مبدل حرارتی چگونه کار می کند؟

برای انتقال گرما بین یک مایع (یا مایع یا به عنوان گاز) و مایع دیگر (مایع یا گاز دیگر) بدون اجازه دادن به دو مایع در تماس مستقیم با یکدیگر ، از مبدل های حرارتی در هر دو فرآیند گرمایش و سرمایش استفاده می شود.

مبدلهای حرارتیدر طیف وسیعی از برنامه ها از جمله تهویه مطبوع ، گیاهان شیمیایی ، گیاهان پتروشیمی ، پالایشگاه های نفتی ، نیروگاه ها ، فرآوری گاز طبیعی ، یخچال ، تصفیه فاضلاب و گرمایش فضا استفاده می شود. همچنین می توان در موتورهای احتراق داخلی یافت ، جایی که به آنها اجازه می دهد مایع خنک کننده موتور از طریق سیم پیچ های رادیاتور جریان یابد زیرا هوا از آنجا عبور می کند و هنگام گرم کردن هوا ، خنک کننده را خنک می کند.

مبدل حرارتی با اجازه دادن گرما از یک مایع برای عبور دیگری ، خنک تر ، مایع بدون مخلوط کردن یا تماس مستقیم کار می کند.

به عنوان مثال ، لوله ای را با لوله دیگری در اطراف آن تصور کنید. لوله داخلی می تواند اجازه دهد یک مایع گرم از آن عبور کند در حالی که یک مایع خنک کننده همزمان از طریق لوله بیرونی منتقل می شود. این امر باعث می شود مایع خنک کننده دمای گرمتر را کاهش دهد ، زیرا مایع گرمتر همزمان گرمای خنک کننده را افزایش می دهد. البته ، این یک نمونه بسیار اساسی در مورد تبادل گرم است و تعدادی دیگر از عوامل دیگر نیز هنگام بررسی مبدلهای حرارتی در نظر گرفته شده است:

1. عبور می کند

به عنوان مثال با خم کردن لوله ها ، به عنوان مثال به شکل 's ، می توانید مایعات را قبل از ترک مبدل حرارتی بیش از یک "عبور" دهید. یک پاس واحد یک لوله مستقیم است که در آن مایع در یک انتها وارد می شود و در انتهای دیگر مبدل حرارتی به سرعت خارج می شود. یک پاس دوتایی از شکل u - استفاده می کند ، به طوری که مایع وارد می شود و مبدل حرارتی را در همان انتها ترک می کند و مدت زمان عبور مایعات را در یک - دیگری در مبدل حرارتی طولانی می کند. یک پاس سه گانه از سازند شکل "شکل" استفاده می کند که به مایعات اجازه می دهد تا سه بار قبل از خروج به طول مبدل حرارتی حرکت کند. هرچه تعداد پاس ها بیشتر باشد ، میزان انتقال حرارت بیشتر در دسترس است - فقط به این دلیل که مایعات در سیستم برای مدت طولانی در کنار هم هستند - اگرچه این همچنین می تواند منجر به افت فشار و از بین رفتن سرعت شود.

2. دما صلیب - بیش از

دما صلیب - بیش از حد اتفاق می افتد که گرمای مایع کولر با دمای مایع گرم در مبدل حرارتی شروع به عبور می کند. به عنوان مثال ، روغن وارد یک مبدل حرارتی در 80 درجه سانتیگراد در کنار آب در دمای 30 درجه سانتیگراد ، می تواند دمای آنها را صلیب کند- در صورت رسیدن آب به 50 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. در این مرحله مایع خنک کننده (آب) از روغن گرمتر شده است. دما صلیب {{9} بیش از حد می تواند به طور قابل توجهی کارایی یک مبدل حرارتی را به ویژه هنگام خنک کننده کاهش دهد. با افزایش سرعت جریان خنک کننده می توان از این امر جلوگیری کرد (به "سرعت جریان" در زیر مراجعه کنید) ، بنابراین خنک کننده بیشتری در سیستم وجود دارد. در جایی که دما از 12- بیش از حد غیرقابل اجتناب است ، با استفاده از مبدل حرارتی صفحه (به انواع مبدل حرارتی ، در زیر مراجعه کنید) بهترین راه حل است.

