مبدل حرارتی چیست؟
اگر با حوزه گرمایش و موتور خانه و ادوات مربوط به آن سر و کار داشته باشید، به احتمال زیاد با بسیاری از تجهیزات مورد استفاده برای تغییر دمای سیالات آشنایی دارید. یکی از این تجهیزات، مبدل های حرارتی هستند، دستگاه هایی مکانیکی که به طور عمده برای تبادل حرارت میان دو یا چند سیال به کار می روند. در این مطلب می خواهیم به تعریف، ویژگی ها و دسته بندی های این محصول بپردازیم تا افرادی که آشنایی کافی با آن ندارند هم اطلاعات کافی در این خصوص کسب کنند. با ما همراه باشید.
طرز کار مبدل حرارتی
تغییر دمای آب یا دیگر سیالات مصرفی در سیستم های گرمایشی و موتورخانه ها و سیستم های تهویه مطبوع، بر عهده مبدل‌های حرارتی قرار می گیرد. در این تجهیزات اغلب دو یا چند سیال با دماهای متفاوت، بدون ترکیب شدن با یکدیگر در مجاورت هم قرار می گیرند و هم می توان از آنها برای خنک کردن و هم برای گرم کردن سیالات بهره برد. به دلیل اینکه تولید گرما به شدت هزینه بر است، تلاش می شود هر میزان گرمایی که توسط سیستم به وجود آمده است به دفعات مورد استفاده قرار بگیرد و بخشی از این استفاده مجدد بر عهده مبدل‌های حرارتی قرار می گیرد.
بسته به نوع مبدل با طرز کار متفاوتی هم روبرو هستیم. در ادامه با معرفی مهمترین نمونه های موجود بحث می کنیم که عملکرد هر کدام در تبادل حرارت به چه شکل است.
تجهیزات انتقال حرارت موجود در بازار
در صنعت و همچنین در مصارف خانگی، میزان سیالی که در هر ثانیه باید به دمای مناسب برسد فوق العاده اهمیت دارد و بر این اساس ظرفیت عملیاتی محصولات درگیر در این خصوص مشخص می شود. به طور کلی مهمترین تجهیزات انتقال حرارت موجود در بازار عبارتند از:
- پوسته و لوله
- هواخنک
- جوشی
- صفحه ای
- هیتر کوره ها
- دو لوله ای
- کویل های حرارتی
- حلزونی
- لوله ای فین دار
در این میان مدل های دو لوله ای، پوسته و لوله و صفحه ای به دلیل کاربرد گسترده در انواع سیستم های مرتبط با تهویه مطبوع از اهمیت بسیار بالایی برخوردارند که در ادامه طرز کار آنها را با هم بررسی می کنیم.
مبدل حرارتی دو لوله ای
مدل دو لوله ای ساده ترین، ارزان ترین و در عین حال یکی از پرکاربردترین مدل های موجود در بازار است. در این دستگه از دو لوله و چهار خروجی استفاده شده است که یک لوله حاوی سیال گرم و دیگری حاوی سیال سرد است. این دو لوله در مسیر در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند و از این طریق تبادل دمایی انجام می دهند.
کاربرد اصلی این مدل در مواردی است که سطح تبادل حرارتی اندکی نیاز است، بنابراین ظرفیت آنها چندان زیاد نیست و قیمت و ریسک گرفتگی اندکی دارند. فضای اشغال شده آنها کم است، نصب و راه اندازی راحتی دارند و به سادگی می توان دمای سیالات را تحت کنترل نگه داشت. اما با وجود مزایای گسترده، اگر بخواهیم دستگاه نیرومندتری تهیه کنیم، باید به سراغ مدل پوسته و لوله برویم.
مبدل حرارتی پوسته و لوله
همان طور که از نامش پیداست، این مدل دارای یک پوسته و تعدادی لوله باریک است. پوسته اغلب از آهن یا فولاد ساخته می شود، اما لوله ها برای تبادل راحت تر دما جنس مسی دارند. سیالی که چگالی بالاتری دارد داخل پوسته و سیال روان تر داخل لوله ها حرکت می کنند. استفاده این مدل بیشتر برای کاهش دمای روفن، مولدهای بخار نیروگاهی، پالایشگاه ها، صنایع غذایی و برخی سیستم های تهویه مانند کولر گازی و اسپلیت است.
به دلیل سطح تماس بالا، تبادل حرارتی در این مدل به سرعت و به راحتی صورت می گیرد اما تعداد بالای لوله ها آنها را در معرض ریسک بالاتر نشتی و خرابی قرار می دهد. احتمال رسوب نیز در لوله ها وجود دارد، اما از بین بردن آنها چندان سخت نیست و می توان با هزینه اندکی کارهای تعمیر و نگهداری این سیستم ها را به طور کامل انجام داد. اگر یک گام بخواهیم جلوتر برویم و ظرفیت بالاتری بخواهیم، گزینه رایج بعدی مدل های صفحه ای هستند.
مبدل حرارتی صفحه ای
در این مدل از تعدادی صفحه یا پلیت به هم متصل استفاده شده است که معمولاً از جنس فولاد ضدزنگ ساخته می شوند و کنال هایی برای عبور سیال دارند. بسته به اینکه آب بندی از طریق جوشکاری یا نصب واشر انجام شده باشد ظرفیت عملیاتی نیز تغییر می کن، به شکلی که مدل های جوشی اغلب ظرفیت کمتر و مدل های واشردار ظرفیت بالاتری دارند. کاربرد آنها نیز برای تبادل حرارت سریع به صورت همزمان است، به این ترتیب که سیالات با دمای متفاوت به صورت یکی در میان از طریق پلیت ها منتقل می شوند و عمل انتقال حرارت در یک سیر حرکت سیال اتفاق می افتد. مزایای اصلی این مدل تبادل حرارتی موثر و سریع، مقاومت بالا در برابر خوردگی و رسوب پذیری اندک است.
نتیجه گیری:
در این مطلب به بررسی چیستی مبدل های حرارتی پرداختیم و طرز کار سه مدل از پرکاربردترین آنها در تجهیزات خانگی را به بحث گذاشتیم. احاطه بر دانش این حوزه به خصوص در زمانی که دستگاه شما با مشکل روبرو شود می تواند فوق العاده مهم باشد، بنابراین نباید تسلط بر این حوزه را کم اهمیت تلقی کنید. امیدواریم با به اشتراک گذاشتن اطلاعاتمان در این زمینه با شما هموطنان گرامی بتوانیم برای کاهش هزینه ها و کمک به بالا رفتن عمر دستگاه های تهویه شما قدمی برداریم.