مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی، همان مبدل گرمایی را گویند. که یک نوع دستگاه است که حرارت را بین دو سیال (مایع و گاز)منتقل می کند. که می توان به رادیاتور خودروها و رادیاتور در شوفاژ اشاره کرد.مبدل های در صنعت خودرو، گاز، نفت و جهت تهویه مطبوع قابل استفاده می باشد.

مبدل های حرارتی دارای انواع مختلفی از جمله: مبدل های هوای خنک،مبدل های صفحه ای، مبدل های کروی و مبدل های لوله و پوسته ای، هستند.

یک نوع مبدل حرارتی در صنعت پتروشیمی

انواع تقسیم بندی مبدل های حرارتی:

. بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل

. بر اساس جهت جریان گرم و سرد

. بر اساس مکانیسم انتقال حرارت مابین دو سیال گرم و سرد

. بر اساس سطح و نوع تماس سیال گرم و سرد

انواع مبدل حرارتی بر اساس سطح و نوع تماس سیال گرم و سرد:

. مبدل های حرارتی نوع recuperative که در این نوع مبدل یک سطح جامد ثابت، سیال گرم و سرد را از یکدیگر جدا می کند و از این سطح حرارت منتقل می شود. و تقریبا اکثر مبدل های حرارتی در صنعت از این نمونه هستند.

. مبدل های حرارتی از نوع regenerative  که در این نوع مبدل سطح جدا کننده ثابت نیست و قسمت هایی از این سطح در معرض تحرکات سیالهای گرم و سرد به صورت متناوب قرار میگیرند. از این مبدل اکثرا در کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی استفاده می گردد.

. مبدل حرارتی از نوع تماس مستقیم، که در این نوع مبدل مانعی بین سیالهای سرد و گرم وجود ندارد و به طور مستقیم سیال گرم و سرد با یکدیگر در تماس هستند و انرژی و حرارت، منتقل می گردد. در این نوع مبدل جریان ها از دو مایع غیر قابل ترکیب با یکدیگر و یا از یک نوع مایع و یک نوع گاز تشکیل می شوند. این نوع مبدل بازدهی بهتر و بالاتری دارند. و در کولرهای آبی و گرم کن های موجود در نیروگاه های بخار و برج های خنک کننده استفاده می شوند.

مبدل های حرارتی صفحه ای:

مبدل های حرارتی صفحه ای در دهه 1930 با توجه به نیازهای غذایی اختراع شدند، و طراحی های بهینه آن ها در دهه 1960 برای ساخت واشرهای مورد استفاده با تکمیل هندسه صفحات ، مواد بهینه  و مونتاژ اجزا مورد بازبینی قرار گرفت و باعث شد در اکثر صنایع مورد استفاده قرار گیرند و از مبدل های لوله ای سبقت گیرند. شرکت های سازنده، اطلاعات ساخت این نوع مبدل را به دلیل تنوع بسیار زیاد محرمانه  اعلام می کنند.

مبدلهای صفحه ای واشردار از تعدادی صفحه های نازک با سطوح چین دار تشکیل شده اند که جریان سرد و گرم را از یکدیگر تفکیک می کنند. صفحه ها طوری چیده شده اند که دو سیال به حالت یک در میان، بین صفحات در حرکتند. مبدل صفحه ای در جریان سیال، با فشار کمتر از 25 bar و دمای پایین تر از 250 درجه  قرار دارد. با توجه به اینکه کانال های جریان بسیار کوچک هستند جریان های قوی توربولانس و گردابه ای باعث بزرگ شدن ضریب های انتقال حرارت و در نهایت افت فشارها می گردد. و همچنین بزرگ بودن تنش برشی موضعی سبب کاهش ایجاد رسوب می شود. واشرها از بروز نشتی سیال به خارج مبدل جوگیری می کنند و سیال ها را در صفحه ها به حالت مورد نظر راهنمایی می کنند. شکل جریان طوری انتخاب می شوند که جریان های سیال بالعکس یکدیگر باشند.

انواع مبدل های صفحه ای:

. صفحه ای حلزونی، که با پیچاندن دو عدد صفحه بلند موازی که به شکل یک حلزونی است، و با جوش دادن کناره های صفحه های مجاور به حالتی که یک کانال را تشکیل دهند، درست می شوند. در هر دو طرف حلزونی جریان ثانویه ای ایجاد می شود که تشکیل رسوب را کاهش و انتقال حرارت را افزایش می دهد.این نوع مبدل بسیار متمرکز هستند و متعاقبا گران قیمت هستند.

. مبدل حرارتی نوع لاملا، از تعدادی کانال که از صفحات فلزی نازک ساخته شده، و به طور موازی جوشکاری شده است، ساخته شده است. و به علت درهم ریختگی زیاد جریان توزیع یکنواخت جریان و سطح های صاف رسوب نمی گیرند.

. صفحه ای واشردار که از تجهیزات پنوماتیکی و صفحات فشار دهنده و ثابت تشکیل شده است و همچنین سطح انتقال حرارت از تعدادی صفحه با مجرای خروجی و ورودی تشکیل شده است .

مبدل های حرارتی صفحه ای به طور گسترده ای در صنعت تولید غذا استفاده می شود و با توجه به خصوصیات دیگر آن از قبیل تمیزکاری راحت و نگهداری آسان باعث شده است در صنایع خودروسازی نیز نفوذ کند.