3 دیفرانسیل دما

این به تفاوت دما بین مایع خنک کننده و مایع گرم ، که در مبدل حرارتی مهم است ، اشاره دارد ، همانطور که توسط "صلیب دما - Over" (در بالا) نشان داده شده است. خنک کننده باید در دمای پایین تر از مایع گرم نگه داشته شود و هرچه خنک کننده سردتر باشد ، در مصرف گرما از مایع گرم موثرتر خواهد بود.

4. سرعت جریان

این مقدار سیال است که از یک قسمت صلیب-} یک لوله در یک دوره زمانی خاص عبور می کند. این کار به عنوان حجم سیال در زمان جریان مایعات - با سرعت جریان بیشتر به طور بالقوه افزایش توانایی مبدل حرارتی برای انتقال گرما کار می کند. با این حال ، مایعات بیشتر به معنای جرم بیشتر برای حمل و نقل و همچنین افزایش فشار و سرعت فشار است.

مبدل های حرارتی را می توان با توجه به ترتیب جریان یا با طراحی خود مبدل حرارتی طبقه بندی کرد.

سه طبقه بندی اصلی ترتیب جریان موجود در مبدلهای گرما موازی - جریان ، جریان پیشخوان و صلیب- جریان:

• جریان موازی:این دو مایع در همان انتهای مبدل حرارتی وارد می شوند و قبل از خروج با هم به طور موازی سفر می کنند
• پیشخوان جریان:مایعات در طرف های مخالف مبدل حرارتی وارد می شوند و از طریق سیستم در جهت های مخالف حرکت می کنند. این کارآمدترین چیدمان جریان است ، زیرا میانگین اختلاف دما بین مایعات در طول سیستم بیشتر است
• صلیب - جریان:در این شکل از مبدل حرارتی ، مایعات عمود (در زوایای راست) به یکدیگر سفر می کنند

و همچنین ترتیب جریان ، با توجه به طراحی فیزیکی مبدل حرارتی ، مبدلهای حرارتی می توانند بر اساس نوع طبقه بندی شوند:

