لوگوی مبدل حرارتی

Heat exchanger

مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی ما نیازهای انتقال حرارتی شما را برآورده و با عث کاهش هزینه های انرژی شما خواهد شد.

از مبدل های حرارتی برای انتقال حرارت از یک سیال به یک سیال دیگر استفاده می شود . این انتقال می تواند بین سیالهای گازی باشد و یا از سیال گازی به سیال مایع و یا بلعکس انجام گیرد. اگر از مبدل های حرارتی متناسب و با کیفیت استفاده گردد می تواند بازدهی سیستم را افزایش داده و با عث کاهش هزینه های انرژی گردد.

ما در گروه کارخانجات صنعتی رادفر با استفاده از آخرین استانداردها و دانش روز توانسته ایم انواع مبدل های حرارتی با بازدهی و کیفیت بالا برای انواع کاربردها را طراحی و تولید کنیم تا نیاز های انتقال حرارتی شما را برآورده کنیم.

با ما در تماس باشید!

آیا به اطلاعات بیشتری نیاز دارید؟
می توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.

تماس با ما تماس با ما

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی سیستمی است که از آن برای انتقال دما بین یک یا چند سیال بدون تماس مستقیم سیالها استفاده می شود. در مبدل های حرارتی با استفاده از دیواره های جدا کننده از تماس و مخلوط شدن سیالها جلوگیری می شود.

در واقع مبدل حرارتی (Heat Exchanger) یک انتقال دهنده گرما با واسط شدن بین سیالها می باشد. از مبدل های حرارتی در بسیاری از سیستم های گرمایشی و سرمایشی استفاده می گردد. از کاربرد های مهم مبدل های حرارتی می توان به سیستم های تهویه مطبوع، صنایع غذایی و لبنی، استخرها، کارخانه های شیمیایی، پتروشیمی و غیره اشاره کرد.

مبدل های حرارتی در انواع مختلف لوله ای، صفحه ای و در اندازه های مختلف طراحی و ساخته می شود.

تصویر شماتیک مبدل حرارتی

نحوه کار مبدل حرارتی

مبدل‌های حرارتی، علی‌رغم تنوع در طراحی و ساخت، از طریق مکانیزم‌های مشترک هدایت، همرفت و تابش، وظیفه‌ی انتقال گرما بین سیالات را بر عهده دارند.

در این میان، هر کدام از این مکانیزم‌ها نقشی مجزا در فرایند انتقال حرارت ایفا می‌کنند:

  • هدایت: گرما از طریق تماس مستقیم بین دو سیال و مولکول‌های مجاور آنها منتقل می‌شود. فلزات به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالا، در مبدل‌های حرارتی به عنوان رسانا عمل می‌کنند.
  • همرفت: در این روش، گرما توسط جریان سیال (مایع یا گاز) جابجا می‌شود. سیال گرم با حرکت در بین کانال‌ها یا سطوح مبدل، گرمای خود را به سیال سردتر منتقل می‌کند.
  • تابش: گرما به صورت امواج الکترومغناطیسی از سیال گرم‌تر به سیال سردتر ساطع می‌شود. این مکانیزم انتقال حرارت نیازی به وجود واسطه (مانند سیال) ندارد و حتی می‌تواند در خلأ نیز رخ دهد.

در مبدل‌های حرارتی، با بهینه‌سازی طراحی و استفاده از ترکیبی از این مکانیزم‌ها، می‌توان به حداکثر انتقال حرارت بین سیالات دست یافت.

انتخاب نوع مبدل حرارتی و نحوه‌ی چیدمان آن، به عواملی مانند نوع سیالات، دمای آنها، میزان گرمای مورد نیاز و … بستگی دارد.

جریان سیالات

دو سیال با دماهای مختلف سرد و گرم وارد مبدل حرارتی می شوند. هر سیال از یک مسیر جداگانه عبور می کند تا از تماس مستقیم آنها جلوگیری شود.

انتقال حرارت

تبادل حرارت از طریق دیواره مشترک بین دو سیال انجام شده و گرما از سیال گرمتر به سیال سردتر از طریق دیواره مشترک بین دو مسیر عبور سیالات منتقل می شود. هر چه اختلاف دمای دو سیال بیشتر باشد، سرعت انتقال گرما نیز بیشتر خواهد بود.

