دسته‌بندی نشده

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 .

رایج ترین از انواع مبدل مبدل های پوسته و لوله است . این مبدل همانطور که از اسمش پیداست از لوله های زیادی تشکیل شده که در آن دوسیال استفاده میشود که با تماس حرارتی در یک پوسته استوانه ای قرار دارد و گرما را مبادله میکنند .

در همین حین گرما را انتقال میدهد . این مبدل ها از نظر شکل و طراحی جمع و جور هستند و نگهداری آن ها آسان است .

مبدل های غیر مستقیم در اندازه گیری تغییر دمای سیال استفاده میشود . در آن دو مایع از هم جدا میشوند . این مبدل با لوله هایی که دارد گرمای تبادل شده سیال را از هم جدا میکنند .

این مبدل از صفحات فلزی تشکیل شده این صفحات کانال هایی تشکیل میدهد که سیال های متقابل آن میتوانند جریان پیدا کنند . در این حالت گرما را از محیط سرد جدا میکند مایعات و گاز های گرمایشی از حداقل سطح انرژی استفاده میکنند .

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

روش طراحی مبدل های حرارتی  :

1.طراحی مکانیکی

2.محاسبات مربوط به هزینه ساخت

3.طراحی حرارتی و هیدرولیک

4.فاکتور های سنچش و بهنیه سازی سیستم

 

عوامل تاثیرگذار روی مبدل حرارتی :

شرایط آب و هوایی _ نقشه محل

 

روند اولیه طراحی مبدل حرارتی :

1.تعیین روند کاری

2. خصوصیات دمای جریان

3.طراحی افت فشار

4. محدودیت سرعت جانبی

5. مدل های انتقال حرارت و ضرایب رسوب

 

بیشترین موادی که در مبدل حرارتی استفاده میشود :

جدن ،آلیاژ، فولادی ،نیکل ، مس ، تیتانیوم ، شیشه ، تفلون ، فولاد ضد زنگ

 

مبدل های حرارتی به چند دسته تقسیم میشود :

1.براساس چگالی

2. براساس تغییر فاز

3.براساس جریان

4. براساس نوع سیالات عبوری

 

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 .

مزایای مبدل :
  • تنوع بالا
  • قیمت مناسب
  • مقاومت بالا
  • نشت یابی آسان

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

 

 

هدف اصلی مبدل های سرد یا گرم تر کردن سیال بدون مخلوط کردن ان ها میباشد .

مبدل حرارتی صفحه ای از صفحات موازی که به روی همدیگر قرار میگیرند تشکیل شده . شیار روی صفحات در مسیر پیچ و خم به جلو میرانند .

دوسیال سرد و گرم در خلاف جهت به درون مبدل وارد شده پس از تبادل حرارتی از سوراخ های گوشه مبدل خارج میشوند .

 

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

تنها در مبدل صفحه ای لبه ضخامت در معرض هوای ازاد هست یه همین دلیل نیاز به عایق کاری ندارد .

مبدل صفحه ای با توجه به سیستم های گرمایشی وزن خیلی کمتری دارد .

به دلیل سیستم واشر بندی در مبدل صفحه ای احتمال مخلوط شدن دو سیال گرم کننده و گرم شونده امکان ندارد .

صفحات این مبدل ها از فولاد ضد زنگ استفاده شده تا تغییری در رنگ آب به جود نیاید .

در این مبدل ارتعاشات ناشی از جریان سرو صدا وجود ندارد .

ضریب انتقال حرارت مبدل صفحه ای حداقل 3 برابر بیشتر از مبدل های دیگر است .

به دلیل درهم بودن جریان در مبدل صفحه ای امکان تشکیل رسوب بسیار کم است .

قیمت مبدل های حرارتی در مقایسه با منابع دیگر بسیار کمتر میباشد .

مبدل های حرارتی بسیار راحت تعمیر میشوند زیرا با باز کردن پیچ و جدا کردن صفحات له راحتی قابل تعمیر است .

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 .

مسیر اب گرم کننده و گرم شونده باید برخلاف هم باشند .

برای جلوگیری از لرزش مبدل های حرارتی در زیر پایه ها رزه گیر بگذارید .

پیچ ها را به اندازه سفت کنید .

مبدل را به پایه یا محل نصب جوش ندهید .

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 .

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *