مبدل حرارتی

فرآیند انتقال حرارت میان دو سیال با دماهای متفاوت که توسط دیواره‌ای جامد از هم جدا شده‌اند، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و مهندسی به کار می‌رود. تجهیزی که برای این انتقال حرارت به کار می‌رود، مبدل حرارتی یا به انگلیسی heat exchanger نامیده می‌شود. مبدل‌ گرمایی (حرارتی) از مهم‌ترین تجهیزات صنعتی است که در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع، تولید انرژی، بازیابی حرارت هدررفته و فرآوری‌های شیمیایی استفاده می‌شود. همان طور که گفته شد، این تجهیز، برای انتقال حرارت بین دو یا چند سیال طراحی شده است؛ این سیالات می‌توانند تک‌فاز یا دو‌فاز باشند.

انواع مبدل حرارتی

تقسیم بندی‌های مختلفی برای مبدل حرارتي وجود دارد که می‌تواند بر اساس نوع جریان و طراحی ساختاری و سیال عبوری باشد. دو نوع از رایج ترین انواع هیت اکسچنجر در صنعت، مبدل پوسته لوله و مبدل صفحه ای است. مقایسه این دو نوع مبدل حرارتی  بطور کلی در جدول زیر خلاصه شده است.

مبدل حرارتی پوسته لوله

مبدل پوسته و لوله از دسته ای از لوله های موجود در یک پوسته استوانه ای تشکیل شده است. مبدل‌های حرارتی ساخت دابوصنعت عمدتاً از نوع پوسته و لوله (shell and tube) می‌باشند. زیرا با توجه به حیطه کاری صنعتی و تجاری شرکت دابو صنعت مبدل های صفحه ای پاسخ ظرفیت های مورد نیاز را نخواهند داد و برای بازده دمایی بالا و حجم آبگیری بیشتر مبدل های پوسته و لوله کاربرد بیشتری خواهند داشت.

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل های حرارتی صفحه ای (PHEs) نوعی مبدل حرارتی فشرده هستند که به طور گسترده برای کاربردهای صنعتی مانند تبرید، گرمایش، سرمایش، پردازش شیمیایی و غیره استفاده می شود. آنها سطح انتقال حرارت زیادی را در هر حجم ارائه می دهند. مبدل های صفحه ای مناسب فضاهای محدود است و به تکیه گاه های ساختاری سبک تری نیاز دارد.

طراحی، ساخت و تولید انواع مبدل حرارتی

دابو صنعت، تولید کننده مبدل حرارتی در کشور، جهت ساخت این تجهیز مطابق با استاندارد های روز دنیا، ابتدا طراحی آن ها را با توجه به ظرفیت مورد نیاز به کمک نرم افزار هایی چون ASPEN PLUS و HTRI انجام داده و با توجه به سیال موجود در مبدل، متریال مناسب برای ساخت انتخاب می شود. در مرحله بعد، پس از طراحی ساختاری با نرم افزار های SOLIDWORK و AUTO CAD مبدل وارد مرحله ساخت و تولید برای ارائه به بازار می شود. .

مقایسه مبدل‌های حرارتی تولید دابو صنعت:

کاربرد مبدل حرارتی یا Heat exchanger

همان طور که گفتیم، مبدل حرارتی دستگاهی است که در اثر اختلاف دمای ایجاد شده بین دو سیال حرارت را از یک سیال (گاز یا مایع) به سیال دیگر منتقل می کند و موجب بهبود کارایی مصرف انرژی سیستم می شود. به عنوان مثال، گرمای هدر رفته در اگزوز یک توربین گازی را می‌توان از طریق یک مبدل حرارتی برای جوشاندن آب استفاده کرد تا توربین بخار را برای تولید برق بیشتر به حرکت درآورد. (این اساس فناوری توربین گازی سیکل ترکیبی است)

کاربردهای اصلی مبدل های حرارتی عبارتند از:

• گرم کردن سیال خنک‌تر با استفاده از گرمای یک سیال داغتر
• خنک کردن سیال داغ با انتقال حرارت آن به سیال خنک تر
• جوشاندن یک مایع با استفاده از گرمای یک مایع داغتر
• جوشاندن مایع در حین متراکم کردن سیال گازی داغتر
• متراکم کردن یک سیال گازی با استفاده از یک سیال خنک کننده

انواع مبدل های حرارتی در پتروشیمی

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله و صفحه ای، در صنایع پتروشیمی برای انتقال حرارت بین سیالات در فرآیندهایی مانند تقطیر، خنک‌کردن و گرم‌کردن مواد شیمیایی استفاده می‌شوند. این تجهیزات نقش کلیدی در بهینه‌سازی انرژی و افزایش بازده فرآیندهای پالایش و تولید محصولات پتروشیمی دارند.

دسته بندی انواع مبدل حرارتی

برای بحث در مورد مبدل های حرارتی، لازم است نوعی دسته بندی ارائه شود. دو رویکرد وجود دارد که به طور معمول اتخاذ می شود. اولی پیکربندی جریان را در این تجهیز در نظر می گیرد، در حالی که دومی بر اساس طبقه بندی نوع تجهیزات عمدتاً بر اساس ساخت است.

انواع مبدل های حرارتی بر اساس نوع جریان

چهار پیکربندی اصلی برای نوع  جریان وجود دارد:

• • جریان ناهمسو

• • جریان همسو

• • جریان متقاطع

• • جریان های چند مسیره ترکیبی

انواع مبدل حرارتی بر اساس تفاوت طراحی

مبدل ها بر اساس تفاوت طراحی ساختاری و سیال عبوری به انواع مختلفی تقسیم می شوند. از متداول ترین نمونه های مبدل حرارتی میتوان به موارد زیر اشاره کرد که نمای شماتیک آنها در تصویر به ترتیب شماره نشان داده شده است:

1. 1. مبدل پوسته لوله

1. 1. مبدل صفحه ای

1. 1. مبدل فین تیوب

1. 1. مبدل دولوله ای

1. 1. مبدل حرارتی صفحه ای اسپیرال

1. 1. مبدل لوله ای هلیکال

1. 1. مبدل فین پلیت

بطور معمول برای ساخت مبدل ها جریان نا همسو نسبت به دیگر پیکربندی های جریان کاربرد بیشتری دارد زیرا علاوه بر افزایش میزان انتقال حرارت بین دو سیال و افزایش بازده حرارتی سهولت در روند ساخت را نیز به همراه دارد. در بین انواع مبدل های حرارتی، مبدل پوسته لوله و مبدل های صفحه ای کاربرد متداول تری دارند. که در ادامه به کاربرد و نحوه روند عملیاتی آنها بیشتر توضیح داده خواهد شد.

راندمان مبدل حرارتی

سیالات درون مبدل های حرارتی معمولا به سرعت جریان می یابند تا انتقال گرما را تسهیل کنند. این جریان سریع، باعث کاهش فشار در سیالات می شود. راندمان مبدل های حرارتی نشان می دهد که این تجهیز، چگونه گرما را نسبت به افت فشاری که متحمل می شود، انتقال می دهد. فناوری های جدید مبدل حرارتی، افت فشار را به حداقل و در عین حال انتقال حرارت را به حداکثر می‌رساند.

تحمل فشار بالای سیال، مقاومت در برابر رسوب و خوردگی و امکان تمیز کردن و تعمیرات از دیگر نکات مهم در طراحی مبدل حرارتی است که همه این موارد درمبدل های شرکت مخزن فولاد رافع مورد توجه قرار گرفته است. در صورت نیاز به کسب اطلاعات بیشتر از بخش تماس با ما، می توانید پرسش های خود را مطرح سازید.