جریان سیالات خروجی

سیالی که گرما از دست داده به ابتدای سیکل کاری مبدل بازگردانده می شود و سیال سردتر که به دمای  بالاتر دست پیدا کرده برای اهداف عملیاتی از مبدل حرارتی خارج می شود.

نحوه کار مبدل حرارتی پوسته و لوله
مونتاژ مبدل حرارتی

طراحی و ساخت مبدل حرارتی

ساخت مبدل های حرارتی، فرآیندی پیچیده است که شامل مراحل مختلفی می باشد. گروه کارخانجات صنعتی رادفر با شناخت کامل از نیازهای صنایع مختلف و با به کارگیری تجربه و دانش روز، در هر مرحله از ساخت مبدل های حرارتی خود، الزامات فنی خاص و استانداردهای کیفی دقیق را رعایت نموده و بر این اساس انواع مبدل های حرارتی صفحه ای، پوسته – لوله و پره ای را در اندازه ها و ظرفیت های مختلف طراحی و با تضمین عملکرد صحیح، ایمنی، و طول عمر بالا تولید می نماید.

کیفیت بالا، کارایی و انتقال حداکثری حرارت، قابلیت اطمینان، بهینه سازی شده برای عملکرد  بی عیب و نقص  در  شرایط  سخت و خدمات پس از فروش از جمله مزایایی است که با خرید مبدل های حرارتی از گروه صنعتی رادفر بدست خواهید آورد.

تماس با ما

انواع مبدل های حرارتی

همه انواع مبدل های حرارتی با عبور یک سیال داغ و یک سیال سرد از دو طرف یک قطعه فلز کار می کنند. سرعت زیاد، تلاطم سیال، سطح زیاد و اختلاف دما بالا در انتقال دما موثر می باشد، با این حال نوع و طراحی متناسب با کاربرد می تواند بازده مبدل حراراتی را افزایش دهد. سه نوع رایج مبدل های حرارتی وجود دارد و همه آنها می توانند در انواع کاربرد های انتقال حرارت استفاده شوند. بهینه سازی کاربرد، هزینه، فضای مورد نیاز در انتخاب نوع مبدل حرارتی نقش خواهد داشت.

انواع مبدل حرارتی بر اساس ساختار

با توجه به تنوع ساختاری که در مبدل های حرارتی وجود داره، دسته بندی دقیقی از اونها وجود نداره. با این حال، رایج ترین نوع دسته بندی بر اساس نحوه قرارگیری سیال ها در مبدل و نوع جریان اونها هست.

در ادامه به برخی از متداول ترین انواع مبدل های حرارتی بر اساس ساختار اشاره می کنم:

مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل های حرارتی پوسته و لوله

Shell and Tube Heat Exchangers

مبدل های حرارتی پوسته و لوله از تعدادی لوله تشکیل شده که در درون یک محفظه که به آن پوسته گفته می شود قرارداده شده است. یکی از سیالها از درون لوله عبور کرده و سیال دوم در داخل پوسته حرکت می کند و با سطح بیرونی لوله ها در تماس است. گرمای سیال گرمتر از طریق سطح لوله به سیال دیگر منتقل می شود.

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار

Plate Heat Exchangers

مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار از تعدادی صفحه تشکیل شده و به وسیله یک پیچ مهره در یک قاب قرار می گیرند و در تماس با یک دیگر می باشند. سیالها در این صفحات به صورت یک در میان در گردش می باشند و گرما را از سطح صفحات منتقل می کنند.

مبدل حرارتی صفحه ای لیحمی

مبدل های صفحه ای لحیمی

Air Cooled Heat Exchangers

مبدل های حرارتی صفحه ای لحیمی از تعدادی صفحه که به وسیله لیحم کاری و یا جوشکاری در یک قاب قرار می گیرند. در این نوع مبدل ها نیز سیالها بین صفحات جریان پیدا کرده و گرما را از سطح صفحات منتقل می کنند.

air heat

مبدل حرارتی پره ای

Air Cooled Heat Exchangers

مبدل های حرارتی پره ای یا هوا خنک از تعدادی لوله تشکیل شده که به وسیله صفحات موازی احاطه شده است. هوا به وسیله فن در میان این صفحات جریان پیدا کرده و با جذب گرمای سیال عبوری از لوله ها باعث کاهش دمای آن می شود. رادیاتور اتومبیل یک نمونه از مبدلهای حرارتی هوا خنک است.

