یکی از معمولترین فن آوری های بهبود انتقال حرارت مورد استفاده در مبدلهای حرارتی که به عنوان مهمترین دستگاه های مصرف کنند انرژی در صنایع فرایندی می باشند وسایل افزاینده انتقال حرارت داخل لوله می باشد. به طور کلی دو راه اصلی برای افزایش انتقال حرارت در مبدلهای مرسوم وجود دارد :
• افزایش سطح انتقال حرارت
• افزایش ضریب انتقال حرارت
برای مبدلهای پیوسته – لوله ای هر دو این راه ها قابل دسترس است.هر دو روش فوق را می توان برای سمت پوسته مبدلهای حرارتی استفاده نمود در حال حاضر جهت بالا بردن ضریب انتقال حرارت و بهبود آن، از روشها و ابزارهای مختلفی استفاده می شود که به بعضی از آنها در زیر اشاره شده است :
• تیوب اینزرت (Tube Insert)
• تیوب فین دار (Finned Tube)
• بفلهای میله ای ( ROD Baffle )
• بافل حلزونی (Helical Baffle)
• تیوب پیچشی (Twisted Tube)
1-1-5-1: تیوب اینزرت (Tube Insert)
انواع مختلفی از وسایل افزاینده انتقال حرارت داخل لوله موجود می باشد که هر یک عملکرد مخصوص به خوشان را دارند .وسایل افزاینده انتقال حرارت داخل لوله شامل اینزرت های نوارپیچ و اینزرت های فنرپیچ و اینزرت های سطوح گسترده و اینزرت های شبکه ای و …. می شوند که در شکل (1-1) زیر نشان داده شده است :
شکل (1-1): اینزرت های نوارپیچ و اینزرت های فنرپیچ
هندسه های گوناگونی از وسایل افزاینده انتقال حرارت داخل لوله موجود هستند اما twisted tape ها و شبکه های سیمی مرسوم تر هستند. مبنای عمومی عملکرد آنها توسعه رژیم جریان و ایجاد انتقال حرارت آشفته در شرایط جریان آرام است.
1 – نوارهای تابیده (Twisted tape ) : Twisted tape ها سبب ایجاد جریان حلزونی در طول لوله ( چرخش جریان داخل لوله ) می شوند. آنها عموما تماس حرارتی خوبی با دیواره لوله ندارند.
2- مفتولهای پیچشی : این وسایل به صورت حلقوی بر روی جداره داخلی لوله ها قرار گرفته و سبب از بین رفتن لایه مرزی حرارتی شده و منجر به افزایش لایه مرزی حرارتی شده و منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت داخل لوله می گردند.
3 – شبکه های سیمی : این وسایل شامل شبکه های متعدد سیمی که به دور یک هسته مرگزی بافته شده اند می باشد. این وسایل چندین مکانیزم بهبود انتقال حرارتی ایجاد می کنند این عناصر دارای قطر بیشتری نسبت به لوله هستند. لبه این سیم ها با دیواره لوله در نقاط منظمی تماس پیدا می کنند. در شرایط جریان آرام لایه مرزی را کاهش می دهند و اختلاط توده بیشتر می شود. تحت شرایط جریان آشفته آنها به عنوان ایجاد کننده اغتشاش بطوریکه لایه مرزی دیواره را از بین میبرند عمل می کنند. این وسایل برای جریانهای آرام داخل لوله پیشنهاد میشوند. ایجاد دمای یکنواخت برای سیال داخل لوله و افزایش اختلاط سیال داخل لوله از مکانیزم های افزایش انتقال حرارت این وسایل می باشد .
4 – لوله های مرکزی ( core tubes ) : لوله ها یا میله هایی هستند که در مرکز لوله قرار میگیرند و می توانند هم قطر هیدرولیکی و هم سطح جریان را کاهش دهند . کاهش سطح جریان باعث افزایش سرعت می شوند . کاهش قطر هیدرودینامیکی هم سبب توسعه انتقال حرارت می گردد.
