همان طور که از نام مبدل حرارتی مشخص است، مبدل های حرارتی وظیفه تبادل حرارت بین دو سیال را به عهده دارند. سیالات تبادل کننده حرارت می توانند آب، گاز، روغن، هوا و ... باشند. مبدل های حرارتی در هر دو روش خنک کننده و گرمایش استفاده می شوند.
مبدل های گرمایی معمولاَ بر حسب آرایش جریان و نوع ساخت رده بندی می شوند . ساده ترین مبدل گرمایی مبدلی است که در آن سیالات گـرم و سـرد در جهت های یکسان یا مخالف در یک ساختـار لوله ای هم مرکز (tubular) حرکت می کند .
مبدل حرارتی پوسته و لوله
مبدل حرارتی پوسته و لوله دارای طراحی ساده ، ویژگی های قدرتمند و هزینه های خرید و نگهداری نسبتاً کمی هستند. این مبدل ها که دارای سرعت انتقال حرارت بسیار بالایی هستند ، فضای بیشتری نسبت به مبدل حرارتی صفحه ای با ظرفیت تبادل حرارتی مشابه نیاز دارند.
مبدل حرارتی پوسته و لوله به دو سیستم اصلی تقسیم می شود که از آن به عنوان طرف پوسته و طرف لوله یاد می شود. هر سیستم دارای یک محیط جریان مرتبط است. در مثال ما ، تصور خواهیم کرد که طرف پوسته حاوی روغن معدنی داغ است که باید خنک شود ، در حالی که طرف لوله حاوی آب خنک کننده است.
آب خنک کننده وارد مبدل حرارتی شده و از طریق لوله ها جریان می یابد. روغن معدنی وارد مبدل حرارتی پوسته و لوله شده و در پوسته اطراف لوله ها جریان می یابد. این دو مایعات با هم مخلوط نمی شوند زیرا دیواره لوله ها از این امر جلوگیری می کند. از آنجا که مایعات مستقیماً با هم مخلوط نمی شوند ، خنک کننده غیرمستقیم اتفاق می افتد (نه خنک کننده مستقیم).
مبدل حرارتی صفحه ای
این مبدل از صفحات فلزی پرس شده نازک و مستطیلی (که به طور معمول از جنس استنلس استیل هستند) با شیار یا موج های موزون و هماهنگ ساخته می‌شود. تعداد صفحات و ابعاد صفحات تعیین کننده ظرفیت مبدل حرارتی صفحه ای هستند . مبدل صفحه ای از راندمان بالای 98% برخوردار هستند و دارای چهار نوع مبدل های صفحه ای استوانه ای ، مبدل صفحه ای صفحه و لوله ، مبدل صفحه ای لایه ای و مبدل های حرارتی مکعبی هستند .
مبدل حرارتی هوا خنک یا پره ای
مبدل حرارتی هوا خنک به مبدل های حرارتی گفته می شود که در آن سیال توسط جریان هوا خنک می‌شود. سیال مورد نظر درون لوله و یا صفحه انتقال حرارت جریان دارد و هوا به صورت اجباری و یا طبیعی روی لوله ها و صفحات انتقال حرارت جریان پیدا میکند و سیال داخل را سرد یا گرم میکند.
در مبدل های حرارتی از قبیل اکونومایزرها ( مبدل هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع به سمت شرایط مایع اشباع می رود) و گرم کن های هوا در دیگ بخار ، خنک کن های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای ، رادیاتور خودروها ، ژنراتورها ، خنک کن های روغن ، گرم کن های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره ، در هر دو سمت سیال سرد و گرم ، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می افتد.
چگالنده ها ، دیگ های بخار و مولدهای بخار در راکتورهای آب تحت فشار در نیروگاه های هسته ای ، تبخیرکننده ها و رادیاتورهای مورد استفاده در تهویه مطبوع و گرمایش ، دارای مکانیزم های چگالش و جوشش در یکی از سطوح مبدل های حرارتی می باشند.
انتقال گرمای دو فاز
همچنین انتقال گرمای دو فاز می تواند در هر دو سمت مبدل ، مانند شرایطی که چگالش در یک سمت و جوشش در سمت دیگر سطح انتقال گرما است ، اتفاق بیفتد. هر چند ، بدون تغییر فاز نیز می توان شکلی از انتقال گرمای جریان دوفاز داشت ، همانطور که بسترهای سیال ، مخلوط گاز و ذرات جامد ، به سطح گرمایی ، یا از آن سطح ، گرما منتقل می کنند.
منبع : سایت فنی مهندسی بامین تهویه
