبدل حرارتی بر خلاف مبدل‌های سر ثابت، یکی از صفحات لوله‌ها داخل پوسته شناور بوده و صفحه دیگر به پوسته فیکس شده است. به دلیل قابلیت شناور بودن یکی از صفحات در این نوع مبدل، امکان انبساط و انقباض هم‌زمان پوسته و لوله امکان‌پذیر است و اختلاف دما نیز مشکلی به وجود نخواهد آورد.
اجزای مختلف مبدل گرمایی
هرچند مبدل‌های گرمایی تفاوت‌های زیادی با یکدیگر دارند؛ اما برخی اجزا و قطعات در تمامی آنها یکسان است. یکی از این قطعات همان لوله یا تیوب دستگاه نام دارد. قطعه دیگر این دستگاه، کانال است که ورود جریان سیال به داخل لوله‌ها از طریق آنها صورت می‌گیرد.
هدر پشتی و هدر جلویی نیز دو قسمت دیگر این دستگاه هستند که امکان عبور انواع سیالات از آنها وجود دارد. قسمت مهم دیگر مبدل پوسته نام دارد که می‌تواند قطر و ضخامت‌های متفاوتی داشته باشد. به‌طورکلی ضخامت پوسته مبدل به عوامل مختلفی از جمله قابلیت اسیدی یا معمولی بودن سیال، فشار، درجه حرارت، مقدار جریان و مشخصات لوله بستگی دارد.
کاربردهای مبدل حرارتی
باتوجه‌به تنوع بالایی که در ساخت مبدل‌های گرمایی یا حرارتی وجود دارد، میتوان کاربردهای مختلفی را از آنها انتظار داشت. یکی از مهم‌ترین کاربردهای مبدل گرمایی در بخش‌های صنعتی است. از این دسته تجهیزات در بخش‌های مختلفی از جمله صنایع غذایی، صنایع فولاد، صنایع نفت و گاز و نیروگاه‌های تولید برق استفاده می‌شود.
دیگر کاربرد این دستگاه را میتوان در تأسیسات ساختمان و تهویه مطبوع مشاهده کرد. این تجهیزات در بخش‌های مختلف ساختمانی از جمله در آب مصرفی پکیج‌ها، موتورخانه‌ها، کندانسور چیلرها، آیس بانک و … بسیار موردتوجه قرار می‌گیرند و کاربرد زیادی دارند. به‌عنوان‌مثال به‌کارگیری سیستم گرمایش از کف که برای بسیاری از ساختمان‌ها انجام می‌شود، توسط این دستگاه صورت می‌گیرد.
یکی دیگر از کاربردهای مبدل حرارتی استفاده از آنها در سیستم‌های ذوب یخ است. به دلیل عملکرد بالای این دستگاه‌ها در انتقال حرارت و گرما، از آنها در بخش‌های ذوب یخ خیابان‌ها، جلوی درب فروشگاه‌ها، پمپ‌ها و … میتوان استفاده کرد.
نکات مهم در انتخاب مبدل حرارتی
استفاده از مبدل‌های حرارتی به دلیل تنوع بالای آنها، باید کاملاً کارشناسی شده صورت گیرد؛ به همین دلیل توصیه می کینم که در انتخاب مناسب‌ترین سیستم مبدل گرمایی حتماً از یک کارشناس و فرد باتجربه کمک بگیرید تا خریدی مطمئن را انجام دهید.
به‌طورکلی عواملی که در انتخاب و خرید یک مبدل مناسب باید موردتوجه قرار بگیرد، شامل اندازه مبدل، نوع سیال استفاده شده، خروجی‌های حرارتی و قیمت آن می‌شود. به‌عنوان‌مثال در انتخاب مبدل باید توجه ویژه‌ای به قیمت و هزینه آن داشت. هزینه این دستگاه رابطه مستقیمی با نوع کاربرد و اندازه آن دارد و رنج قیمت متفاوتی را شامل می‌شود. برای کسب اطلاع بیشتر از قیمت و انواع مختلف مبدل‌های حرارتی، می‌توانید با کارشناسان و مشاوران وب‌سایت رهاب سازه در ارتباط باشید.