5 – Extended Surface Inserts : این سطوح قالبی شکل در داخل لوله جای می گیرند . بین دیواره لوله و اینزرت تماس خوبی وجود دارد . این اینزرت ها باعث کاهش قطر هیدرولیکی می شوند و به عنوان سطوح اضافی عمل می کنند .
هزینه ساخت وسایل افزاینده انتقال حرارت داخل لوله بسیار پایین می باشد و نصب آنها در داخل لوله های مبدل های حرارتی به آسانی صورت میگیرد . این وسایل برای افزایش توان عملکردی مبدلهایی که جریان سمت لوله در آنها احتیاج به عملکرد حرارتی بالاتری دارند می تواند مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر آن در مواقعی که تمیز کردن لوله های مبدل های حرارتی مدنظر باشد این نوع وسایل افزاینده انتقال حرارت را براحتی می توان از لوله های مبدل خارج نمود . به طور کلی قرار گرفتن اینزرت ها در مسیر جریان باعث افزایش افت فشار و کاهش سطح جریان میشوند که این کاهش سطح جریان به افزایش سرعت در لوله ها منتهی می شود و شرایط بهتری برای تماس بین سطح تیوب و سیال می شود.
2-1-5-1: لوله های پره دار (Finned Tube)
در این لوله ها میزان گرمای انتقال از سیال گرم به جریان سرد که از بدنه لوله پره دار صورت می گیرد تابع دو پارامتر می باشد:
1. ضریب انتقال حرارت سیال های موجود در دو سوی لوله و بدنه لوله
2. کمیت سطح و افزایش مساحتی از لوله که سیالات سرد و گرم از روی آن عبور می کنند.
اگر لوله مورد استفاده به صورت میله ای و صاف (Bare tube) باشد سیالی که ذارای کمترین ضریب انتفال حرارت است پارامتر تعیین کننده بوده و عملا نرخ انتقال حرارت کل را راهبری و کنترل می نماید. در صورتی که ضریب انتقال حرارت سیال داخل لوله به مراتب از ضریب انتقال حرارت سیال خارج لوله بیشتر باشد، افزایش سطح موثر خارجی لوله پدیده ای مفید خواهد بود که پیامد آن افزایش نرخ انتقال حرارت کلی است. بهترین شیوه رسیدن به مساحت (سطح) موثر، بیشتر بخش خارجی لوله می باشد و اضافه کردن قطعات فلزی به این قسمت لوله با عنوان پره شناخته می شود. از مزایای مهم استفاده از پره ها کاهش تعداد کلی لوله های مورد استفاده و تقلیل وزن تجهیزات انتقال حرارت است و علاوه بر این باعث کاهش افت فشار گاز و در نتیجه به سبب عدم نیاز به پمپ و یا کمپرسور قوی تر، هزینه های عملیاتی کاهش خواهد یافت.
استفاده از لوله های پره دار راهی است تا سطح تماس سمت پوسته مبدل های پوسته – لوله ای افزایش یابد. لوله های پره دار را در واقع می توان به سه دسته تقسیم کرد :
1 – لوله های با پره کوتاه . 2 – لوله های با پره بلند. 3 – لوله های شیار دار .
از آنجا که در مبدل ها ی حرارتی فضای محدودی برای تعداد زیادی لوله در نظر گرفته می شود, ارتفاع پره ها در این لوله ها نمی تواند از یک مقدار معین بیشتر باشد. به همین خاطر تنها لوله فین کوتاه که در آن تعداد زیادی پره کوچک تعبیه شده است, قابلیت استفاده در این مبدل ها دارد. این نوع لوله می تواند دو تا سه برابر سطح خارجی لوله را افزایش دهد که باعث بهبود خواص حرارتی مبدل شده و حجم آن را کاهش می دهد. ولی در عین حال هم گران تر هستند و هم باعث افزایش افت فشار در سمت پوسته مبدل می شوند. علاوه بر آن خود پره ها هم مقاومت حرارتی دارند که بر کارآیی حرارتی مبدل ها تاثیر منفی می گذارد.
