مبدل و انواع ان

مبدل ؟

به دستگاهایی که مایعی را به مایع دیگر انتقال میدهد مبدل میکند . این دستگاه برای خنک سازی ، گرم کردن ، تبدیل فاز های روغن مختلف آب و گاز استفاده میشود .

مبدل تک فاز :

فاز مایع مورد نظر در طول فرایند تبادل گرمایی ثابت نگه میدارد یعنی اگر آب به این دستگاه وارد شود به همان صورت آب خارج میشود .

مبدل دو فاز:

مایع مورد نظر تغییر فاز خواهد داد یعنی بخار وارد مبدل میشود و به صورت مایع از سوی دیگر خارج میشود .

انواع  مبدل :

1.پوسته ولوله

2.هوا خنک

3. صفحه ای

مبدل پوسته لوله :

رایج ترین انتقال حرارت نسوز در صنایع مختلف است . وظیفه این مبدل به این گونه است که مایع گرم وارد لوله ها شده و پس از عبور از این لوله ها و در تماس با مایع سرد درون پوسته گرمای خود را از دست داده و از سوی دیگر لوله ها خارج میشود .

هر مبدل 4 ورودی و خروجی میشود .

2 عدد برای ورود و خروج سیال گرم و 2 عدد دیگر برای ورود و خروج سیال سرد . مایع گرم وارد پوسته شده و کل مسیر طول پوسته را طی  میکند در همین حین مایع سرد نیز وارد لوله میشود .مایع گرم حین عبور از پوسته در تماس لوله ها قرار میگیرد و حرارت خود را به مایع درون لوله میدهد .

هر لوله شامل یک ورودی است باعث جریان لوله ها میشود و از رسوب گذاری جلوگیری میکند و ظرفیت انتقال حرارت مبدل را افزایش میدهد .

مزایا مبدل پوسته و لوله :

1.قیمت در مقایسه با مبدل های صفحه ای و هواخنک پایین تر

2.درصورت نشت لوله ها به راحتی ترمیم میشود .

3.قابلیت رسوب زدیی در کوتاه مدت وبلند مدت از نظر فیزیکی و شیمیایی

4.توانایی مقاومت در برابر بالاترین دما و فشار مایع به دلیل ساختار قوی

اجزای یک مبدل پوسته و لوله :

1. لوله :

جنس ، قطر ، تعداد ، طول، ضخامت ، مقدار جریان سیال درجه حرارت سیال ، بار حرارتی مبدل بستگی دارد.

لوله ممکن به صورت مستقیم یا دوسر باز یا منحنی شکل بر روی صفحه تیوب شیت جوش داده شود  . جنس لوله معمولا از فولاد ، استنلس استیل ، مس، تفلون باشد .

2. پوسته :

جنس ، قطر ، ضخامت ، حجم پوسته به طبیعت سیال  ، مقدار جریان سیال، فشار ، درجه حرارت سیال بستگی دارد .

3. صفحه لوله :

صفحه های دایره ای شکل که سر لوله ها بر ان ها قرار میگیرد . جنس ضخامت و قطر این صفحه به جنس لوله تعداد لوله و نوع مبدل بستگی دارد .

4.کانال :

جریان سیال به داخل لوله ها از طریق کانال صورت میگیرد و در مبدل های چند گذره ازیک صفحه تقسیم کننده جریان استفاده میشود تا کانال به دو یا چند قسمت تقسیم میشود.

5.تیغه :

تیغه ها یا به صورت دایره ای شکل و یا به صورت دیسک و حلقه ساخته میشود . برای افزایش زمان تبادل حرارتی بین لوله ها و سیال درون پوسته از تعدادی تیغه استفاده میشود .

تیغه ها در داخل پوسته قرار گرفته و لوله ها از میان سوراخ های ان که به تعداد لوله ها هست عبور میکند .

6. سرپوسته :

معمولا به شکل نیمکره ساخته شده و به وسیله پیچ و مهره به پوسته متصل شده و در واقع لزوم به منظور بازرسی لوله هابرداشته میشود .

مبدل هوا خنک :

هوا با سرعت از اطراف لوله های فین خورده یا پره دار عبور میکند و مایع جاری درلوله ها گرمای خود را به هوای محیط میدهد .

دلیل ایتفاده از فین ها در اطراف لوله ها افزایش سطح انتقال حرارت است .

به مجموعه لوله های فین خورده کویل میگویند .

دمای سیال را با هوایی که به وسیله فن دمیده میشود خنک میکند . این مبدل بیشتر زمانی که موقعیت پروژه و یا شرایط آب و هوایی و محیطی اجازه استفاده از سایر سیستم های خنک کننده مانند برج خنک کننده را نمیدهد ، استفاده میشود .

یکی از این محدودیت ها عدم وجود آب کافی در محیط است . به همین دلیل در چنین مواردی به جای برج خنک کننده از مبدل هوا خنک استفاده میشود .

اجزای تشکیل دهنده :

 1. لوله های انتقال حرارت

2. محفظه توزیع جریان هوا

3. فن

4.سر جلویی

5. سر عقبی

6. صفحه لوله

7. بدنه مبدل

انواع مبدل های حرارتی هوا خنک :

1.افقی  2. عموی  3. Vشکل

افقی :

فن هوا به صورت افقی قرار گرفته و جریان هوا به صورت عمود بر زمین روی لوله های سیال خنک شونده دمیده میشود . فن دمنده میتواند زیر لوله ها و یا بالای لوله قرار بگیرد .

