مبدل حرارتی چیست و بهترین مواد برای ساخت آنها کدامند؟

مبدلهای حرارتی دستگاههایی هستند که برای انتقال گرما بین دو یا چند مایعات (یعنی مایعات ، بخارها یا گازها) با دماهای مختلف طراحی شده اند. بسته به نوع مبدل حرارتی مورد استفاده ، فرایند انتقال حرارت می تواند از گاز به گاز ، مایع به گاز یا مایع به مایع باشد.و از طریق جداکننده جامد رخ می دهد ، که از مخلوط کردن مایعات یا تماس مستقیم مایعات جلوگیری می کند. سایر مشخصات طراحی از جمله مصالح ساختمانی و اجزای سازنده ، مکانیسم های انتقال حرارت و تنظیمات جریان نیز به طبقه بندی و طبقه بندی انواع مبدلهای حرارتی موجود کمک می کند. با استفاده از صنایع مختلف ، مجموعه متنوعی از این وسایل تبادل گرما برای استفاده در هر دو روش گرمایش و سرمایش طراحی و ساخته می شوند.

بهترین مواد برای ساخت مبدل حرارتی کدامند؟

ممکن است فکر کنید مبدل حرارتی همیشه باید از فلزات ساخته شوند ، که گرما به سرعت جذب و هدایت می شوند - و بسیاری از آنها. اما مبدل های حرارتی همچنین می توانند از سرامیک ، کامپوزیت (بر اساس فلز یا سرامیک) و حتی پلاستیک (پلیمر) ساخته شوند.

تمام این مواد مزایای خود را دارند. سرامیک برای نوع کاربردهای درجه حرارت بالا (بیش از 1000 درجه سانتیگراد یا 2000 درجه فارنهایت) که می تواند فلزات مانند مس ، آهن و فولاد را ذوب کند انتخابی مناسب است.، اگرچه آنها همچنین برای استفاده در مایعات خورنده و ساینده در دماهای بالا یا پایین محبوب هستند. پلاستیک ها به طور کلی وزن و هزینه کمتری نسبت به فلزات دارند ، در برابر خوردگی و رسوب مقاومت می کنند و می توانند برای داشتن هدایت حرارتی خوبی طراحی شوند ، گرچه تمایل دارند از نظر مکانیکی ضعیف باشند و با گذشت زمان ممکن است تخریب شوند. اگرچه به طور کلی برای برنامه های با درجه حرارت بالا مناسب نیست ، اما مبدل های پلاستیکی می توانند برای چیزی مانند استخر یا دوش ، که در هر روز و دمای اتاق کار می کند ، گزینه مناسبی باشند. مبدل های حرارتی کامپوزیت بهترین ویژگی های مواد اولیه والدین خود را ترکیب می کنند - به عنوان مثال ، هدایت حرارتی بالای فلز با کاهش وزن و مقاومت در برابر خوردگی بهتر یک پلاستیک.

در آینده ، به وضوح ممکن است که بتوانیم از مواد جالب تر در غرق کننده های گرما استفاده کنیم. به عنوان مثال ، نانولوله های کربنی (ورق های شش ضلعی نازک کربن که برای ساختن "لوله" پیچیده شده اند) دارای خاصیت رسانایی گرما هستند و در حال حاضر در غرق کننده های گرما (دستگاه های حذف گرما که عمدتا در الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرند) استفاده می شوند. در حال حاضر تحقیقات زیادی انجام شده است تا ببینیم چگونه می توان آنها را در مبدل های حرارتی مستقر کرد.

انتخاب مبدل حرارتی

در حالی که تعداد زیادی از مبدل های حرارتی در دسترس هستند ، مناسب بودن هر نوع (و طراحی آن) در انتقال گرما بین مایعات بستگی به مشخصات و الزامات کاربرد دارد. این عوامل تا حد زیادی طراحی بهینه مبدل حرارتی مورد نظر را تعیین می کنند و بر رتبه و محاسبات اندازه مربوطه تأثیر می گذارند.

