دستگاهی است که برای انتقال حرارت موثر بین دو سیال (گاز یا مایع) به دیگری استفاده می‌گردد. از رایج‌ترین مبدل‌های حرارتی رادیاتور خودرو و رادیاتور شوفاژ است.
مبدل های حرارتی در صنایع مختلف از جمله تهویه مطبوع، خودرو، نفت و گاز و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع مبدل‌های حرارتی
- مبدل‌های هوا خنک (Air cooler)
- مبدل‌های پوسته لوله‌ای (Shell and tube)
- مبدل‌های صفحه‌ای
استاندارد های مرتبط
- TEMA که توسط انجمن تولیدکنندگان مبدل‌های لوله‌ای (آمریکا) تدوین شده است. برای طراحی و ساخت مبدل‌های پوسته لوله‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- API ۶۶۰ که توسط انجمن نفت آمریکا تدوین شده است و برای طراحای و ساخت مبدل‌های پوسته لوله‌ای استفاده می‌گردند.
- API ۶۶۱ که توسط انجمن نفت آمریکا تدوین شده است و برای طراحی و ساخت مبدل‌های هوا خنک استفاده می‌گردند.
- ASME Sec VIII که برا ی طراحی مکان یکی مبدل‌های حرارتی فشار بالا استفاده می‌گردد.
اصول طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای
مبدل حرارتی صفحه ای اساسا" با توجه به سادگی نت و با توجه به نیازهای صنایع غذائی در دهه ۱۹۳۰ ابداع شدند و طراحی بهینه آن در دهه ۱۹۶۰ با تکامل موثرتر هندسه صفحات، مونتاژ اجزا و مواد بهینه تر برای ساخت واشرهای مورد استفاده در این نوع مبدل ها کارآمدتر از گذشته مورد بازبینی قرار گرفت و موارد استفاده از آنها به تمامی صنایع راه پیدا کرد و توانسته است از رقیب خود (مبدل های لوله ای) پیشی بگیرد . به دلیل تنوع بسیار زیاد محدوده های طراحی این نوع مبدل ها که در نوع صفحات و آرایش آنها قابل بررسی است عملا شرکت های سازنده آنها اطلاعات محرمانه طراحی را اعلام نمی کنند .
مبدل های صفحه ای واشردار تشکیل شده است از تعدادی صفحات نازک با سطح چین دار و یا موج دار که جریان سیال گرم و یا سرد را از هم جدا می کنند .صفحات دارای قطعاتی در گوشه‌ها هستند و به نحوی چیدمان شده اند که دو سیال عامل بصورت یک در میان میان صفحات جریان دارند .طراحی و واشربندی بهینه این امکان را ایجاد می کند که مجموعه از صفحات در کنار یگدیگر تشکیل یک مبدل صفحه ای مناسب را بدهند . .مبدل های حرارتی صفحه ای معمولا "در جریان سیالتی با فشار پائین تر از ۲۵bar و دمای کمتر از ۲۵۰ درجه محدود می شوند .از آنجا که کانالهای جریان کاملا کوچک هستند جریان قوی گردابه ای و توربولانس موجب بزرگ بودن ضرایب انتقال حرارت و افت فشارها می گردد بعلاوه بزرگ بودن تنش برشی موضعی باعث کاهش تشکیل رسوب می شود . واشرها از نشتی سیال به بیرون مبدل جلوگیری می کنند و سیال ها را در صفحات به شکل مورد نظر هدایت
می نمایند. شکل جریان عموما" به نحوی انتخاب می شوند که جریان سیالها خلاف جهت یکدیگر باشند .
انواع مبدل های صفحه ای
- صفحه ای حلزونی با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزونی و با استفاده از مندرل و جوش دادن لبه های صفحات مجاور به صورتی که یک کانال را تشکیل دهند ، شکل داده می شود . در هر یک از دو مسیر حلزونی یک جریان ثانویهایجاد می شود که تنتقال حرارت را افزایش و تشکیل رسوب را کاهش میدهد این نوع مبدل های حرارتی بسیارفشرده هستند و طبعا گرن قیمت تمام می شوند. سطح انتقال حرارت برای این مبدل ها درمحدوده ۰٫۵ تا m۲۵۰۰ و فشارکارکرد تا ۱۵ بار و دمای ۵۰۰ سانتیگراد محدوده
می شود . این نوع مبدل بیشتر در کاربرد سیال لجن آلود ، مایعات لزج و مایعاتی با ذرات جامد معلق شامل ذرات بزرگ و جریان دو فازی مایع – جامد استفاده می شود . 2. لاملا مبدل حرارتی نوه لاملا (ریمن) شامل مجموعه کانالهای ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که بطور موازی جوشکاری شده است .بدلیل آشفتگی زیاد جریان توزیع یکنواخت جریان و سطوح صاف بسادگی رسوب نمی گیرند .این طرح از مبدل می تواند تحمل فشار تا ۳۵ بار و دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد برای واشرهای تفلون و ۵۰۰ درجه سانتیگراد برای واشرهای آزبست می باشد . 3. صفحه ای واشردار
خصوصیات مکانیکی صفحه ای واشردار
یک مبدل حرارتی صفحه ای تشکیل شده است از صفحات ثابت ، صفحات فشار دهنده و تجهیزات پنوماتیکی و یا مکانیکی متعلقه و connection ports ها. سطح انتقال حرارت از یک سری صفحات با مجاری ورودی و خروجی تشکیل می شود.
مجموعه صفحات و فریم اصلی
هنگامیکه تعدادی از صفحات این نوع مبدل ها بهم فشرده می شوند و تشکیل مبدل صفحه ای را می دهند سوراخهای واقع در گوشه های این صفحات تشکیل تونلها و یا مجاری پیوسته ای را می دهند که سیال را از مبدا ورودی به صفحات هدایت می کند که در انجا با توجه به شکل شیارهای صفحات بین آنها توطیع می شود .مجموعه این دسته از صفحات با وسائل مکانیکی و یا هیدرولیکی بهم فشرده می شوند. جویهای جریان سیال که در ما بین صفحات و خروجی گوشه های ان تشکیل می شود به نحوی چیدمان شده است که جریانهای سرد و گرم انتقال حرارت بشکل یک درمیان در کنار یکدیگر قرار می گیرند بطوریکه همیشه دارای چیدمان مخالف جهت حرکت جریان می باشند .در طی عبور از مبدل حرارتی ، سیال گرمتر بخشی از انرژی حرارتی خود را از طریق دیواره صفحه ای نازک به سیال سردتر در سمت دیگر منتفل می کند و در نهایت سیالها به حفره های لوله ای شکلی که در انتهای دیگر مجموعه صفحات وجود دارد سرازیر می شوند و از مبدل خارج می شود .این صفحات می توانند تا صد عدد در یک مبدل در کنار هم قرار گیرند و خدمات حرارتی خود را به صنعت ارائه دهند .
شامل 19 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله مبدل های حرارتی