چگونه یک مبدل حرارتی گرما را منتقل می کند؟

مبدل های حرارتی مؤلفه های مهم در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری هستند و نقش مهمی در انتقال گرما از یک مایع به دیگری دارند. من به عنوان یک تأمین کننده پیشرو مبدل حرارتی ، من از اهمیت درک چگونگی کار این دستگاه ها برای اطمینان از عملکرد کارآمد و قابل اطمینان دیدن کرده ام. در این پست وبلاگ ، من به اصول انتقال حرارت در مبدلهای حرارتی ، انواع مختلف مبدل های حرارتی را کشف می کنم و در مورد برنامه های آنها بحث می کنم.

اصول انتقال حرارت

انتقال حرارت از طریق سه مکانیسم اصلی اتفاق می افتد: هدایت ، همرفت و تابش. در مبدلهای حرارتی ، انتقال و همرفت حالتهای اصلی انتقال حرارت است.

انتقال

هدایت انتقال گرما از طریق یک ماده جامد یا بین دو جامد در تماس مستقیم است. در یک مبدل حرارتی ، هدایت از طریق دیواره های لوله ها یا صفحات که دو مایعات را از هم جدا می کنند ، رخ می دهد. میزان هدایت طبق قانون فوریه اداره می شود ، که می گوید شار گرما (Q) متناسب با گرادیان دما (DT/DX) و هدایت حرارتی (k) مواد است:

q = -k * (dt/dx)

جایی که q شار گرما (w/m²) است ، k هدایت حرارتی (w/m · k) است و dt/dx گرادیان دما (k/m) است.

هدایت حرارتی مواد مورد استفاده در مبدل حرارتی نقش مهمی در تعیین کارایی انتقال حرارت دارد. مواد با هدایت حرارتی بالا ، مانند مس و آلومینیوم ، معمولاً در مبدل های حرارتی برای تقویت هدایت استفاده می شوند.

همرفت

همرفت انتقال گرما بین یک مایع و یک سطح جامد یا بین دو مایع در حرکت است. در مبدل حرارتی ، همرفت هنگامی اتفاق می افتد که مایعات از روی لوله ها یا صفحات جریان می یابند و گرما را به سطح یا از سطح منتقل می کنند. دو نوع همرفت وجود دارد: همرفت طبیعی و همرفت اجباری.

• همرفت طبیعی:همرفت طبیعی هنگامی اتفاق می افتد که حرکت سیال با اختلاف چگالی ناشی از تغییرات دما هدایت می شود. به عنوان مثال ، در یک مبدل حرارتی لوله عمودی ، مایع گرم به دلیل چگالی پایین تر آن افزایش می یابد و یک الگوی گردش طبیعی ایجاد می کند.
• همرفت اجباری:همرفت اجباری هنگامی اتفاق می افتد که حرکت سیال توسط یک نیروی خارجی مانند پمپ یا فن هدایت شود. همرفت اجباری معمولاً در مبدل های حرارتی برای افزایش سرعت انتقال حرارت با افزایش سرعت سیال استفاده می شود.

میزان همرفت توسط قانون خنک کننده نیوتن اداره می شود ، که بیان می کند که میزان انتقال حرارت (q) متناسب با اختلاف دما (ΔT) بین سیال و سطح و ضریب انتقال حرارت (H) است:

q = h * a * Δt

در جایی که Q سرعت انتقال حرارت (W) است ، H ضریب انتقال حرارت (w/m² · k) ، a سطح سطح (m²) است و ΔT اختلاف دما (k) است.

ضریب انتقال حرارت به عوامل مختلفی از جمله خصوصیات سیال ، سرعت جریان و هندسه مبدل حرارتی بستگی دارد.

انواع مبدل های حرارتی

انواع مختلفی از مبدل های حرارتی در دسترس است که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. متداول ترین انواع مبدل های حرارتی عبارتند از:

مبدلهای حرارتی پوسته و لوله

مبدلهای حرارتی پوسته و لوله از نوع گسترده مبدل حرارتی در کاربردهای صنعتی استفاده می کنند. آنها از یک دسته از لوله های محصور در یک پوسته تشکیل شده اند. یک مایع از طریق لوله ها جریان می یابد ، در حالی که مایع دیگر از طریق پوسته ، در اطراف لوله ها جریان می یابد. لوله ها به طور معمول از فلز ساخته شده اند ، مانند مس یا فولاد ضد زنگ و در یک الگوی موازی یا مبهم تنظیم شده اند.

مبدلهای حرارتی پوسته و لوله چندین مزیت از جمله راندمان انتقال حرارت زیاد ، سطح بزرگ برای انتقال حرارت و امکان تحمل فشارها و دما را ارائه می دهند. آنها معمولاً در برنامه هایی مانند تولید برق ، پردازش شیمیایی و یخچال استفاده می شوند.

مبدلهای حرارتی صفحه

مبدلهای حرارتی صفحه از یک سری صفحات نازک و راه راه تشکیل شده است که در کنار هم جمع شده اند تا یک سری کانال ها تشکیل شوند. این دو مایعات از طریق کانال های متناوب جریان می یابند و گرما را از طریق صفحات منتقل می کنند. مبدلهای حرارتی صفحه چندین مزیت از جمله راندمان انتقال حرارت بالا ، اندازه جمع و جور و نگهداری آسان را ارائه می دهند. آنها معمولاً در برنامه هایی مانند سیستم های HVAC ، پردازش مواد غذایی و آشامیدنی و تولید دارویی مورد استفاده قرار می گیرند.

