مبدل حرارتی چیست؟

مبدل های حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو یا چند سیال (گاز یا مایع) را به عهده دارند. بر اساس نوع کاربری، سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و … باشند. از مبدل های حرارتی برای خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال سرد استفاده می شود. مبدل های حرارتی بهره وری انرژی را افزایش می دهند، چرا که انرژی موجود در سیستم به جای اینکه هدر رود، می تواند به بخش دیگری از فرآیند انتقال یابد.

امروزه انواع گوناگونی از مبدل های حرارتی تولید و به بازار عرضه می گردد ، انتخاب مبدل حرارتی مناسب متناسب با نیاز کاربر و کاربرد مورد نظر بسیار حائز اهمیت است.

برخی از عواملی که متخصصان و طراحان در طراحی مبدل حرارتی  و انتخاب مبدل حرارتی باید در نظر داشته باشند عبارتند از:

1. نوع مایعات ، جریان سیال و خواص آنها
2. خروجی های حرارتی مورد نظر
3. محدودیت اندازه
4. هزینه ها

روش های انتقال گرما

جهت آشنایی بیشتر با مبدل های حرارتی انواع  روش های انتقال گرما را به تفصیل بیان خواهیم کرد.

روش های انتقال گرما عبارت است از:

1. رسانش: انتقال انرژی بین اجسام که در تماس فیزیکی هستند.
2. همرفتی: انتقال انرژی بین یک جسم و محیط اطراف به دلیل حرکت سیال
3. تابش: انتقال انرژی به وسیله تابش یا جذب پرتوهای الکترومغناطیسی
4. انتقال جرم: انتقال انرژی از یک مکان به مکان دیگر به عنوان اثر جانبی انتقال فیزیکی جسم حاوی انرژی

در مبدل‌های حرارتی معمولاً دو سیال بدون تماس جرمی با یکدیگر تبادل حرارت می‌کنند. سیال سردتر در تماس با سیال گرمتر حرارت را دریافت کرده و دمای آن بالا می‌رود و سیال گرم تر با از دست دادن حرارت، سرد می‌شود. این تبادل بر اساس اصول انتقال حرارت یعنی رسانش گرمایی و جریان همرفتی انجام می شود. در مبدل‌ها در حالت ایده‌آل ، مقدار گرمایی که سیال گرم از دست می‌دهد و مقدار گرمایی که سیال سرد دریافت می کند برابر بوده و طبق رابطه زیر برای هر سیال محاسبه می شود. برای مثال از رایج ترین مبدل های حرارتی، می توان به رادیاتور شوفاژ اشاره کرد.

انواع مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی را می توان از جنبه های گوناگونی دسته بندی کرد.

1. از لحاظ نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم
2. از لحاظ جهت جریان سیال سرد و گرم
3. از لحاظ فشار کاری
4. از لحاظ ساختمان مکانیکی و ساختار مبدلها
5. از لحاظ مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم
6. از لحاظ جنس صفحات مبدل

کاربرد مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی در صنایع مختلفی از جمله پالایشگاه ها، نیروگاه ها، صنایع پتروشیمی، صنایع ساخت و تولید، صنایع غذا و دارو، صنایع ذوب فلز، گرمایش، تهویه مطبوع ، سیستم های تبرید و کاربردهای فضایی مورد استفاده قرار می گیرند. مبدل های حرارتی در تجهیزاتی مانند: اواپراتور ، دیگ بخار ، کندانسور، پیش گرم کن فن کویل ، خنک کن و گرم کن روغن ، رادیاتورها و کوره ها کاربرد های بسیاری دارند.

انتخاب مبدل حرارتی

پارامترهای تأثیرگذار در انتخاب مبدل حرارتی که به برخی از آن ها اشاره می کنیم.

1. نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله یا صفحه ای
2.  تعیین فاز دو سیال
3. تعیین وضعیت دو سیال از نظر دمای رفت و برگشت
4. تعیین دبی مبدل حرارتی و ظرفیت حرارتی
5. دما و فشار کاری

قیمت مبدل حرارتی

قیمت مبدل حرارتی  بر اساس کاربردها و نوع مبدل حرارتی کاملاً متفاوت است و به ویژگی های هر مبدل بستگی دارد.

در کشور ما انواع مختلفی از محصولات و تجهیزات در زمینه صنعت تأسیسات از جمله تجهیزات گرمایشی مانند مبدل حرارتی، مشعل،  رادیاتور برقی، سختی گیر و ... توسط شرکت های گوناگون تولید و به بازار عرضه می گردد. فروشگاه اینترنتی بامین تهویه به عنوان مرجع تخصصی فروش تمامی محصولات در زمینه تاسیسات گرمایشی و سرمایشی، ضمن ارائه تمامی محصولات در انواع برندها، مدل ها و ظرفیت ها با قیمت مناسب بر آن است تا بهترین کیفیت و رضایت را از آن هموطنان و بخصوص صنعت گران نماید. در صورتی که قصد خرید انواع تجهیزات در حوزه تأسیسات ساختمان و صنعت را دارید می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان، با کارشناسان بامین تهویه تماس حاصل نمایید.

یکی از مهمترین تجهیزات صنایع نفت، گاز ، پتروشیمی ، پالایشگاه و نیروگاه ها مبدل های حرارتی است که نقش انتقال حرارت را ایفا می‌کنند. داشتن راندمان بالا در این تجهیزات، تاثیر به سزایی در افزایش راندمان کل فرایند تولید دارد. از مهمترین عوامل کاهش راندمان در یک مبدل حرارتی، رسوب گیری آنها می باشد. به همین علت در هر صنعتی که از این تجهیزات استفاده می کند، دوره های زمانی مشخصی برای رسوب زدایی و شستشوی آنها تعریف شده که با ابزار های مختلف از جمله واترجت تمیزکاری و رسوب زدایی انجام می شود.

رسوب گذاری مبدل حرارتی علاوه بر کاهش راندمان حرارتی دستگاه با افزایش هزینه تولید باعث کاهش کیفیت یا مقدار محصولات تولید شده نیز می گردد. اغلب جلوگیری از تشکیل رسوب غیر ممکن است ولی با روش های مناسبی مانند تمیز کاری مبدل ها در فواصل زمانی مناسب و کاهش عوامل ایجاد رسوب می توان تا حدودی زیانهای ناشی از این پدیده را به حداقل رساند. انتخاب بهینه ترین روش تمیز کاری مبدل از عواملی است که می تواند علاوه بر کاهش هزینه ها عمر مبدل های حرارتی را نیز افزایش دهد. مهمترین عاملی که در انتخاب روش تمیز کاری باید به آن توجه کرد نوع و مقدار رسوبات ایجاد شده در مبدل می باشد.

رسوب گذاری مبدل ها و اثرات آنها

در فرآیندهای صنعتی رسوب ها انواع مختلفی دارند.

1. رسوب ذرات ریز معلق
2. رسوب گذاری ناشی از خوردگی
3. رسوب گذاری در اثر انجماد رسوب
4. رسوب گذاری بیولوژیکی
5. رسوب گذاری در اثر یک واکنش شیمیایی
6. رسوب گذاری به علت تشکیل کریستال های جامد

در بسیاری از موارد رسوب ایجاد شده ناشی از یک عامل نمی باشد ولی معمولا یکی از عوامل به عنوان مهمترین عامل در ایجاد رسوب می باشد. به دلیل اینکه ایجاد پدیده رسوب در مبدل ها گریز ناپذیر است بر اساس توصیه انجمن تولید کنندگان مبدل ها یپوسته لوله (TEMA)همواره مقداری مجاز برای رسوب در طراحی مبدل ها در نظر گرفته می شود تا ایجاد رسوب تا حد مجاز تاثیر زیادی در فرآیند تولید نداشته باشد.  اما در تمامی موارد باید تمیزکاری مبدل در فواصل زمانی مناسب جهت کاهش هزینه ها و جلوگیری از مشکلات فرآیندی صورت گیرد.

روش‌های اصلی رسوب زدایی مبدل حرارتی:

برای از بین بردن رسوبات مبدل حرارتی از سه روش عمده استفاده میشود:

1. شستشوی شیمیایی
2. شستشوی مکانیکی
3. شستشوی هیدرولیکی ( واترجت فوق فشار بالا )

شستشوی شیمیایی

هنگام نقص یا کاهش انتقال حرارت در مبدل ها پس از خارج کردن مبدل از سرویس، آزمایشات شیمیایی لازم با توجه به شرایط فرآیند بر روی نمونه های رسوبات انجام شود تا نوع رسوبات اعم از رسوب ناشی از سیال فرآیندی و یا رسوبات ناشی از خوردگی مشخص گردد. پس از مشخص شدن نوع رسوب، مبدل ها توسط تجهیزات خاص مورد استفاده تحت شستشو قرار می گیرند. مواد و محلول های قلیایی، اسیدی، ضد خوردگی، مرطوب کننده و آلی مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب نوع حلال بر اساس جنس فلز و آلیاژ، قابلیت حل شدن رسوبات، و هزینه آن انجام می شود.

معایب شستشوی شیمیایی

1. هزینه بالا
2. اثرات منفی بر روی محیط زیست
3. خطرناک بودن مواد مورد استفاده برای کاربر

شستشوی مکانیکی

بیشترین ابزار مورد استفاده در این روش، انواع تمیز کننده های پلاستیکی هستند که با اسم پیگ ( pig ) شناخته می شوند. این تمیز کننده ها تنها در لوله هایی که دارای رسوبات نرم باشند کارایی دارند. از دیگر ابزار مورد استفاده، برس ها و تمیز کننده های فلزی هستند که برای رسوبات سخت تر استفاده می شوند. در کنار استفاده از این ابزارها می بایست از جت آب نیز استفاده نمود.

شستشوی هیدرولیک

دستگاه های واترجت صنعتی موثرترین و کارآمدترین روش برای شستشوی لوله های مبدل های حرارتی می باشند. اگر رسوبات مجرا ، نرم و سطحی باشند، واترجت های با فشار ۲۵۰ بار موثر خواهد بود. هرچه سختی رسوب و آلودگی بیشتر باشد از دستگاه های با فشار بالاتر استفاده می شود.

تمیز کردن سخت ترین رسوب ها و آلودگی ها و رسوبات پلیمری با استفاده از واترجت فوق فشار قوی تا ۳۰۰۰ بار و با کیفیت بسیار مطلوب امکان پذیر می باشد.

پارامترهای موثر در شستشو با واترجت

واترجت فوق فشار قوی می تواند لوله هایی که از هیچ روش دیگری قابل تمیز شدن نیست را رسوب زدایی نماید. آگاهی از تکنولوژی پیشرفته این تجهیزات، موجب می شود استفاده از واترجت های صنعتی با کارایی بسیار بیشتری همراه باشد.

پارامترهای اصلی و موثر در شستشوی هیدرولیک با واترجت ها

۱. فشار موثر جت آب

نیروی مورد نیاز برای جدا کردن آلودگی ها از سطوح با فشار آب تامین می شود. آلودگی های جزیی با فشار کم آب از بین می روند ولی رسوبات سخت، پلیمری، روغنی و آلودگی هایی که در اثر مرور زمان پیوندهای سطحی محکمی با سطوح ایجاد کرده اند نیاز به نیروی بسیار بیشتری برای رسوب زدایی دارند.