انواع مبدل حرارتی بر اساس کاربرد

مبدل‌های گرمایشی: این نوع مبدل برای گرم کردن سیالات، مانند آب یا هوا، استفاده می‌شود. از مبدل‌های گرمایشی در موتورخانه‌ها، رادیاتورها و سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

مبدل‌های خنک‌کننده: این نوع مبدل برای خنک کردن سیالات، مانند روغن یا آب، استفاده می‌شود. از مبدل‌های خنک‌کننده در موتورها، ژنراتورها و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود.

مبدل‌های بخار: این نوع مبدل برای تبدیل بخار به مایع استفاده می‌شود. از مبدل‌های بخار در نیروگاه‌ها و تاسیسات صنعتی استفاده می‌شود.

مبدل‌های چگالشی: این نوع مبدل برای تبدیل مایع به بخار استفاده می‌شود. از مبدل‌های چگالشی در یخچال‌ها، کولرهای گازی و دستگاه‌های تبخیر استفاده می‌شود.

مبدل حرارتی بر اساس نوع سیال

مبدل‌های مایع به مایع: این نوع مبدل برای انتقال حرارت بین دو سیال مایع استفاده می‌شود.

مبدل‌های مایع به گاز: این نوع مبدل برای انتقال حرارت بین یک سیال مایع و یک سیال گاز استفاده می‌شود.

مبدل‌های گاز به گاز: این نوع مبدل برای انتقال حرارت بین دو سیال گاز استفاده می‌شود.

انتخاب نوع مبدل حرارتی مناسب به عواملی مانند کاربرد، نوع سیالات، دمای آنها، میزان گرمای مورد نیاز و … بستگی دارد.

اجزای مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی ستون فقرات بسیاری از سیستم های گرمایشی و خنک کننده هستند. این دستگاه کارآمد در قلب نیروگاه ها، پالایشگاه ها، کارخانجات صنعتی و یا فرآوری مواد غذایی یافت می شوند و وظیفه اصلی آنها انتقال حرارت به طور بهینه بین دو سیال مختلف بدون مخلوط شدن آنها است.

برای انجام این کار، مبدل های حرارتی از شبکه ای از اجزا دقیق و هماهنگ استفاده می کنند که هر کدام نقش حیاتی در فرآیند انتقال حرارت ایفا می نماید. البته لازم به ذکر است که همه مبدل های حرارتی از تمامی این قطعات تشکیل نشده و وجود هر یک از اجزا در انواع مختلف مبدل حرارتی متفاوت است. به عنوان مثال، مبدل های حرارتی صفحه ای بجای پوسته از قاب و صفحات و بجای ورق لوله از صفحات خاصی ساخته می شود و به دلیل طراحی خاص خود نیازی به بافل ندارند.

در ادامه، به طورکلی به بررسی شناخته شده ترین اجزای مبدل های حرارتی می پردازیم:

صفحات پرس(Pressed plates) یا بافل ها (Baffles)

در مبدل‌های حرارتی، برای افزایش کارایی انتقال حرارت از قطعات ویژه‌ای استفاده می‌شود. این قطعات با توجه به نوع مبدل حرارتی، نام‌های مختلفی دارند:

  • مبدل‌های پوسته و لوله: در این نوع مبدل‌ها از بافل استفاده می‌شود.
  • مبدل‌های صفحه‌ای: در این نوع مبدل‌ها از کانال‌های خاص در صفحات پرس‌شده استفاده می‌شود.

عملکرد بافل و کانال‌های پرس‌شده:

هر دو نوع بافل و کانال‌های پرس‌شده وظایف مشابهی را انجام می‌دهند:

  • افزایش سطح تماس بین سیال گرم و سرد: با ایجاد مسیرهای پیچیده برای جریان سیال، سطح تماس بین سیال گرم و سرد افزایش می‌یابد و در نتیجه، انتقال حرارت به طور موثرتری انجام می‌شود.
  • افزایش آشفتگی جریان: بافل‌ها و کانال‌های پرس‌شده، جریان سیال را آشفته می‌کنند. این امر باعث افزایش سرعت انتقال حرارت بین سیال و جداره مبدل می‌شود.
  • جلوگیری از عبور مستقیم سیال: بافل‌ها و کانال‌های پرس‌شده، مسیر جریان سیال را به گونه‌ای هدایت می‌کنند که از عبور مستقیم سیال گرم و سرد از کنار یکدیگر جلوگیری می‌شود. این امر باعث می‌شود که سیال‌ها زمان بیشتری برای تبادل حرارت با یکدیگر داشته باشند.

