مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی دستگاهی است که باعث انتقال حرارت (گرما) بین دو سیال (گاز یا مایع) می شود بدون این که سیال ها تماس فیزیکی داشته باشند و با یکدیگر مخلوط شوند تبادل حرارت انجام می شود این در حالی است که دمای دو سیال با هم متفاوت است.

از ساده ترین مثال های مبدل حرارتی می توان به رادیاتور خودرو اشراه کرد. امروزه مبدل حرارتی در صنعت مورد توجه و استفاده بسیاری قرار گرفته است.

اجزای مبدل حرارتی

اجزایی که در ساختمان مبدل حرارتی به کار رفته اند عبارتنداز:

• لوله
• پوسته
• صفحه لوله
• کانال
• تیغه
• سرپوسته

لوله

لوله ها باعث جداسازی سیال ها و جلوگیری از مخلوط شدن آن ها با یکدیگر می شوند. جنس، قطر، طول و ضخامت لوله ها به طور معمول به طبیعت سیال ها بستگی دارد. لوله ها به طور معمول از جنس مس و فولاد ساخته می شوند.
شکل ظاهری لوله ها به دو نوع تقسیم می شود:

• لوله دو سر باز (صاف)
• لوله U شکل (خمیده)

پوسته

مهم ترین قسمت مبدل حرارتی پوسته است. جنس پوسته به دلیل مقاومت در برابر فشار سیال ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و به طور معمول از جنس کربن استیل و برنج ساخته می شود.

کانال

سیال ها به کمک کانال به داخل لوله ها وارد می شوند که در ساختار هر مبدل به طور معمول یک الی دو کانال قرار گرفته است.

تیغه

به منظور افزایش زمان تبادل حرارت (گرما) بین لوله ها و سیال درون پوسته از تیغه استفاده می شود. تیغه ها درون پوسته قرار می گیرند و لوله ها از شکاف های موجود در تیغه ها عبور می کنند بدین صورت تیغه از خم شدن لوله ها جلوگیری می کند.

سرپوسته

ساختار سرپوسته نیم کره ای شکل است و توسط پیچ و مهره به پوسته متصل می شود.

در ادامه به برخی از انواع مبدل های حرارتی اشاره خواهیم کرد:

انواع مبدل حرارتی از لحاظ ساختار فیزیکی

مبدل دو لوله ای

این نوع مبدل دارای دو لوله با قطرهای متفاوت (یک قطر کوچک و یک قطر بزرگ) می باشد، به طوری که لوله ای که قطر کمتری دارد به صورت هم مرکز درون لوله ای با قطر بزرگتر قرار می گیرد. از معایب این نوع مبدل به کم بودن سطح انتقال حرارت می توان اشاره کرد.

مبدل حرارتی پوسته و لوله

همانطور که از اسم آن پیدا است ساختار این نوع مبدل دارای لوله هایی است که درون یک پوسته ضخیم قرار گرفته است. یک سیال درون لوله ها جریان دارد و سیال دیگر درون پوسته حرکت می کند، با توجه به زیاد بودن تعداد لوله ها در این نوع مبدل، سطح تماس بالایی دارد.

مبدل حرارتی لوله مارپیچ

همانطور که از اسم آن پیدا است از چندین لوله به صورت مارپیچ تشکیل شده است. این نوع مبدل راندمان بالایی دارد. جنس آن به طور معمول از فولاد کربن دار یا مس است. از معایب این نوع مبدل این است که به دلیل شکل ظاهری و پیچیده آن تعمیر و نگهداری آن بسیار دشوار است.

مبدل صفحه ای

این نوع مبدل از قرار گرفتن تعدادی صفحه فلزی درون یک قاب تشکیل شده است.