برخی از عواملی که متخصصان صنعت هنگام طراحی و انتخاب مبدل حرارتی باید در نظر داشته باشند عبارتند از:

• نوع مایعات ، جریان سیال و خواص آنها
• خروجی های حرارتی مورد نظر
• محدودیت اندازه
• هزینه ها

مبحث مبدل های حرارتی بسیار گسترده بوده ما در این مقاله به بخش مهمی از آن پرداختیم.

این مقاله از بخش مبدل حرارتی سایت پایا دما جمع آوری شده است.

مبدل حرارتی چیست؟

به زبان ساده مبدل حرارتی وسیله ای است که گرما را از یک رسانه به دیگری منتقل می کند.
 یک کولر روغن هیدرولیک یا نمونه آن گرما را از روغن داغ با استفاده از آب سرد یا هوا حذف می کند. روش دیگر مبدل حرارتی در استخر شنا برای گرم کردن آب استخر از آب گرم از دیگ بخار یا مدار آب گرم خورشیدی استفاده می کند. انتقال گرما توسط مواد تبادل کننده در حال حرکت بی آنکه اختلاط یا تماس مستقیمی بین آنها صورت گیرد انجام می شود.
مبدل حرارتی پوسته و لوله ، مایعات را از طریق لوله و لوله عبور می کند ، جایی که به عنوان مبدل حرارتی با هوا خنک می شود و هوا را از طریق هسته باله ها خنک می کند تا یک مایع خنک شود.

 

شما می توانید مبدلهای حرارتی را در انواع مکان ها مشاهده کنید ، معمولاً برای گرم کردن یا خنک کردن ساختمانها یا کمک به موتورها و ماشینها برای کارآمدتر کار کردن. یخچال و فریزر و دستگاه های تهویه مطبوع ، برای مثال، مبدل های استفاده از حرارت در راه مخالف از سیستم های حرارت مرکزی: آنها گرما را از یک محفظه و یا اتاق که در آن می خواست نه و پمپ آن دور در یک سیال به یک جای دیگر که در آن می توان آن را ریخته بیرون از راه مایع خنک کننده کاملاً درون شبکه ای از لوله ها بسته می شود ، بنابراین در واقع با هوا تماس نمی گیرد: انرژی گرما را از هوای داخل می گیرد و آن را در هوای بیرون رها می کند ، اما هرگز مستقیماً با آن هوا مخلوط نمی شود.

انواع مبدل حرارتی

مبدل حرارتی انواع مختلفی وجود دارد که با توجه به کاربرد آنها تقسیم بندی می شوند.

مبدل حرارتی پوسته و لوله یا Shell و Tube

مبدل های حرارتی پوسته و لوله از تعداد زیادی لوله کوچک تشکیل شده است که درون یک پوسته استوانه ای قرار گرفته اند. لوله ها با استفاده از بسته نرم افزاری لوله یا "پشته لوله" درون سیلندر قرار می گیرند که می تواند دارای صفحات لوله ثابت (به طور دائم بر روی بدنه ثابت باشد) باشد ، یا در مورد Heat Exchange یک پشته لوله شناور که امکان گسترش بسته های لوله را دارد.
مبدل حرارتی پوسته و لوله ، مایعات را از طریق لوله و لوله عبور می کند ، جایی که به عنوان مبدل حرارتی با هوا خنک می شود و هوا را از طریق هسته باله ها خنک می کند تا یک مایع خنک شود.

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدلهای حرارتی Plate همانند مبدلهای حرارتی یک پوسته و لوله کار می کنند و به جای لوله ها از یک سری صفحات پشته استفاده می کنند. مبدلهای حرارتی بشقاب معمولاً بسته به کاربرد و مایعات مورد استفاده ، باریک یا واشر هستند. ساخت و ساز فولاد ضد زنگ جمع و جور آنها را به یک انتخاب ایده آل برای استفاده با مبرد یا در فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی تبدیل کرده است.

مبدل حرارتی خنک کننده هوا

در انواع مبدلهای حرارتی خنک کننده هوا  لوله‎های عبوری سیالات وسط فین ‎های انتقال حرارت احاطه ‎شده‎اند که  معمولاً در رادیاتور ماشین، رادیاتور فن کویل‎ ها، کندان سور یخچال ‌‏ها و کویل‎ های حرارتی که منبع آب دائمی در دسترس نیست استفاده می شود. 