در لوله های با پره بلند پره ها به صورت مجزا روی لوله ها نصب می شوند ( جوش خورده یا پرچ می شوند) . پره ها در واقع جهت افزایش سطح موثر لوله های مبدل استفاده می شوند . لوله های پره دار معمولا زمانیکه ضرایب انتقال حرارت در سمت بیرون لوله نسبت به داخل لوله کم است استفاده می شوند به عنوان مثال در انتقال حرارت از یک مایع به یک گاز از قبیل مبدل های حرارتی Air-Cooled ( هوا خنک ) کارایی پره تابعی است از ابعاد پره و هدایت حرارتی ( جنس ) پره بنابراین معمولا پره ها از موادی با هدایت حرارتی بالا استفاده می شوند. برای مس و آلومینیوم کارایی عموما بین 0.9 تا 0.95 است . در شکل (2-1) چند نمونه از انواع تیوب های فین دار دیده می شود.
شکل (2-1) :چند نمونه از انواع تیوب های فین دار
در حالت هایی که مقاومت های طرف پوسته خیلی بیشتر از سمت لوله است لوله های با پــره کوتاه می توانند ضریب انتقال حرارت کلی را با افزایش سطح خارجی لوله ها توسعه دهند. استفاده از این لوله ها می تواند سطح خارجی لوله را در مقایسه با لوله های صاف تا 6/2 برابر افزایش دهد. لوله های پره دار از لوله های صاف طی یک فرایند ساخت شکل می گیرند و لوله در واقع قطر مشابه با لوله صاف (bare tube) را که در شروع از آن ساخته شده است حفظ می کند .این تکنولوژی به ویژه برای سیستم هایی که از فلزات گران نظیر تیتانیوم و آلیاژهای بالای نیکل استفاده می کنند موثرتر و نیز با صرفه تر است . لوله های fine-fin وقتی از جنس مواد گران قیمت ساخته می شوند به میزان زیادی هزینه ها زا کاهش می دهند به طوری که مثلا وقتی جنس لوله از تیتانیوم باشد هزینه هر فوت مربع از سطح انتقال حرارت تا 50 % کاهش می یابد.
مبدلهای دارای پره های طولی (شیاردار) نسبتاً گران هستند و چون قابل تمیز کردن نمی باشند می توان از آنها فقط برای سیالاتی استفاده کرد که به طور معمول دارای ضرایب فیلم بسیار پایین بوده و رسوبی از خود بر جای می گذارند که با جوشیدن خارج می شوند. به این ترتیب این نوع مبدلها برای گازها در فشار پایین که چگالی آنها کم بوده و افت فشار مجاز نیز پایین است ایده آل می باشند.
3-1-5-1: بفلهای میله ای ( ROD Baffle )
مبدل های ROD بفل توسط شرکت نفتی Phillips در سال 1970 جهت بر طرف کردن مشکل لرزش مبدل ها توسعه داده شد. در این هندسه توسعه یافته سمت پوسته بفلهای قطابی با یک سیستم شبکه ای جهت ساپرت لوله ها جانشین شده اند . جریان محوری روی لوله ها باعث افت فشار کمتر و لرزش کم خواهد شد. در این مبدل ها بفل های میله ای با آرایش خاصی به حلقه بفل در دور دسته لوله جوش خورده اند. این بفل ها به صورت دسته 4 تایی مورد استفاده قرار می گیرند.
ROD بفل ها علاوه بر حل مشکل لرزش دسته لوله ها سبب کاهش در افت فشار و رسوب گذاری می شوند و همزمان کارایی حرارتی را هم بالا می برند و نیز جریان خالص مخالف در طراحی های با یک گذر لوله بدست می آید . نمونه ROD بفل در شکل (3-1) دیده می شود.
شکل (3-1) : نمایی از Rod Baffle در مبدل پوسته و لوله
در شکل های (4-1) و (5-1) الگوی جریان در مبدل های Segmental Baffle و Rod Baffle را نشان می دهد.