جنس بافل و کانال‌های پرس‌شده:

  • بافل‌ها: معمولاً از جنس فولاد، پلاستیک یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. انتخاب جنس بافل به عواملی مانند دمای سیال، فشار و خوردگی بستگی دارد.
  • کانال‌های پرس‌شده: اغلب با استفاده از استیل ۳۱۶ تولید می‌شوند. استیل ۳۱۶ نوعی فولاد ضد زنگ است که در برابر خوردگی و فرسایش مقاوم است و برای استفاده در محیط‌های خشن مناسب است.
ساخت مبدل حرارتی
قاب مبدل های حرارتی

فریم (Frame) مبدل حرارتی

فریم اسکلت اصلی مبدل های حرارتی صفحه ای و قاب مستحکمی است که نه تنها صفحات تبادل حرارت را در آغوش خود جای می‌دهد، بلکه مسیر عبور سیالات گرم و سرد را نیز به دقت هدایت می‌کند و از جابجایی یا لرزش آنها در اثر فشار و تنش‌های محیطی مانند گرد و غبار، رطوبت و ضربه جلوگیری می‌کند.
انتخاب جنس فریم مبدل حرارتی صفحه‌ای، به نوع کاربرد و شرایط محیطی آن بستگی دارد. گروه صنعتی رادفر، با در نظر گرفتن این موارد، فریم‌های مبدل‌های خود را از دو جنس مختلف فولاد کربنی با روکش رنگ پلی اورتان، برای کاربردهای عمومی و استیل ضد زنگ ۳۱۶ برای محیط‌های خورنده یا مصارف بهداشتی تولید و عرضه می نماید.

تجهیزات کنترلی

تجهیزات کنترلی نقش اساسی در عملکرد کارآمد و ایمن مبدل‌های حرارتی ایفا می‌کنند. این تجهیزات با تنظیم و پایش پارامترهای مختلف مانند دما، فشار و جریان سیالات، عملکرد مبدل را بهینه نموده و از ایجاد خطرات و مشکلات جلوگیری می‌کنند. انواع اصلی تجهیزات کنترلی مبدل‌های حرارتی عبارتند از:

  • شیرهای تخلیه: برای تخلیه سیالات از مبدل
  • ابزارهای اندازه گیری: برای اندازه گیری دما، فشار و جریان سیالات
  • کنترلرهای دما: برای تنظیم و حفظ دمای سیال خروجی در یک سطح مطلوب
  • کنترلرهای جریان: برای تنظیم و حفظ جریان سیالات عبوری در یک مقدار مطلوب
  • سیستم‌های هشدار دهنده: برای شناسایی و هشدار در مورد شرایط غیرعادی
  • شیرهای اطمینان و کنترلرهای فشار: برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار در مبدل
تجهیزات کنترلی مبدل حرارتی
گسکت مبدل حرارتی

گسکت (Gasket)

در مبدل های حرارتی برای آب بندی از واشر های مختلفی استفاده می شود. این واشر را در مبدل حرارتی صفحه ای گسکت می نامند. در گروه صنعتی رادفر، گسکت ها نوع خاصی از نیتریل NBR و EPDM است که به طور کامل روی لبه‌های هر صفحه قرار گرفته و با روش‌های مختلفی مانند چسباندن، پرس کردن یا جوشکاری به صفحات مبدل متصل شوند. این واشر ها برای آب‌بندی فضای بین صفحات مبدل حرارتی و جلوگیری از نشت یا مخلوط شدن سیالاتی که از داخل صفحات عبور می‌کنند، ضروری هستند.

اتصالات (Nozzles)

اتصالات، نقاط ورود و خروج سیالات به داخل و خارج از مبدل حرارتی را فراهم می کنند. آنها باید به درستی اندازه بندی و نصب شوند تا از نشت و اتلاف حرارت جلوگیری شود. اتصالات معمولاً از فولاد، چدن، برنج یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند.