دمای ورودی و خروجی

عبور درجه حرارت اصطلاحی است که برای توصیف سناریو استفاده می شود که دمای هر دو مدار در مبدل حرارتی مایع سرد شده شروع به عبور از آن می کند. این می تواند یک عامل مهم در طراحی مبدل های حرارتی باشد زیرا با عبور درجه حرارت، بازده یک کولر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در بسیاری موارد مبدل حرارتی صفحه بهترین گزینه برای برنامه هایی است که نمی توان از عبور درجه حرارت جلوگیری کرد.

روغن	آب
دمای ورودی	80	30
دمای خروجی	50	51.5
نرخ جریان	25 لیتر در دقیقه	15 لیتر در دقیقه

جدول فوق نشان می دهد که دمای خروجی آب خنک کننده کمی بالاتر از دمای خروجی روغن است. یکی از راه های ساده برای مقابله با این و افزایش راندمان کولر روغن ، افزایش سرعت جریان مایع خنک کننده است. در این مثال خاص افزایش سرعت جریان آب به 25 لیتر در دقیقه باعث می شود دمای خروجی آب به 43 درجه سانتیگراد کاهش یابد.

راهنمای خرید مناسب ترین هیتر

هیتر ها یک راه حل عالی برای گرم کردن فضای بزرگ با سرعت و مقرون به صرفه است.

آیا شما به هیتر نیاز دارید؟

چه فضایی را می خواهید گرم کنید؟ اندازه گیری ظرفیت هیتر فقط مربوط به اندازه اتاق نیست بلکه باید در مورد سرعت گرمایش هیتر نیز باشد.

اندازه اتاق و آب و هوای محلی مشخص خواهد کرد که چه هیتری به طور موثر اتاق و فضای شما را گرم می کند.

بخاری های قابل حمل یا بی سیم نباید بخاطر تولید گازهای گلخانه ای که تولید می کنند ، در اتاقی بسیار کوچک برای ظرفیت نامی خود نصب شوند. برای گرم کردن سریع ، بزرگترین ظرفیت (اندازه گیری شده در MJ / ساعت) را برای اندازه اتاق انتخاب کنید. یک هیتر با ظرفیت کمتر می تواند اتاق را گرم کند اما کندتر خواهد بود.

اندازه مناسب هیتر

هیتر

هنگامی که تصمیم به خرید هیتر گرفتید باید اندازه آن را در نظر بگیرید. هزینه برای هیتر بزرگتر از حد ضروری، باعث هدر رفتن پول و هزینه های جاری بیشتر می شود.

گرمای خروجی در هیتر ها به ازای هر 1 کیلو وات بر ساعت تقریباً 10 متر مربع گرم می کند.

منطقه آب و هوایی که شما در آن زندگی می کنید، ارتفاع سقف شما، تعداد اتاق ها، چه عایقی داشته باشد ، آیا اتاق از نور مستقیم خورشید برخوردار است؟ پنجره ها چقدر بزرگ هستند و آیا دو جداره هستند؟ پرده های ضخیم دارند یا خیر. اینها فاکتورهایی هستند که هنگام انتخاب هیتر باید به آنها توجه کرد.

انتخاب سوخت مناسب

ساختار هیترهای گازی به گونه‌ای است که فقط با یک نوع سوخت گازی کار می‌کنند. بنابراین اگر برای تامین گرمایش از طریق هیترهای گازی، از گازهای دیگری استفاده کنید ایمنی خود و دیگران را به خطر می‌اندازید. در ساختار و نحوه‌ی کار هیترهای پروپان و هیترهای گازی دو تفاوت عمده وجود دارد.

اولین تفاوت بین هیترهای گازی و هیترهای پروپان این است که هیترهای پروپان دارای ارزش گرمایی بیشتری هستند. در واقع هیترهای پروپان حاوی انرژی زیادی هستند. بنابراین درمقایسه‌ی هیترهای گازی، برای تولید مقدار گرمای برابر، گاز کمتری مصرف می‌کنند.