شکل (4-1) : الگوی جریان در Segmental Baffle
شکل (5-1) : الگوی جریان در Rod Baffle
در کل می توان مزایای ROD بفل ها را به صورت زیر خلاصه نمود :
• مبدل های ROD بفل مشکل مربوط به لرزش لوله ها را از بین می برد و باعث کاهش افت فشار سمت پوسته و افزایش عملکرد حرارتی مبدل می گردد.
• افت فشار کمتر در پوسته در این مبدل ها باعث ذخیره انرژی قابل توجهی بالاخص در سیستم های گازی می شود .
• پوسته مبدل به شکل های استاندارد X ,K ,G , H , F , E می تواند ساخته شود و در ساختن لوله و بفل ها از آلیاژهای معمول استفاده می گردد جنس بفل ها هم با توجه به نوع سیال سمت پوسته انتخاب می شود .
4-1-5-1: بفل های حلزونی ( Helical Baffle )
هندسه توسعه داده شده دیگر سمت پوسته جایگذاری بفل های قطایی وسط یک سیستم بفل قطابی با زاویه های خاص می باشد که سبب ایجاد الگوی جریان حلزونی در داخل پوسته می شود. این تکنولوژی سبب کاهش میزان افت فشار و کاهش لرزش و کاهش تمایل به رسوب گذاری می شود. مبدل های پوسته – لوله ای با بفل های حلزونی در جمهوری چک توسعه داده شد . این مبدل ها که به مبدل های Helix (Helixchanger) معروفند نواقص عمده مبدل های با بفل های قطایی را حداقل می کند. بفل های حلزونی صفحاتی هستند که با یک زاویه خاص نسبت به محور لوله ها در سمت پوسته قرار می گیرند و ضرایب انتقال حرارت بالایی در سمت پوسته ایجاد می کنند. اینها اثری مشابه با اینزرت های نوار پیچ در داخل لوله دارند در شکل(6-1) زیر یک مبدل حرارتی با بفل های حلزونی و شکل(7-1) الگوی جریان در آن نشان داده شده است .
شکل(6-1) : مبدل حرارتی با بفل های حلزونی
شکل(7-1) : الگوی جریان در بافل های حلزونی
تستهایی که انجام شده است نشان دهنده کاهش بسزایی در میزان رسوب گذاری ( در این مبدل ها ) می باشد. این نوع بفل ها باعث افزایش کارایی انتقال حرارتی و کاهش در مقدار سطح مورد نیاز و نیز مهمتر از آن کاهش قطر پوسته خواهند شد. نتیجه اینست که این نوع بفل ها باعث می شوند مبدلی ارزانتر و کوچکتر داشته باشیم .
برخی از مزایای مبدل های Helix به ترتیب زیر است :
1 – مبدل در بازه های زمانی دیرتری احتیاج به تمیز کردن خواهد داشت به طوری که این مدت زمان در برخی سرویس ها به 3 تا 4 برابر افزایش می یابد.
2 – کارایی و عملکرد بسیار خوبی بالاخص در سیستم های بزرگ که Upgrade می شوند بدست می آید.
3 – صرفه جویی هزینه سرمایه گذاری خوبی حاصل می شود .
4 – صرفه جویی انرژی بالایی ناشی از هزینه های پایین تر کمپرسورها و پمپ ها و تجهیزات پایین دستی حاصل می شود .
5 – لرزش دسته لوله نیز کاهش می یابد ( یک دلیل آن ناشی از کوتاه شدن طول لوله ساپرت نشده است )

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

6 – میزان رسوب گذاری در این مبدل ها به دلیل از بین رفتن فضاهای مرده بسیار کاهش می یابد .