۲. فاصله نازل از سطح

وقتی که نازل در فاصله نزدیکتری به سطح آلودگی قرار داشته باشد، تاثیر ضربه واتر جت بیشتر شده اثر تخریبی بیشتری بر روی آلودگی خواهد داشت. همچنین پمپی که فشار فوق بالا را تامین می کند از نوع پمپ پیستونی بوده و با اینکه جریان سیال پیوسته به نظر می رسد، در هر دقیقه حدود ۴۰۰۰ ضربه پرفشار آب به سطح وارد می کند. تاثیر این ضربه در فاصله نزدیک بسیار زیاد  می باشد و با افزایش فاصله به دلیل افزایش قطر ستون آب و کاهش انرژی، این تاثیر کمتر می شود. تاثیر فاصله در نمودار زیر نمایش داده شده است.

تاثیر فاصله نازل بر رسوب زدایی

تاثیر فاصله نازل از سطح بر کارایی واترجت در رسوب زدایی

۳. دبی سیال

افزایش دبی (Flow Rate) سیال می تواند سرعت تمیز کردن را افزایش بدهد و همچنین تاثیر فشار را نیز افزایش دهد. اما با افزایش دبی، علاوه بر مصرف بسیار بیشتر آب، نیروی عکس العمل وارد شده به اپراتور بیشتر و حمل نازل سخت تر می شود. استفاده از انواع ربات ها این مشکل را مرتفع می نماید. برای رسوب زدایی و تمیز کردن داخل لوله ها با استفاده از انواع drain speed می توان به راحتی از بالاترین نرخ سیال عبوری استفاده نمود. همچنین با استفاده از نازل های مختلف میتوان نیاز به دبی بالا را کمتر کرد و با هزینه کمتری به نتیجه دلخواه و مطلوب رسید. در نمودار زیر، تاثیر دبی بر تمیزکردن در فاصله یکسان نازل از سطح، نمایش داده شده است.

تاثیر دبی بر رسوب زدایی

تاثیر دبی نازل بر کارایی واترجت در رسوب زدایی

۴. زاویه پاشش آب

بیشترین فشار آب زمانی است که مسیر آن به صورت عمود بر سطح وارد شود. در این حالت بیشترین نیرو به آلودگی وارد می شود. ولی پاشش آب با زاویه ۴۵ درجه با دو کارکرد به تمیز کردن کمک می‌کند:

1. سهولت در جلو رفتن نازل
2. به عقب راندن رسوبات جدا‌شده و در نتیجه خروج آنها از لوله

۵. تعداد نازل ها

استفاده از چند خروجی در نازل موجب بالا رفتن سرعت رسوب زدایی سطح لوله ها می شود. البته در مورد رسوبات سخت تر، به فشار آب و درنتیجه نیروی بیشتری برای جدا کردن آلودگی از سطح نیاز است. در این مواقع از تعداد کمتری خروجی نازل استفاده می گردد. بنابراین برای هر پروژه می بایست از لوازم جانبی مناسب استفاده نمود.

۶. کیفیت جت آب

برخی از نازل ها آب را به صورت کاملا متمرکز و با فشار موثر بالاتری جت می کنند. برای این کار از تکنولوژی خاصی استفاده می شود که از توربولانس شدن آب خروجی از نازل جلوگیری می کند. کیفیت آب خروجی از نازل تاثیر به سزایی در کیفیت تمیز کردن در مورد رسوبات سخت و پلیمری دارد.

همچنین نازل های مختلفی برای کاربردهای مختلف طراحی شده که می توان برای افزایش بهره وری در پروژه های مختلف از آنها استفاده نمود.

1. نازل فشار بالای واترجت صنعتی
2. نازل فشار بالای واترجت صنعتی با قدرت تخریب بالا

۷. دمای آب

برای زدودن آلودگی هایی که از روغن، گریس و ترموپلاستیک تشکیل شده باشند واترجت آب گرم به مراتب بهتر از واترجت آب سرد عمل می کند. همچنین در رسوبات و آلودگی هایی که به سختی به سطح چسبیده باشند، با آب گرم بهتر از آب سرد می توان نظافت نمود.