• لوله دوتایی:این ساده ترین نوع مبدل حرارتی است که توسط صنعت استفاده می شود. همانطور که از نام آن پیداست ، اینها از دو لوله تشکیل شده است که از طریق آن مایعات می توانند جریان پیدا کنند. پیکربندی جریان می تواند موازی یا پیشخوان باشد ، با جریان پیشخوان کارآمدتر است در حالی که جریان موازی بهتر است اگر نیاز به دو مایع در همان دما باشد. این مبدلهای حرارتی برای طراحی و نگهداری آسان و ارزان هستند اما در مقایسه با سایر طرح ها سطح نسبتاً کمی از راندمان دارند
• پوسته و لوله:مبدلهای حرارتی پوسته و لوله از مجموعه ای از لوله های فلزی استفاده می کنند که از طریق آن یک مایع جریان می یابد ، که توسط یک پوسته مهر و موم شده که از طریق آن مایع دوم جریان دارد ، احاطه شده است. این نوع مبدل حرارتی با انواع جریان کار می کند - موازی ، پیشخوان و صلیب- و در لوکوموتیوهای بخار یافت می شود. از حفره ها برای هدایت جریان سیال ، القای ارتعاشات موجود در سیال و پشتیبانی از لوله ها استفاده می شود ، در حالی که از باله ها نیز می توان با استفاده از فن آوری های خنک شده Air- (مانند موتور احتراق Inter-) استفاده کرد تا مساحت انتقال حرارت را افزایش دهد
• بشقاب/باله:این نوع مبدل حرارتی از پشته هایی از صفحات فلزی نازک استفاده می کند که توسط باله ها به طور جداگانه برای شکل دادن به سطح نگهداری می شوند ، دقیقاً مانند طبقه های یک ساختمان. با این حال ، هر یک از این "طبقه" خود {{1} است که از قسمت فوق یا پایین جدا شده و از هم جدا شده اند و یک سری از لوله های مهر و موم شده را ایجاد می کنند که از طریق آن مایعات می توانند جریان داشته باشند. این یک سطح بزرگ را ایجاد می کند که قادر به تبادل سریع گرما است و در عین حال جریان سیال را نیز در کل سطح انتقال حرارت تضمین می کند و از رکود مایعات و تجمع جلوگیری می کند. صفحات را می توان در اندازه ها ، عمق و اشکال مختلف از جمله صفحات راه راه ، صفحه و قاب ، صفحه و پوسته یا صفحات مارپیچ ایجاد کرد. تلاطم جریان زیاد بین صفحات باعث انتقال حرارت بیشتر و کاهش فشار می شود. این نوع مبدل حرارتی در برنامه هایی مانند کوره های گازی و دیگهای بخار استفاده می شود.
• هوا خنک شد:این نوع مبدل حرارتی معمولاً در وسایل نقلیه و سایر برنامه های متحرک که آب خنک در دسترس نیست یافت می شود. به جای دو مایعات ، سیستم های خنک شده هوا از هوای خنک از فن یا جریان هوا ناشی از حرکت خودرو استفاده می کنند.
• کندانسورها ، دیگهای بخار و اواپراتورها:این نوع تبادل گرما سزاوار ذکر ویژه ای است زیرا با روشی متفاوت با مواردی که قبلاً توضیح داده شده است کار می کند. به جای قرار دادن دو مایع (گرم و سرد) ، اینها از خنک کننده و تراکم یک گاز گرم به شکل مایع (و برعکس) برای ایجاد چرخه انتقال حرارت استفاده می کنند. این فرایندی است که توسط توربین های بخار و ژنراتورهای بخار استفاده می شود ، که از چرخه تبخیر آب در بخار و خنک کننده بعدی آن به داخل مایع استفاده می کنند.
• بازیافت کنندگان:یک بازدارنده یک مبدل حرارتی است که برای ضبط گرما طراحی شده است که در غیر این صورت از بین می رود ، مانند گرما که از یک ساختمان خارج می شود. هوای گرم از طریق یک کانال در کنار یک کانال جداگانه و ورودی از مایع خنک برای ایجاد یک جریان پیشخوان هدایت می شود. اینگونه است که یک سیستم تهویه بازیابی گرما - کار می کند ، اجازه می دهد یک ساختمان با هوای تازه تهویه شود بدون اینکه تمام گرمای خود را از هوای گرمتر خارج کند
• بازسازی کنندگان:این نوع مبدل حرارتی هم مایعات ورودی و هم خروجی را به همان کانال در جهت های مخالف در زمان های مختلف منتقل می کند. با جریان مایعات گرم ، مقداری از گرمای خود را از دست می دهد ، زیرا مایعات خنک در داخل جریان می یابد ، برخی از گرمای باقیمانده را که در آنجا باقی مانده است ، جمع می کند. این نوع تبادل گرما در موتور استرلینگ استفاده می شود ، که از پیستونی برای فشار دادن گاز به دام افتاده به جلو و عقب بین منبع گرما (مانند آتش) و یک منطقه خنک کننده یا "سینک" استفاده می شود که در آن گرما از بین می رود. این نوع مبدل حرارتی با بازسازی گرما ، گرما را در یک سیستم کاهش می دهد.

مبدل های حرارتی برای طیف گسترده ای از برنامه ها در استفاده های صنعتی و روزمره استفاده می شود.

در حالی که مبدل های حرارتی در طیف وسیعی از طرح ها و سیستم های مختلف جریان قرار می گیرند ، همه آنها به روشی مشابه کار می کنند. اجازه تماس حرارتی بین گرمتر و مایع خنک کننده (بدون در واقع مخلوط کردن) ، به طوری که دو مایع گرم یا خنک می شوند - دیگری بر این اساس.

این باعث افزایش کارآیی وسایل نقلیه و سایر واحدها و همچنین صرفه جویی در هزینه ها و کاهش مصرف انرژی (و هرگونه تأثیر محیطی مرتبط) می شود.

رسیدن به برنامه های HX

سناریوهای کاربردی مبدل حرارتی شما (مانند پردازش مواد غذایی ، صنعت پتروشیمی ، خنک کننده برق) و ویژگی های متوسط ​​(خوردگی/ویسکوزیته/دما) متفاوت است ، بنابراین برنامه مشخصات نیز به طور انحصاری اقتباس خواهد شد -} لطفاً نیازهای خود را به ما اطلاع دهید ، و ما پارامترها و نقل قول های هدفمند را برای شما ارائه خواهیم داد.

ایمیل:sales@gneeheatex.com