نحوه انتخاب و خرید مبدل حرارتی و اجزاء آن ( بخش اول )

با توجه به این که مبدل های حرارتی در انواع مختلف تولید و عرضه می شوند، یکی از مهمترین دغدغه های صنعتگران و مشتریان انتخاب درست و بهینه مبدل حرارتی برای سایت یا محل مورد نظر است. به طوری که اغلب مشتریان خواهان این هستند که با توجه به شرایط مسئله بهترین انتخاب را داشته و هزینه کمتری را بابت خرید آن صرف کنند. بدین منظور در این مقاله قصد داریم مبدل های حرارتی را با توجه به شرایط محیطی و عملکردی دسته بندی کنیم تا بتوانیم در مواقعی که هنوز درک کامل و دقیقی از ابعاد مسئله نداریم و نمی دانیم از چه نوع مبدل حرارتی برای بر رفع نیاز مجموعه استفاده کنیم، بتوانیم یک طرح اولیه از مبدل حرارتی داشته باشیم.

معیار های انتخاب مبدل حرارتی

با توجه به اینکه مبدل های حرارتی به طور کلی به سه نوع مبدل حرارتی پوسته و لوله، مبدل حرارتی صفحه ای و مبدل حرارتی هوا خنک تقسیم بندی می شوند، می توان بر اساس دو معیار پارامتر های عملکردی و یا کاربرد در محل انتخاب و سپس مراحل طراحی دقیق را طی کرد.

انتخاب و خرید مبدل حرارتی بر اساس پارامتر های عملکردی

• فشار و دمای کاری:

در بین مبدل های حرارتی، به طور کلی مبدل حرارتی پوسته و لوله، یک مبدل حرارتی همه کاره یا بتوان گفت همه فن حریف است. به طوری که در اغلب اوقات زمانی که به نرخ تبادل حرارتی بالایی نیاز است، مبدل حرارتی پوسته و لوله جواب مسئله را می دهد. مبدل حرارتی پوسته و لوله با توجه به ابعاد و طراحی آن، می تواند تا 30 مگاپاسکال برای پوسته و 140 مگاپاسکال برای لوله ها را تحمل کند. دمای کاری یک مبدل حرارتی پوسته و لوله نیز کاملا وابسته به نوع متریال مورد استفاده در آن است. به طوری که باید دمای ورودی سیال داغ حدود 50 درجه سانتی گراد از نقطه انبساط متریال پوسته و لوله پایین تر باشد. از مبدل حرارتی پوسته و لوله برای اغلب سیال ها چه سیال مایع و گاز و چه سیال هایی که در مسیر تغییر فاز می دهند، استفاده می گردد.

از طرف دیگر مبدل حرارتی صفحه ای، اغلب برای تبادل حرارتی سیال مایع – مایع و یا مایع-سیال دارای تغییر فاز استفاده می گردد. مبدل حرارتی صفحه ای با توجه به اینکه به سه نوع واشر دار، بریزینگ و جوشی تقسیم بندی می شود، نوع واشر دار آن فشار کاری تا 2.5 مگاپاسکال و دمای کاری تا 200 درجه سانتی گراد را اغلب تحمل می کند. نوع بریزنیگ ( لحیم کاری شده ) و جوشی اغلب توانایی کار در فشار کاری بیش از 2.5 مگاپاسکال و دمای کاری بیش از 200 درجه سانتی گراد را دارند.

از مبدل حرارتی هوا خنک اغلب برای سیالات با دما و فشار کاری پایین استفاده می شود. علت این امر چگالی و ظرفیت گرمایی ویژه سیال خنک کننده ( هوا ) می باشد.

• هزینه:

در بین مبدل های حرارتی، به ازای سطح تبادل حراری یکسان مبدل حرارتی صفحه ای از هزینه بالاتری نسبت به مبدل حرارتی پوسته و لوله برخوردار است. اما در صورتی که در مبدل حرارتی پوسته و لوله از متریال های خاص و گران قیمت نظیر تیتانیوم و .. استفاده گردد، مبدل حرارتی صفحه ای هزینه پایین تری خواهد داشت. مبدل حرارتی هوا خنک، نیز به ازای نرخ تبادل حرارتی یکسان، نسبت به مبدل حرارتی پوسته و لوله ابعاد بزرگ تری داشته و از قیمت بالاتری برخوردار است.