دومین تفاوت هیتر گازی با هیتر پروپان مقدار نسبت اکسیژن به گاز لازم برای عملکرد هیتر است. نسبت اکسیژن به گاز در هیتر پروپان ۲۵ به یک است. در حالی که این نسبت در هیتر گازی تقریباً ۱۰ به یک است. به همین علت هیتر پروپان اکسیژن بیشتری به داخل مشعل خود هدایت می‌کند.

کم مصرف بودن هیتر

یکی از مزایای کلیدی کم مصرف بودن یک هیتر است که سوخت گاز را تبدیل به انرژی گرمایی می‌کند زیرا علاوه بر جلوگیری از اتلاف انرژی، هزینه‌های گرمایشی را کاهش می‌دهد.

قطعات سازنده‌ی استاندارد

هنگام خرید هیتر دقت کنید هیتری را بخرید که مطابق استانداردهای روز باشد. کیفیت و جنس قطعات سازنده‌ی آن را کنترل کنید. هر چقدر که قطعات سازنده هیتر با دوام‌تر باشند، راندمان گرمایشی و طول عمر هیتر افزایش پیدا می‌کند.

پایا دما راهنمای تخصصی در مورد هزینه های سیستم های گرمایشی ، قیمت و مزایا و معایب بخاری های قابل حمل .

هیتر گازی

هیتر گازی یا دستگاه‎های گرمازا تجهیزاتی گرمایشی که در انواع تابشی، فن‎دار و همرفتی تولید می شود و برای گرمایش فضاهای بزرگ صنعتی و خانگی استفاده می شود.

هیتر های گازی از مبدل حرارتی، مشعل اتمسفریک، کلاهک تعدی، کنترل حدی، فن کنترل، اکسی پیلوت و فن تشکیل می شوند.

نحوه عملکرد هیتر گازی

عملکرد هیتر و کوره هوای گرم گازی و گازوئیلی یا دوگانه‌سوز بدین صورت است که هنگامی که ترموستات اتاقی فرمان کار می‌دهد. مشعل دستگاه روشن‌ شده و تا زمانی که دمای کوره به حد مشخص نرسد اجازه عملکرد فن صادر نخواهد شد به همین صورت هنگامی که دمای اتاق از حد تنظیم شده ترموستات بالاتر رفت ترموستات فرمان قطع را صادر می‌کند و منبع گرما خاموش می‌شود و تا هنگامی که دمای محفظه بالای کوره به حد تعیین شده حدوداً نرسد اجازه خاموش شدن فن صادر نمی‌شود. 

گاز توسط کنترل شیر گاز وارد مشعل اتمسفریک هیتر می شود و با روشن شدن مشعل حرارت آن در مبدل حرارتی حرکت کرده و گازهای سوخته شده از دودکش خارج می شود، با گرم شدن مبدل حرارتی (کوره هیتر) فن آکسیال با گذر هوا از بین صفحه های خروجی مبدل هوای سرد محیط را گرم کرده و به بیرون هیتر پرتاب و محیط مورد نظر را گرم می کنند.

انواع هیتر گازی

• هیتر گازی تابشی در انواع گرماتاب‎های سقفی، دیواری هیتر سرامیکی و هیتر ایستگاهی

• هیتر گازی فن‎دار در انواع هیتر گازی کابینتی و هیتر گازی ایستاده- جت هیترها

• هیتر گازی بدون فن همرفتی در انواع بخاری‎های زمینی 

انتخاب هیتر گازی

انتخاب و خرید انواع هیتر گازی نیاز به داشتن اطلاعتی از فضای مورد استفاده است مانند  منطقه آب و هوایی که شما در آن زندگی می کنید ، ارتفاع سقف شما ، چه اتاق های کنار یک اتاق که شما در آن گرم می شوید ، چه عایق کاری داشته باشید ، آیا اتاق از نور مستقیم خورشید برخوردار است ، پنجره ها چقدر بزرگ هستند و پرده های محکم دارند یا خیر، نوع پنجره دو جداره است یا نه؟

شما میتوانید برای اطلاع دقیق از قیمت ها و مشخصات فنی هیتر های گازی به سایت پایا دما مراجعه نمایید و از مشاوران متخصص اطلاعات کسب نمایید.

