مبدل حرارتی و کویل مسی

در این مقاله میخوانیم:

تعاریف مبدل حرارتی و کویل مسی
کاربرد مبدل حرارتی و کویل مسی
قیمت مبدل حرارتی و کویل مسی

مبدل حرارتی

مبدل حرارتی (Heat exchanger) دستگاهی است که انرژی حرارتی را از سیالی به سیال دیگر منتقل می کند. سیال ممکن است مایع یا گاز باشد. به این صورت که دو سیال با دمای مختلف را وارد محفظه می کنند و میان آن ها انتقال حرارت صورت می گیرد.

کاربرد مبدل حرارتی در پالایشگاه ، نیروگاه ، موتورخانه ساختمان ، یخچال ، سیستم های تهویه مطبوع و … می باشد.

انواع مبدل حرارتی :

این نوع از مبدل ها که در صنعت کاربرد بیشتری دارند خود به چند دسته ی مختلف تقسیم بندی می شوند :

۱- تک لوله ای ۲- لوله مارپیچ ۳- دو لوله ای ۴- چند لوله ای ۵- لوله پوسته ۶- مبدل های صفحه ای ۷- مبدل پره دار ۸- مبدل حرارتی صفحه و شاسی

مبدل های با لوله های u شکل ( u – Tube Exchanger )

این نوع مبدل حرارتی شامل فقط یک کانال و یک صفحه لوله می باشد. از این رو ورودی و خروجی لوله ها از طریق یک کانال که به دو قسمت تقسیم شده است ، صورت می گیرد . همانطور که از نام این مبدل حرارتی پیدا است لوله ها به شکل حرف لاتین U ساخته می شوند . با باز کردن پیچ و مهره ها ، کانال از پوسته جدا می شود و صفحه لوله ها و دسته لوله ها را می توان از پوسته خارج نمود به طوری که امکان تمیز کردن و بازرسی قسمت داخلی لوله ها می باشد . از طرفی نمی توان جریان های حاوی مواد جامد (کثیف) را به خاطر ایجاد ساییدگی در خم موجود در لوله ها استفاده کرد . این مبدل ها برای سیالاتی به کار می روند که اختلاف درجه حرارت زیادی داشته باشند ، زیرا انتهای U شکل لوله ها ، امکان انبساط و انقباض را تا حد زیادی به وجود می آورند .

مزایا :

۱- در حجم کم ایجاد سطح بزرگی برای انتقال حرارت می کنند.

۲- طراحی مکانیکی خوبی دارند

۳- روش ساخت تثبیت شده خوبی دارند

۴- قابلیت استفاده برای دامنه وسیعی از مواد را دارند

۵- به راحتی تجهیز می شوند

۶- روش طراحی خوب و تثبیت شده ای دارند

مبدل های پوسته و لوله SHELL & TUBE HEAT EXCHANGER :

متداولترین و پرکاربردترین نوع مبدل های حرارتی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد مبدل های حرارتی لوله- پوسته می باشد که برای کاربرد های مختلف و در اندازه های گوناگون طراحی و ساخته می شود .از این نوع مبدل ها به منظور تبخیر یک مایع یا کندانس کردن یک بخار و یا انتقال حرارت بین دو مایع استفاده می شود . این نوع از مبدل ها از تعداد زیادی لوله حاوی سیال که بخش خارجی آن با سیال دیگر در تماس می باشد تشکیل یافته و عمل انتقال حرارت از طریق سطح واسط که همان بدنه یا جداره لوله است امکان می پذیرد پس باید جنس لوله ها به گونه ای انتخاب گردد که علاوه بر استقامت ، رسانای خوب گرما نیز باشد .

در مبدل های لوله-پوسته معمولا دو صفحه از جنس فلز در ابتدا و انتهای مبدل قرار می گیرد که به تعداد لوله های داخل مبدل بر روی این ورقه ها سوراخ ایجاد شده است و این لوله ها به صفحه لوله از طریق جوش یا به طریقه مکانیکی متصل شده اند .دو سر مبدل یعنی سر جلویی و عقبی مبدل به گونه ای طراحی و ساخته می شود که سیال از یک سر مبدل وارد شده و به سمت ورودی لوله ها هدایت شود و پس از عبور از لوله ها وارد سر عقبی شده و در آنجا جمع آوری گردد.

هنگامی که سطح انتقال حرارت لازم برای مبدل های دو لوله زیا شود بهتر است از مبدل های پوسته و لوله استفاده شود . مبدل های پوسته و لوله به طور وسیعی در فرایند های انتقال حرارت برای کاربرد های مایع/مایع و همچنین در کندانسورها و مولدهای بخار استفاده می شوند . این مبدل ها برای انتقال حرارت مشخصی سطح کمتری به نسبت مبدل های لوله ای اشغال می کنند.

