انواع کاربردهای مبدل حرارتی

مبدل حرارتی Heat Exchanger یکی از اجزای سیستم لوله کشی است که وظیفه‌ی آن انتقال حرارت بین محیط ها، تجهیزات و سیالات مختلف می‌باشد. بخاطر عملکرد مهمی که این جزء دارد از آن در صنایع مختلفی به فراوانی استفاده می‌شود. این مبدل دارای انواع مدل های مختلفی می‌باشد که باعث شده مکانیزم های عملکرد آن با توجه به مدل های مختلفش منحصر به فرد هستند.

در حال حاضر 12 نوع مبدل حرارتی مختلف در صنایع گوناگون وجود دارد که در صورت نیاز به گرم یا سرد کردن تجهیزات یا سیالات از آنها استفاده می‌شود. سیستم های تبرید، سیستم های تهویه، نیروگاه ها، داروسازی، صنایع غذایی، خودروسازی، فولاد، نفت و گاز از جمله سیستم ها و صنایعی میباشند که Heat Exchanger در آنها کاربرد دارد. در ادامه به معرفی مهمترین کاربردهای Heat Exchanger می‌پردازیم.

انواع کاربردهای مبدل حرارتی

مبدل حرارتی در سیستم های تبرید

دو جزء بسیار مهم و اصلی در سیستم های تبرید عبارتند از کندانسور و اواپراتور. هر دوی این دو جزء به نوعی مبدل حرارتی محسوب می‌شوند. بدین شرح که در کندانسور بخار داغ با از دست دادن حرارت، خنک شده و به حالت مایع در می‌آید. اواپراتور نیز حرارت را از محیط جذب کرده و دمای سیال عبوری را از این طریق افزایش می‌دهد.

از یخچال گرفته تا سردخانه های صنعتی از طریق سیستم تبرید فعالیت می‌کنند. این موضوع به خوبی دایره گسترده کاربرد Heat Exchanger را نمایش می‌دهد.

سیستم های تهویه مطبوع

وقتی صحبت از مبدل حرارتی میشود منظور این نیست که یک جزء خاصی به نام Heat Exchanger وجود دارد و بواسطه آن میتواند حرارت را انتقال دارد. بلکه تجهیزات و ساختار های مختلفی در صنعت وجود دارند که به واسطه عملکرد خود میتوانند خرارت را منتقل و یا تبدیل کنند. از جمله این تجهیزات کویل های سرمایش و گرمایش است نوعی Heat Exchanger محسوب می‌شوند.

این اجزا عملکرد بسیار مهمی در سیستم های تهویه مطبوع دارند و معمولا درون آن ها بسته به نوع کاربرد، آب سرد یا گرم در جریان است. هوایی که قرار است به داخل ساختمان وارد شود با عبور از روی کویل ها، سرد یا گرم می‌شود و پس از آن وارد ساختمان شده و شرایط آسایش حرارتی را برآورده می کند.

دیگ بخار و چیلرها از تجهیزات تهویه مطبوع پرکاربرد، به خصوص در سیستم های مرکزی مانند موتورخانه ها محسوب میشوند. هر دوی این تجهیزات در ساختار خود از مبدل حرارتی بهره می‌برند.

کاربرد مبدل حرارتی در نیروگاه ها

در نیروگاه های تولید برق، بحث حرارت و انرژی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این نیروگاه ها تجهیزات مختلفی مانند کمپرسور وجود دارند که نقش مهمی در نیروگاه های تولید برق ایفا میکند. در این صنایع، کمپرسورها در معرض حرارت بالایی قرار دارند بر این اساس حتماً فرآیند خنک کاری آنها چک شود. در غیر این صورت این تجهیزات خیلی زود آسیب دیده و از مدار نیروگاه خارج می‌شوند.

برای خنک کردن کمپرسورها از روغن یا آب استفاده می‌شود. بدین صورت که جریان آب و روغن گرمای کمپرسور را به خود جذب کرده و دمای پایین خود را به این وسیله منتقل می‌کنند. لازم به ذکر است در هر چرخه، آب و روغن یک بار خنک شوند در غیر این صورت عملا نمی‌توانند نقش خنک سازی را ادامه دهند.

باتوجه به آنکه چرخه آب و رغن مشکلات خودش را دارد از مبدل حرارتی برای کاهش دمای کمپرسورها استفاده میشود. تبخیر سیالات، کاهش اتلاف حرارتی در نیروگاه و فشرده سازی سیالات از دیگر کاربردهای این مبدل ها میباشند.

کاربرد مبدل در صنعت داروسازی

از کاربردهای دیگر مبدل حرارتی در صنعت داروسازی است. شاید برایتان جالب باشد که چرا این نوع وسیله در داروسازی استفاده میشود اما باید گفت که برای طی کردن فرآیندهای شیمیایی خاصی در تولید داروها، لازم است دما برای مدت زمان مشخصی در محدوده خاصی باقی بماند. در غیر این صورت محصول نهایی، کیفیت موردنظر را نخواهد داشت.

در این صنایع معمولا برای کنترل دما از آب استفاده می‌شود. کنترل دمای آب در این چرخه توسط مبدل های حرارتی صورت می‌گیرد.

صنایع غذایی

عدم وجود میکروارگانیسم های مضر در تولید مواد غذایی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. ترفندها و روش های مخلفی برای از بین بردن این موجودات وجود دارد که از جمله آنها میتوان به پاستوریزاسیون اشاره کرد. به کمک مبدل های حرارتی، عملیات انتقال حرارت به مواد غذایی در چرخه‌ای دائمی شکل گرفته تا از این طریق محصولات سالم و باکیفیت تولید شوند. علاوه بر آن این مبدل ها در خنک کردن تجهیزات کارخانه های مواد غذایی نیز نقش دارند.

مبدل حرارتی در خودروسازی

رادیاتور، کولر، خنک کننده روغن موتور و خنک کننده باتری (در خودروهای پیشرفته به عنوان آپشن نصب می شوند) اجزایی از اتومبیل که در نقش مبدل حرارتی ایفای نقش میکنند. برخی از خودروهای مدرن بیش از 10 مبدل در ساختار خود دارند. زیرا هرچه موتور موجود در ماشین پیشرفته‌تر باشد، احتمال داغ شدن آن افزایش می‌یابد.

بر همین اساس لازم است از مبدل های حرارتی بیشتری برای خنک کردن موتورها استفاده شود. مثلاً خودروهای الکتریکی در مقایسه با بنزینی نیاز به مبدل های حرارتی با راندمان بالاتری دارند.

صنایع فولاد، نفت و گاز

در صنعت تولید فولاد به منظور آنکه لازم است فولاد خام را شکل داد به حرارت زیادی احتیاج است. همچنین برای خنک کردن فولاد نیز از استخرهای آب سرد استفاده میشود. در تمام این فرایندها مبدل حرارتی نقش دارد. همچنین در خطوط گالوانیزاسیون ورق های فولادی نیز از این مبدل ها برای خنک کردن سیالات استفاده می‌شود.

مبدل حرارتی در صنعت نفت و گاز نیز نقش بسیار مهمی دارد. از جمله کاربردهای اصلی Heat Exchanger در این صنایع می‌توان به خنک کردن روغن مورد استفاده برای کاهش دمای سیالات و تجهیزات اشاره نمود. همچنین این مبدل ها در مواردی با هدف افزایش دمای سیالات برای کمک به بهبود فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد دارند.