سخن پایانی

برای رسوب زدایی همیشه لازم نیست تجهیزات گران قیمت که با بالاترین فشار آب عملیات شستشو را انجام می دهند. طراحی صحیح مدل شستشو می تواند در زمان و هزینه، صرفه جویی شود. انتخاب لوازم صحیح با محدوده فشار درست می‌تواند منجر به رسوب زدایی با کارآمدی بالا شود . گاهی می‌توان با انتخاب لوازم‌ جانبی صحیح و محدوده‌های کاری مناسب، با فشار ۱۲۰۰ بار به نتیجه مطلوب ‌تری نسبت به فشار ۲۵۰۰ بار دست یافت. انتخاب صحیح پارامترهای شستشو تا حد زیادی به تجربه و دانش فنی مربوط می‌باشد.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاهده اطلاعات فنی ، تصاویر و قیمت مبدل حرارتی در معتبرترین برندها و انواع مدل ها به سایت بامین تهویه مراجعه فرمایید. همچنین می توانید از مشاوره رایگان با کارشناسان بامین تهویه بهره مند شوید.

http://www.bamintahvie.com/category/heating/مبدل-حرارتی-صفحه-ای

همان طور که از نام مبدل حرارتی مشخص است، مبدل های حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را به عهده دارند. سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و ... باشند.

انواع مبدل های گرمایی

مبدل های گرمایی معمولاَ بر حسب آرایش جریان و نوع ساخت رده بندی می شوند . ساده ترین مبدل گرمایی مبدلی است که در آن سیالات گـرم و سـرد در جهت های یکسان یا مخالف در یک ساختـار لوله ای هم مرکز (tubular) حرکت می کند .

انواع مبدل های حرارتی در تاسیسات حرارت مرکزی و تهویه مطبوع

1. مبدل حرارتی پوسته و لوله

2. مبدل حرارتی صفحه ای

3. مبدل حرارتی هوا خنک یا پره ای

انواع مبدل حرارتی بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم

1. جابجایی یک فاز در هر دو سمت

2. جابجایی یک فاز در یک سمت ، جابجایی دو فاز در سمت دیگر

3. جابجایی دو فاز در هر دو سمت

4. جابجایی یک فاز در هر دو سمت

در مبدل های حرارتی از قبیل اکونومایزرها ( مبدل هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع به سمت شرایط مایع اشباع می رود) و گرم کن های هوا در دیگ بخار ، خنک کن های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، رادیاتور خودروها ، ژنراتورها ، خنک کن های روغن ، گرم کن های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره ، در هر دو سمت سیال سرد و گرم ، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می افتد.

چگالنده ها ، دیگ های بخار و مولدهای بخار در راکتورهای آب تحت فشار در نیروگاه های هسته ای ، تبخیرکننده ها و رادیاتورهای مورد استفاده در تهویه مطبوع و گرمایش ، دارای مکانیزم های چگالش و جوشش در یکی از سطوح مبدل های حرارتی می باشند.

انتقال گرمای دو فاز

همچنین انتقال گرمای دو فاز می تواند در هر دو سمت مبدل ، مانند شرایطی که چگالش در یک سمت و جوشش در سمت دیگر سطح انتقال گرما است ، اتفاق بیفتد. هر چند ، بدون تغییر فاز نیز می توان شکلی از انتقال گرمای جریان دوفاز داشت ، همانطور که بسترهای سیال ، مخلوط گاز و ذرات جامد ، به سطح گرمایی ، یا از آن سطح ، گرما منتقل می کنند.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و مشاهده اطلاعات فنی ، تصاویر و قیمت مبدل حرارتی در معتبرترین برندها و انواع مدل ها به سایت بامین تهویه مراجعه فرمایید. همچنین می توانید از مشاوره رایگان با کارشناسان بامین تهویه بهره مند شوید.

http://www.bamintahvie.com/category/heating/مبدل-حرارتی-صفحه-ای