در مورد راهکار های انتخاب مناسب ترین هیتر گازی در مقالات آینده نیز صحبت می کنیم.

تاسیسات گرمایشی ساختمان

داشتن محیطی امن و راحت برای زندگی و داشتن هوای مطبوع یکی از نیازهای ضروری انسان ها می باشد که با ماشینی شدن زندگی ها استفاده از تاسیسات گرمایشی ساختمان و موتورخانه ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

با استفاده از فناوری ها، سوخت ها و تاسیسات مختلف می توان به راحتی به خواسته های خود دست یافت. از زمان های گذشته تولید و عرضه انواع تجهیزات تأسیسات گرمایشی ساختمان و موتورخانه مرکزی از مورد توجه شرکت های کوچک و بزرگ سازنده تجهیزات تأسیسات حرارتی قرار گرفته و با گذشت زمان و عوامل زیادی موجب پیشرفت و انتخاب بهترین محصول برای ایجاد گرمایش مطبوع ساختمان انتخاب نمود.

در این مقاله به اختصار به بررسی تأسیسات گرمایشی ساختمان و موتورخانه می پردازیم:

پکیج

پکیج ها از تجهیزات گرمایشی پرمصرف به خصوص در فصول سرد می باشند که در منازل و ساختمان های اداری نقش موتورخانه ای کوچک را دارد.

انواع پکیج از نظر موقعیت نصب به دیواری و زمینی و از نظر نوع ساخت مصرفی به پنج دسته  گاز مایع، گاز شهری، گازوئیل، دوگانه سوز، برقی تقسیم می شوند .

رادیاتور

رادیاتورها به عنوان ناقل دمای آب عمل می‌کنند در واقع یک نوع مبدل حرارتی است که گرما را از سیال یعنی آب داغ در سیستم حرارتی گرفته و به محیط از طریق تماس سطحی با هوا و از طریق تابش گرمایی انتقال می‌دهد.

جنس رادیاتورها می تواند متفاوت باشد از جمله به رادیاتورهای آلومینیومی، فولادی، مسی و چدنی می توان اشاره کرد.

به طور کلی رادیاتور ها در انواع پره ای و پنلی تولید می شوند.

از تفاوت های این دونوع رادیاتور میتوان به تعمیر پذیر بودن اشاره کرد که رادیاتور پره ای در صورتی که یک پره اش سوراخ شود امکان حذف همان پره را دارد اما در رادیاتور پنلی این مورد امکان پذیر نیست و باید کل رادیاتور تعویض گردد. از معایب رادیاتور پنلی می توان به این نکته اشاره کرد که قابلیت کم و زیاد کردن ندارند.

هیتر

هیترها سیستم های گرمازایی هستند که جهت گرم‎کردن فضاهای فاقد سیستم‎‎های مرکزی گرمایش و بزرگ مانند خشک‎کن‎ها و کارگاه‎های ساختمانی، واحدهای مسکونی و اداری، بانکها، سالنهای، کارخانه ها و... نیز استفاده می‎گردد.

هیترها از نظر نوع مصرف انرژی در انواع برقی، گازی، نفتی گازوئیلی تولید می شوند.

یونیت هیتر

از دستگاه های یونیت هیتر برای گرم کردن محیط های بزرگ نظیر سالن‌های سرپوشیده، سالن‌های کارخانجات و ... استفاده می‌شود.

از انواع یونیت هیتر برای داشتن قدرت حرارتی زیاد، جاگیری کمتر مخصوصاً در مدل‌های دیواری و سقفی، توزیع بهتر هوای گرم، سرعت زیاد در گرم کردن فضا و قابلیت نصب و پرتاب هوا به صورت افقی و عمودی استفاده می شود.

از مزایای استفاده از یونیت هیتر می توان به راندمان بالا، انتقال گرمای یکنواخت،  قیمت مناسب و نصب اسان اشاره کرد.

در پست های آینده به بررسی دیگر محصولات می پردازیم.

شرکت پایا دما ارائه دهنده اطلاعات فنی و تخصصی مفید درباره محصولات تاسیسات و به نمایش گذاشتن آن ها، مناسب ترین قیمت ها و مشاوره و  تبادل نظر برای خریدی قابل اطمینان است.