• رسوب گیری و شیوه تمیز کاری

در مواردی که هر دو سیال دارای خاصیت خورندگی بوده و ممکن است رسوب گیری زیادی را در پی داشته باشد از مبدل حرارتی صفحه ای واشر دار و مبدل حرارتی پوسته و لوله باید استفاده شود. در نوع پوسته و لوله، چون امکان تمیز کاری داخل لوله ها راحت تر از پوسته است، جریان سیال خورنده را از داخل لوله ها عبور می دهند.

به طور کلی در مواردی که سیال خنک کننده و یا خنک شونده بسیار خورنده باشند، صرف نظر از شرایط دما و فشار کاری آن ها، از نوع پوسته و لوله برای تبادل حرارتی بین آن دو استفاده می گردد.

• هدر رفت و آلودگی سیال

در برخی از مبدل های حرارتی هدر رفت سیالات و حتی اختلاط آنها با یکدیگر با در نظر گرفتن یکسری از محدودیت ها و تا یک حدی قابل اغماض است. ولی در برخی موارد به هیچ عنوان نبایستی دو سیال با یدیگر مخلوط شوند. در مبدل صفحه ای واشر دار احتمال چکه کردن سیال نسبت به نوع پوسته و لوله بیشتر است. ولی در مبدل صفحه ای بریزینگ ، جوشی و نوع پوسته و لوله امکان و احتمال هدررفت و اختلاط دو سیال به کمترین مقدار ممکن و یا حتی صفر می رسد.

• تطابق سیال با متریال

خورندگی و دمای سیال دو عامل تعیین کننده در انتخاب متریال و نوع مبدل حرارتی است. از مبدل صفحه ای اغلب در صنایع غذایی به دلیل امکان استفاده از متریال های مقاوم در برابر خورندگی و آلودگی استفاده می شود. در جدول زیر، انواع متریال های قابل استفاده و مقاومت آن ها در برابر خورندگی آورده شده است.

• نوع سیال

با توجه به اینکه سیال گاز دارای چگالی و ضریب انتقال حرارت پایینی نسبت به سیال مایع است، لذا در یک مبدل حرارتی با سیال گاز- گاز به سطح تبادل حرارتی بسیار بالایی نسبت به سیال مایع- مایع به ازای نرخ تبادل حرارتی یکسان، نیاز است. علت این امر همان طور که ذکر شد نسبت 0.1 الی 0.01 ضریب انتقال حرارت انواع گاز نسبت به انواع مایع است.

از مبدل حرارتی صفحه ای به دلیل داشتن افت فشار بسیار بالا، برای سیالات گاز- گاز استفاده نمی شود. مهم ترین مسئله در انتخاب مبدل مناسب برای سیال گاز- گاز، توان پمپ است و این عامل تعیین کننده در طراحی و انتخاب مبدل مناسب است.

نتیجه گیری 

این شش پارامتر، مهم ترین عواملی هستند که می توانند در انتخاب و طرح اولیه مناسب برای مسئله به طراح و مهندسین کمک کنند. با قرار دادن این معیار ها می توان نوع مبدل حرارتی را ابتدا مشخص کرد، سپس به طراحی دقیق سایر اجزای آن پرداخت.

شرکت ویرا تجهیز صنعت، تولید کننده انواع مبدل حرارتی، با استفاده از دانش متخصصین خود و با بهره گیری از استاندارد های جهانی در طراحی، سعی نموده است مبدل های حرارتی با بازدهی بالا تولید و به بازار عرضه نماید. برای دریافت کاتالوگ محصولات و استفاده از مشاوره رایگان کارشناسان ما می توایند با شماره تماس های مندرج در سایت و یا از طریق واتساپ اقدام نمایید.