5-1-5-1: لوله های پیچشی ( Twisted – Tubes)
توسعه دیگری که در زمینه مبدل های حرارتی پوسته – لوله ای صورت گرفته است مبدل هایی با لوله های پیچشی می باشد. این لوله ها بوسیله یک فرایند ویژه شکل دهی تولید می شوند و در دسته لوله قرار می گیرند. لوله های استفاده شده در مبدل های Twisted – tubes طی یک فرایند تک گامی شکل گرفته اند لوله های تولیدی یک مقطع بادامی شکل دارند و پیچش به آنها اضافه می شود . این لوله ها هر یک توسط دیگری در طول مبدل ساپرت می شوند . اگرچه Twisted – tubes ها با یکدیگر تماس دارند اما فاصله کافی بین آنها برای جریان سمت پوسته وجود دارد . جریان سمت پوسته همانند درون لوله یک حرکت چرخشی خواهد داشت . این باعث افزایش آشفتگی هر دو سمت لوله و پوسته ( بخوبی ) می شود. این لوله ها به نحوی به هم قفل می شوند که نیازی به بفل های حمایت کننده نمی باشد . این واحدها جریان کاملا محوری و بدون فضاهای مرده دارند و تمایلی به لرزش در این واحدها وجود ندارد. همانطور که بیان شد هیچ بفلی برای این واحدها مورد نیاز نیست .توسعه انتقال حرارت در هر دو سمت لوله و پوسته اتفاق خواهد افتاد و نسبت های بالاتر سطح به حجم به دست می آید ( در مقایسه با دسته لوله های مرسوم ) اصطکاک کمتری در سمت پوسته وجود خواهد داشت و جریان خالص مخالف می تواند در حالت های یک گذر لوله و دو گذر پوسته – دو گذر لوله حاصل شود . لوله های پیچشی در واقع هدفشان ترقی دادن انتقال حرارت در هر دو طرف لوله و پوسته می باشد که توسط توسعه و بهبود میدان جریان در دو سمت مبدل صورت می گیرد. این چنین افزایش دهنده های دوتایی را می توان با ترکیب استفاده از اینزرت ها و مثلا لوله های پره کوتاه مقایسه کرد. در شکل(8-1) یک مبدل حرارتی با لوله های پیچشی نشان داده شده است.
شکل(8-1) : مبدل حرارتی با لوله های پیچشی
عموما در طراحی های با Twisted – tubes) ها) شکل (9-1)، حرکت پیچشی سیال موجب افزایش توربولنسی حتی در سرعت های کم و سیالات با ویسکوزیته بالا و در نتیجه بهبود انتقال حرارت می ش به میزان 40% ضرایب انتقال حرارت بالاتری نسبت به مبدل های لوله ای با بفل های قطایی در افت فشار مشابه را می دهد . لیسانس این نوع مبدلها به صورت تجاری در اختیار شرکت های Allard سوئد و Brown Fin tube آمریکا قرار دارد . این مبدل ها همچنین می توانند به صورت ترکیب با دسته لوله های معمولی برای نیازهای ویژه انتقال حرارتی و افت فشاری مورد استفاده واقع شوند .
شکل (9-1) : الگوی جریان در تیوب و پوسته در مبدل لوله های پیچشی (Twisted Tube)
از مزایای دیگر این نوع مبدلها می توان به موارد زیر اشاره کرد.