مبدلهای حرارتی لوله

مبدل های حرارتی لوله ای مانند مبدل های حرارتی پوسته و لوله مشابه هستند ، اما دارای باله هایی هستند که به قسمت بیرونی لوله ها وصل شده اند تا سطح سطح برای انتقال حرارت را افزایش دهند. باله ها می توانند از فلز مانند آلومینیوم یا مس ساخته شوند و می توانند مستقیم یا مارپیچ باشند. مبدلهای حرارتی لوله های فنلاندی مزایای مختلفی را ارائه می دهند ، از جمله راندمان انتقال حرارت بالا ، اندازه جمع و جور و امکان رسیدگی به فشارها و دما بالا. آنها معمولاً در برنامه های کاربردی مانند تهویه مطبوع ، تبرید و گرمایش و سرمایش فرآیند صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

برنامه های مبدلهای حرارتی

از مبدل های حرارتی در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شود ، از جمله:

نیروگاه

در نیروگاه های تولید برق ، از مبدل های حرارتی برای انتقال گرما از بخار گرم تولید شده توسط دیگ به آب خنک کننده در کندانسور استفاده می شود. این فرایند به چگالش بخار به داخل آب کمک می کند که می تواند در دیگ بخار استفاده مجدد شود. از مبدل های حرارتی در سایر قسمت های فرآیند تولید برق نیز استفاده می شود ، مانند پیش گرم شدن آب تغذیه و خنک کننده روغن روغن کاری.

پردازش شیمیایی

در گیاهان فرآوری شیمیایی ، از مبدل های حرارتی برای کنترل دمای واکنشهای شیمیایی ، مایعات خنک یا فرآیند گرما و بازیابی گرما از جریان زباله استفاده می شود. آنها معمولاً در برنامه هایی مانند تقطیر ، تبخیر و تبلور استفاده می شوند.

یخچال و تهویه هوا

در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع ، از مبدل های حرارتی برای انتقال گرما از مبرد به محیط اطراف استفاده می شود. سیم پیچ اواپراتور گرما را از هوای داخلی جذب می کند ، در حالی که سیم پیچ کندانسور گرما را به هوای فضای باز آزاد می کند. از مبدل های حرارتی در سایر قسمت های سیستم تبرید مانند کمپرسور و شیر انبساط استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد ابعاد سیم پیچ تبخیر کننده ، می توانید بازدید کنیدابعاد سیم پیچ اواپراتوربشر

پردازش غذا و نوشیدنی

در گیاهان فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی ، از مبدل های حرارتی برای پاستوریزه کردن ، استریل کردن و خنک کردن محصولات غذایی و نوشیدنی استفاده می شود. آنها معمولاً در کاربردهایی مانند فرآوری شیر ، دم کردن آبجو و تولید آب میوه استفاده می شوند.

سیستم های HVAC

در سیستم های HVAC ، از مبدل های حرارتی برای گرم کردن یا خنک کردن هوای موجود در ساختمان استفاده می شود. هوا از روی سیم پیچ عبور می کند که حاوی یک مایع گرم یا سرد مانند آب یا مبرد است که گرما را به هوا یا از هوا منتقل می کند. از مبدل های حرارتی نیز در سایر قسمت های سیستم HVAC مانند پمپ حرارتی و واحد انتقال هوا استفاده می شود.

پایان

مبدلهای حرارتی مؤلفه های اساسی در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری هستند و نقش مهمی در انتقال گرما از یک سیال به دیگری دارند. با درک اصول انتقال حرارت و انواع مختلف مبدل های حرارتی موجود ، می توانید مبدل حرارتی مناسب را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنید.

ما به عنوان یک تأمین کننده مبدل حرارتی ، ما طیف گسترده ای از مبدل های حرارتی با کیفیت بالا را برای پاسخگویی به نیازهای مشتریان ارائه می دهیم. مبدل های حرارتی ما با استفاده از جدیدترین فناوری و مواد با بالاترین استانداردها طراحی و ساخته شده اند. ما همچنین پشتیبانی فنی جامع و خدمات پس از فروش را برای اطمینان از عملکرد کارآمد و قابل اعتماد محصولات خود ارائه می دهیم.

اگر علاقه مند به خرید مبدل حرارتی برای درخواست خود هستید ، یا در صورت داشتن هرگونه سؤال یا نیاز به اطلاعات بیشتر ، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما خوشحال خواهیم شد که در مورد نیازهای شما بحث کنیم و یک راه حل سفارشی را در اختیار شما قرار دهیم. شما همچنین ممکن است به ما علاقه مند باشید1 واحد تراکم HPوتواحد چگالش ذخیره سردبشر

منابع

• Incropera ، FP ، DeWitt ، DP ، Bergman ، TL ، & Lavine ، AS (2013). اصول گرما و انتقال انبوه. جان ویلی و پسران.
• Kakac ، S. ، & Liu ، H. (2002). مبدلهای حرارتی: انتخاب ، رتبه و طراحی حرارتی. مطبوعات CRC.
• شاه ، RK ، و Sekulic ، DP (2003). اصول طراحی مبدل حرارتی. جان ویلی و پسران.