مبدل حرارت Heat exchanger

مبدل حرارتی چیست
مبدل حرارتی (heat exchanger) تجهیزی است که برای انتقال حرارت بهینه از یک محیط به محیط دیگر به کار می‌رود. مبدل‌های حرارتی حرارت را بین دو یا چند جریان سیال که درون دستگاه جریان دارند منتقل می‌کنند.
مبدل‌های حرارتی در صنایع زیادی همانند فرآیند، نیروگاه، تهویه مطبوع، تبرید، برودت، بازیافت حرارت و صنایع ساخت و تولید دارند. در صنایع نیروگاهی انواع زیادی از بویلرهای فسیلی، بخار‌سازهای هسته‌ای، کندانسورهای بخاری، ری‌ژنراتورها و برج‌های خنک کن به کار می‌روند. در صنایع فرآیندی، مبدل‌های جریان دو فاز برای تبخیر، تقطیر، انجماد کریستال و به عنوان بسترهای سیال‌سان (fluidized beds)‌ با واکنش‌های کاتالیستی به کار می‌روند. سیستم‌های تهویه مطبوع و تبرید نیاز به کندانسور و اواپراتور دارند.
پیش‌رفت زیادی در کاربرد مبدل‌های حرارتی صورت گرفته است. یکی از قدم‌های اصلی در پیش‌رفت اولیه بویلرها، معرفی بویلرهای واتر تیوب (water-tube boilers) بود. تقاضا برای موتورهای قدرتمندتر نیاز به بویلرهایی که با فشار بیش‌تر کار کنند را بیش‌تر کرد و در نتیجه بویلرها بزرگ‌تر و بزرگ‌تر شدند. واحدهای بویلری که در نیروگاه‌های مدرن به کار می‌روند فشار بخار بالای 80 بار تولید و از کوره‌های دارای تیوب‌های آب، سوپرهیترها و قسمت‌های بازیافت حرارتی همانند اکونومایزرها و هیترهای هوا و کندانسورهای با کارایی بالا استفاده می‌کنند. تکامل بویلرهای مدرن و کندانسورهای کارامد‌تر برای صنعت نیروگاهی، یک مایل‌استون مهم در مهندسی بوده است.
زمانی که آرایش‌ها ساده باشند، همانند جریان متقابل (counter flow)، جریان موازی (parallel flow)، جریان متقاطع (cross flow)، جریان متقاطع-متقابل (cross-counter flow)، و مبدل حرارتی پوسته و لوله چند پاسه (multi-pass sheel and tube)، و زمانی که مقاومت در برابر انتقال حرارت در کل حجم یک‌نواخت باشد،
انواع مهم مبدل‌های حرارتی
می‌توان انتخاب مناسبی داشت و فرآیند را بهینه کرد. انواع مهم مبدل‌های حرارتی در زیر آمده‌اند:
مبدل حرارتی لوله‌ای (tube/pipe heat exchanger)
مبدل حرارتی لوله‌ای فین‌دار (finned tube heat exchanger)
مبدل حرارتی صفحه‌ای (plate heat exchanger)
مبدل حرارتی دابل پایپ (double pipe heat exchanger)
مبدل حرارتی پوسته و لوله (shell and tube heat exchanger)
مبدل حرارتی صفحه‌ای اسپیرال (spiral plate heat exchanger)
مبدل حرارتی لاملا (lamella heat exchanger) یا رامن (Ramen heat exchanger)
مبدل حرارتی بازیاب (regenerative heat exchanger)
مبدل حرارتی تماس مستقیم (direct contact heat exchanger)
مبدل حرارتی دابل پایپ
یک مبدل حرارتی دابل پایپ (double-pipe heat exchanger) یا مبدل حرارتی دو لوله‌ای از لوله‌ای تشکیل شده که به صورت هم‌مرکز درون یک لوله با قطر بزرگ‌تر قرار گرفته است. مبدل‌های حرارتی دابل پایپ می‌توانند دارای چیدمان مختلفی همانند سری (series)، موازی (parallel) یا ترکیبی از آن دو باشند تا الزامات افت فشار و اختلاف دما را برآورده کنند.
بدل حرارتی پوسته و لوله