الف ) کاهش گرفتگی – بعضی از مواردی که باعث کاهش کرفتگی می شوند عبارتند از :
• نداشتن بافل و حذف نقاط مرده در قسمت پوسته
• داشتن پروفایل سرعت ثابت و یکنواخت
• کنترل دمای دیواره لوله در اثر توزیع جریان ثابت
ب ) نداشتن لرزش – بعضی از مواردی که باعث از بین رفتن لرزش می شوند عبارتند از :
• نبود بافل و حرکت سیال پوسته در امتداد طول لوله ها
• تماس لوله های مارپیچ در تعداد زیادی از نقاط
ج ) کاهش افت فشار – بعضی از مواردی که باعث کاهش افت فشار می شوند عبارتند از :
• نداشتن بافل و کاهش افت فشار
• کوتاهتر بودن طول این نوع مبدل ها و داشتن تعداد پاس های کمتر
د ) تمیز کردن آسانتر
6-1: تاثیر بهبود انتقال حرارت در مبدل های حرارتی
بهبود انتقال حرارت در مبدل های حرارتی معمولا با افزایش افت فشار و در نتیجه افزایش قدرت پمپاژ (Higher pumping power) را به دنبال دارد. بنابراین هر گونه افزایش انتقال حرارت باید در مقابل هزینه های صرف شده جهت غلبه بر افت فشار مقایسه و بررسی شود. هزینه سالانه مصرف برق برای پمپ در هنگام سرویس برابر است با :
Operating Cost = (Pumping power, kw) (Hours of operation, h) (Price of Electricity, $/kwh)
کم کردن افت فشار و جرم سیال ورودی می تواند هزینه یک مبدل را کاهش دهد اما در عوض سایز مبدل افزایش پیدا می کند که این به معنی افزایش هزینه اولیه (initial cost) می باشد. ضریب انتفال حرارت می تواند با اختلال در جریان سیال که به کاهش و یا از بین رفتن لایه مرزی و شکستن ویسکوزیته می شود، بهبود یابد اما برای رسیدن به این مرحله نیاز به افزایش قدرت پمپاژ می باشد که در نهایت باعث بالا رهتن هزینه می شود. بنابراین برای رسیدن به انتقال حرارت مطلوب در مبدل های حرارتی، تکنیک ها و روش های متعددی وجود دارد که در بالا به آنها اشاره شده است.
فصل دوم :
مبدل های حرارتی و انواع آن
1-2: تقسیم بندی مبدلها
این تقسیم بندی بر اساس سیال فرآیندی مبدل شکل گرفته است. البته تفاوت بین ضرایب انتقال حرارت گازها و مایعات در تعیین شکل مبدل نقش موثری دارد.
1-1-2 :مایع / مایع
در این مبدلهای حرارتی هر دو سیال مایع هستند و مکانیزم انتقال حرارت برای هردو، انتقال حرارت اجباری است. انتقال حرارت در این مبدلها به علت بالا بودن ضریب انتقال حرارت مایعات بالاست.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

2-1-2: گاز / مایع
در این مبدلها یک سیال مایع و سیال دیگر گاز است. معمولاً برای خنک نمودن سیال گرم توسط هوا استفاده می شود. جریان مایع با سرعت کافی داخل لوله پمپ میشود که این موجب بالا بودن ضریب انتقال حرارت طرف لوله ها می شود. هوا به صورت متقاطع بر روی لوله ها جریان می یابد. جریان هوا می تواند به صورت جابجایی اجباری یا آزاد باشد.
3-1-2: گاز / گاز
معمولاً کمتر اتفاق می افتد که در مبدلها هر دو سیال گاز باشند. مگر اینکه یکی از گازها در فشار بالا باشد. گاز فشار بالا که دانیسته آن بیشتر است در داخل لوله ها جریان می یابد. البته ضریب انتقال حرارت در این موارد خیلی کوچک است و برای انتقال حرارت مناسب باید تدابیری اندیشید که در مباحث بعد در این مورد بحث می شود.
4-1-2: کندانسورها
در این مبدلهای حرارتی جریات بخار یک سیال مایع (مثلاً آب) و یا جریان گاز (مثلاً هوا) خنک و کندانس می شود. گاهی اوقات بخار خارج لوله است مثل کندانسورهای نیروگاههای حرارتی و گاهی اوقات بخار داخل لوله است مثل کندانسورهای فرئون.
2-2: تقسیم بندی براساس شکل ساختمانی
تقسیم بندی مهم دیگری برای مبدلها وجود دارد که براساس شکل ساختمانی آنها می باشد. اهمیت این نوع تقسیم بندی از آنجا مشخص می شود که در صنعت مبدلها با توجه به همین نوع تقسیم بندی از روی شکل شان یاد می شود.