عمودی :

فن هوا به صورت عمود بر  زمین بوده و جریان هوا در راستای افق روی لوله های سیال خنک شونده دمیده میشود . در این مبدل جهت جریان هوا آزاد در تبادل حرارتی تاثیر خواهد گذاشت .

Vشکل :

یونیت لوله های خنک شونده به صورت V شکل در کنار هم قرار گرفته و فن ها به صورت افقی روی یونیت ها قرار میگیرند .

مهم ترین مزیت مبدل هوا خنک :

مهم ترین مزیت این مبدل استفاده از هوا است زیرا همیشه در دسترس بوده و رایگان است . در ایران که اقلیمی گرم و خشک دارد بیشتر صنایع برای استفاده از انواع مبدل میتواند از مبدل هوا خنک استفاده کرد .

استفاده از مبدل هوا خنک برای اپراتور بی خطر است .

مبدل صفحه ای

انواع  مبدل های صفحه ای :

1.واشردار    2. جوشی    3. نیمه جوشی

واشردار :

برای اب بندی صفحات از واشر پلیمری استفاده میشود .این مبدل برای سیالات فشار متوسط و پایین مناسب است .

نیمه جوشی :

صفحات با استفاده از لحیم به همدیگر متصل میشود و به قاب و واشر نیاز نیست . این مبدل بر ای سیالات با فشار بالا و دمای بالا مناسب است .

جوشی :

صفحات با استفاده از جوشکاری به هم متصل شده اند و نیازی به واشر یا سایر اتصالات نیست. این مبدل برای سیالات با فشار خیلی بالا و دمای خیلی بالا به کار میرود  .

مزایا مبدل صفحه ای :

مبدل های حرارتی صفحه ای هزینه ها را کاهش میدهد . مبدل های حرارتی با کاهش سرمایه گذاری کم جا بودن و نصب و نگهداری اسان باعث کاهش هزینه میشود .

طول عمر بالا

امکان کم و زیاد شدن صفحات مبدل

بیشترین ضریب احتمال

معایب مبدل صفحه ای :

امکان برز نشتی کم ولی تعمیرات سخت ( اگر مبدل دارای واشر نشت دار باشد این باعث میشود تا سیال ها باهم ترکیب شوند و باعث ایجاد مشکل میشود در این صورت پیدا کردن صفحه نشت دار برای تعویض سخت است . ) ( اگر واشر  مبدل صفحه ای شما دچار ایراد شده باشد تعمیر یا تعویض قطعات در محل کار بسیار سخت است . به علاوه تعویض واشر ها نیز هم زمان و هم هزینه بیشتری دارد .)

به دلیل کوچک بودن مسیر جریان برای تبادل گاز و مایع بخاری مناسب نیستند .

محدودیت دمایی

در مقایسه با نوع پوسته و لوله میزان مقاومت نسبت به حرکت جریان بیشتر است .

افت فشار مبدل های حرارتی بسیار بالا است .

به این دلیل که مبدل های آب گرم را ذخیره نمیکنند افت فشار بیش از حد برای آب گرم ساختمان های بیش از 4 طبقه توصیه نمیشود .

اجزای تشکیل دهنده مبدل صفحه ای :

فریم ثابت

فریم متحرک

سطوح تبادل دما

واشر آببندی

پیچ های محکم کننده

میله راهنما بالا

میله راهنما پایین

پایه نگهداری جلو

نحوه کار مبدل صفحه ای :

تعدادی صفحه که ضخامت کمی دارند به طور متوالی قرار گرفته و یک فضای خالی میان ان ها به وجود می اید .

یک لوله مربوط به جریان سیال سرد و یک لوله دیگر برای سیال گرم در نظر گرفته شده که به صورت یکی در میان به صفحه های مذکور متصل میشوند .

سطح انتقال حرارت بالا رفته و در نتیجه فرایند انتقال حرارت از طریق دیواره صفحه های میان سیالات انجام میپذیرد .

فرض کنید یک مبدل صفحه ای دارید که دارای دو سیال سرد و گرم است واسط سیال گرم باید واسط سیال سرد و خنک میشود .

راهکار های مهم جهت افزایش طول مر مبدل صفحه ای :

• پاک سازی و تعویض واشر
• پاک سازی و جلا دادن صفحات
• استفاده از عایق حرارتی

نکات مهم در انتخاب مبدل مناسب :

• نوع و خصوصیات سیالات
• انتقال حرارت مدنظر
• فضا و هزینه
• مقاومت در برابر فشار و دما
• ماده ساختار

اولین پارامتر هایی که باید مشخص شود برای مبدل صفحه ای :

1. نوع سیالات استفاده
2. دمای هر مایع ورودی
3. نرخ هرجریان

چندکاربرد مبدل حرارتی صفحه ای :

1.گرمایش آب استخر

2.ذوب سریع برف

3.تولید آب گرم

تیوب شیت :

انتهای تمام تیوب ها به تیوب شیت متصل میشود .

تیوب مسی :

برای دستیابی به حداکثر کارایی باید سطح انتقال گرما بین دو لوله را تا حد ممکن افزایش داد بنابراین تعداد زیادی لوله ساخته شده از مس ، فولاد ،… استفاده میشود . لوله ها ممکن مستقیم و یا منحنی شکل باشند.

مبدل شل اند تیوب منحنی شکل دارای کمترین هزینه در بین همه مدل ها دارد زیرا تنها به یک صفحه لوله میاز دارد .