اجزای تشکیل دهنده یک مبدل حرارتی لوله-پوسته عبارتند از :

لوله
پوسته
بافل ها
هد جلویی
هد پشتی
صفحات تیوب ها
نازل ها

کاربرد :

بی تردید مبدل های حرارتی اجزای جدایی ناپذیر و پر کاربرد صنعت هستند . این تجهیزات به طور گسترده در صنایع تهویه ی مطبوع ، صنایع غذایی، الکترونیک ، خودرو ، نفت و گاز ، فرایند های

یکی از برکاربردترین انواع مبدل حرارتی ، کویل های مسی و استیل هستند که در ادامه مطالب به تشریح کامل کویل های مسی میپردازیم :

کویل مسی :

کویل مسی یا کوئل مسی نوعی انتقال دهنده حرارتی می‌باشد و در انواع هواساز،ایر کولر،فن کوئل و کندانسور کاربرد دارد و از کویل مسی استفاده میشود.ما کویل‌های مسی درواقع از لوله‌های مسی با سایزهای مختلف تولید میگردد که هر کدام برای مبدلی کارآمد است.عموما خنک سازی سیال گرم داخل لوله به دو روش هواخنک و آب خنک فرایند تبرید را طی می نماید.از کویل مسی برای انواع کولینگ تاور هیبریدی استفاده می‌گردد که بسیار در دهه گذشته مورد استقبال قرار گرفته است.کویل‌های مسی از رفت و برگشت تعدادی مشخص لوله‌ی مس و درنهایت اتصال به ونتوری یا کلکتور تشکیل می‌شوند.از این نوع مبدل‌های مسی برای تولید کویل سرمایشی و گرمایشی محیط استفاده می‌شود.

کاربرد انواع کویل مسی

این مبدل‌ها در دستگاه‌های بسیاری قابل نصب بوده که در ادامه به تمامی آنها اشاره خواهیم داشت.اما عملکرد اصلی این کویل‌ها به دلیل رسانای بالاتر از آلومینیوم اغلب در تاسیسات برودتی و گرمایشی مخاطب دارد.میزان انتقال حرارت مس تقریبا دو برابر بیشتر از کویل آلومینیومی می‌باشد.به همین منظور است که در تمامی آبگرمکن‌های دیواری و صنعتی از کویلی با لوله‌های مس استفاده می‌شود.کاربردهای این کویل‌ها متفاوت بوده هر یک مقدار فشار معینی را تحمل میکنند ولذا برای این بخش محاسباتی پیچیده باید انجام شود. انواع مبدل مسی شامل:

منبع کویل دار
کندانسور
ایرکولر
کویل کولینگ تاور هیبریدی
فن کوئل
هواساز
انواع آبگرمکن‌های صنعتی

چگونه کویل‌های مسی تست می‌شوند؟
روشی هست که توسط گاز ازت انجام میگیرد که در این عملیات کویل مسی با بیست بار فشار متداول، تست و آماده میشود.مبدل‌ها به علت داشتن نقاط جوشکاری شده در تمامی مسیر باید 24 ساعت زیر تست نهایی بار قرار بگیرند.مبدل مسی می‌تواند انواع سیالات را خنک نماید که هرگونه گاز یا مایعی هستند.برای نصب کویل کندانسوردر دستگاه اصلی باید حتما این فرایند در مدت زمان 24 ساعته انجام شود تا از عملکرد صحیح مبدل مسی اطمینان حاصل نمایید.
سایز لوله مسی و ارتباط آن با انتقال حرارت
حتما تا به حال با این سوال مواجه شده‌اید که حجم لوله بیشتر میزان خنک کاری را افزایش می‌دهد یا خیر؟باید گفت بله می‌تواند مفید واقع شود اما از این رو شما را با افت فشار سیال روبرو می‌کند.این عامل می‌تواند کلیه محاسبات را تغییر داده و باعث شود کویلی متفاوت طراحی گردد.
کویل مسی فین دار
از مبدل‌های مسی با فین‌های آلومینیومی یا مس در انواع کندانسور و ایرکولر استفاده می‌شود.علت آن ایجاد سطح تبادل حرارت بهتر برای کاهش یا افزایش مایع درون مبدل است.اما برای این نوع کویل‌ها به علت داشتن فین تنها روش هواخنک توصیه می گردد. لذا در صورت پاشش آب با TDS بیشتراز 5 میتواند سبب گرفتگی کویل شود و میزان انتقال دما را کاهش دهد.به همین منظور تنها در سیستم‌هایی که بدون نیاز پاشش آب است کاربرد دارد.
قیمت کویل مسی
برای قیمت گذاری مبدل‌های مسی باید متراژ لوله و مقدار وزن کویل مشخص شود.زیرا مس یکی فلزات گران بهاء بوده و در کشور ایران با نواسانات ارزی بسیار قیمت تغییر می نماید.قیمت کویل‌ها بسته به تعداد ردیف لوله مسی و ابعاد لوله‌هاست که تعیین کننده نرخ نهایی هستند.