1-2-2: مبدلهای لوله ای (Tubular Heat Exchanger)
این گونه مبدلها از دو لوله هم محور تشکل شده اند. یکی از سیالها در داخل لوله میانی و در امتداد طول آن جریان می یابد و سیال دیگر در داخل حلقه بین دو لوله جریان خواهد یافت. سایر اجزاء ساختمانی این مبدلها عبارتند از:
• زانوی برگشت
• سر برگشت
• اتصالات T برای ورودی و خروجی سیالها
هنگامی که اختلاف انبساط حرارتی بین لوله خارجی و داخلی وجود دارد در کاربرد نوع اتثالات می یابد دقت کافی شود تا تنش حرارتی مینیمم گردد.
در شکل های (1-2)، (2-2) و (3-2) مبدلهای لوله ای را می توان براساس شکل تقسیم بندی شده اند.
شکل (1-2) : مبدلهای لوله ای U شکل
شکل(2-2) : مبدلهای دو لوله ای ساده
شکل(3-2) : مبدلهای دو لول های کویل دار
2-2-2: موارد کاربرد و مزایای مبدلهای لوله ای
هنگامی که ضریب انتقال حرارت سیال داخل لوله نسبت به خارج آن بزرگتر از 2:1 باشد، مثلاً داخل لوله مایعات کم لزج مثل آب با ضریب انتقال حرارت بالا باشد و خارج از آن مایعات لزج استفاده شود معمولاً بجای استفاده از مبدلهای پوسته و لوله از مبدلهای لوله ای استفاده می شود. البته در این موارد از پره با طول بلند که باعث افزایش سطح می شود، در خارج لوله استفاده می شود. همچنین اگر سرویسهای فشار بالا مورد نیاز باشد، مبدلهای لوله ای ترجیحاً استفاده می شود. در سرویسهای کوچک نیز این مبدلها استفاده می شود.
استفاده و کاربرد زیادی که مبدلهای لوله ای دارند به خاطر مزایای زیر می باشد:
این سیستم ها دارای انعطاف پذیری زیادی هستند. در طولهای مختلف و انواع لوله های مختلف و از مواد ختلف ساخته می شوند و خیلی سریع از سوار کردن قطعات استاندارد پیش ساخته آماده می گردند. با انتخاب صحیح اتصالات به آسانی می توان قطعات آن را پیاده نمود تا درون و بیرون لوله ها تمیز شوند. محاسبات طراحی آنها به صورت دقیق و خوبی تدوین شده است. توزیع و پخش سیال را می توان در واحدهای مختلف کنترل نمود. این کار با انتخاب پمپ های جداگانه برای هر سری مبدل امکان پذیر است.

معایب مبدلهای لوله ای
از معایب عمده این مبدلها می توان موارد زیر را نام برد:
1. برای بار حرارتی بزرگ، سیستم مبدلهای دو لوله ای حجم زیادی را اشغال می کنند.
2. قیمت آنها برای واحد سطح انتقال حرارت نسبتاً زیاد است.
2-3-2: مبدلهای پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)
هنگامی که سطح انتقال حرارت لازم برای مبدلهای دو لوله ای زیاد شود (بیشتر از 50 متر مربع باشد)، بهتر است از مبدلهای پوسته و لوله استفاده شود شکل (4-2). مبدلهای پوسته و لوله به طور وسیعی در فرآیندهای انتقال حرارت برای کاربردهای مایع/مایع و همچنین در کندانسورها و مولدهای بخار استفاده می شوند. این مبدلها برای انتقال حرارت مشخصی سطح کمتری به نسبت مبدلهای لوله ای اشغال می کنند.
شکل (4-2) : مبدلهای پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)
مزایای این گونه مبدل ها عبارتند از:
1- در حجم کم ایجاد سطح بزرگی برای انتقال حرارت می کنند.
2- طراحی مکانیکی خوبی دارند.
3- روش ساخت تثبیت شده خوبی دارند.
4- قابلیت استفاده برای دامنه وسیعی از مواد را دارند.
5- به راحتی تجهیز می شوند.


پاسخ دهید