اتصالات مبدل حرارتی
پوسته مبدل حرارتی

پوسته (Shell)

پوسته، یک محفظه استوانه ای یا بیضی شکل است که بعنوان کاوری بر روی کل اجزای مبدل های پوسته و لوله عمل کرده و دارای اتصالاتی برای ورود و خروج سیالات گرم و سرد در دو انتهای آن وجود دارد.
شل از لوله ها یا کویل های دستگاه در برابر فشار، خوردگی و دیگر مشکلات محیط خارجی محافظت کرده و موجب استحکام مبدل خواهد شد. در گروه صنعتی رادفر پوسته معمولاً از جنس مانیسمان با آلیاژ فولاد A516 ساخته می شود.

لوله ها (Tubes)

لوله ها مسیر اصلی جریان سیال هستند و سطح تماس را برای انتقال حرارت بین سیالات فراهم می کنند. مهندسین ما برای تولید مبدل های پوسته و لوله از لوله های مانیسمان با آلیاژ فولاد A516 استفاده می کنند تا علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، انتقال حرارت را نیز بهینه نماید.

شل و لوله های مبدل حرارتی
ورق لوله مبدل حرارتی

صفحه لوله (Tube Sheet)

از این قطعه در مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله برای جلوگیری از نشت سیالات، نگه داشتن لوله‌ها در داخل پوسته و حفظ یکپارچگی ساختاری مبدل استفاده می‌ شود. صفحه لوله معمولا از جنس استیل ۳۱۶ ساخته شده و در فرایند تولید مبدل حرارتی ابتدا لوله ها را از حفره های این صفحه رد کرده و فضاهای مابین آن ها را  با استفاده از روش‌های مختلفی مانند لحیم‌کاری، جوشکاری CO2 یا واشر های اورینگ‌ها آب‌بندی می نمایند.

درپوش مجرا (Header Bonnet)

در مبدل حرارتی پوسته و لوله مجرا و درپوش مجرا، لوله ها را در محل خود نگه می دارند و به عنوان نقاط ورود و خروج سیال به داخل لوله ها عمل می کنند. جنس درپوش مانند پوسته از نوع مانیسمان با آلیاژ فولاد A516 می باشد و باید به گونه ای طراحی شوند که جریان سیال را به طور یکنواخت توزیع کرده و از نقاط کور و راکد جلوگیری کند.

درپوش های مجرا مبدل حرارتی

طراحی و ساخت مبدل حرارتی برای کاربرد های مختلف

در فرآیند تولید محصولات غذایی و دارویی گاهی نیاز به افزودن و یا حذف گرما از محصولات و یا تجهیزات می باشد. مبدل های حرارتی وظیفه تنظیم دما بدون آلودگی محصولات و تجهیزات را در فرآیند تولید برعهده دارند. همچنین مبدل های حرارتی با تنظیم دما در صنایع غذایی مانند خط تولید لبنیات و نوشیدنی میکروب ها را کاهش و سلامت آنها را تضمین می کند.

مبدل های حرارتی ممکن است در مراحل مختلف تولید از جمله پر کردن، تنظیم غلظت، پاستوریزاسیون، خشک کردن جهت سرد کردن و یا گرم کردن مواد به کار گرفته شود.

همچنین در کاربرد های برودتی مانند تهویه مطبوع انتقال دما بین سیالات مختلف انجام می پذیرد. گروه کارخانجات صنعتی رادفر برای برآورده کردن الزامات تولید و برای انواع سیال ها و ویسکوزیته های مختلف آنها مبدل های حرارتی را متناسب با کاربرد آن طراحی و تولید می کند.

پاسخ به تمام سئوالات شما

متخصصان ما آماده ارائه مشاوره به شما هستند

ما با بیش از ۳۰ سال تجربه آماده پاسخ گویی به سئوالات شما و ارائه مشاوره در زمینه طراحی و اجرای تاسیسات برودتی و موتورخانه هستیم.

برای دریافت مشاوره با ما تماس بگیر
کاربرد چیلر در صنایع غذایی

مبدل حرارتی در صنایع لبنی، غذایی و دارویی

کاربرد چیلر در تهویه مطبوع

مبدل حرارتی در سیسم تهویه مطبوع

کاربرد چیلر تراکمی در لیزر

مبدل حرارتی صنایع بررشی

واتر جت، لیزر، سی ان سی

مبدل های حرارتی استخر

مبدل حرارتی استخر

گالری تصاویر مبدل حرارتی

امتیاز: 1/ 5