مبدل های حرارتی اجزای مهم در فرآیندهای مختلف صنعتی هستند و انتقال گرما بین دو یا چند مایعات را تسهیل می کنند. مبدلهای حرارتی لوله مارپیچ و مبدلهای حرارتی پوسته و لوله دو نوع محبوب هستند که هر کدام مکانیسم انتقال حرارت منحصر به فرد خود را دارند. من به عنوان تأمین کننده مبدل های حرارتی لوله مارپیچ ، من به خوبی موقعیتی را برای بررسی تفاوت بین این دو نوع مبدل حرارتی دارم.
اصول اساسی انتقال حرارت
قبل از مقایسه مکانیسم های انتقال حرارت لوله مارپیچ و مبدلهای حرارتی پوسته و لوله ، درک اصول اساسی انتقال حرارت ضروری است. 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.
هدایت انتقال گرما از طریق یک ماده جامد یا بین دو جامد در تماس است. در یک مبدل حرارتی ، هدایت از طریق دیواره های لوله ها یا صفحات که مایعات گرم و سرد را از هم جدا می کنند ، رخ می دهد. از طرف دیگر همرفت انتقال گرما با حرکت مایعات است. این می تواند یا همرفت طبیعی باشد که به دلیل تغییرات دما یا همرفت اجباری ، در جایی که مایع پمپ یا دمیده شده باشد ، ناشی از اختلاف چگالی است.
مبدلهای حرارتی پوسته و لوله
مبدلهای حرارتی پوسته و لوله یکی از انواع پرکاربرد مبدلهای حرارتی در صنعت است. آنها از یک دسته از لوله های محصور در یک پوسته تشکیل شده اند. یک مایع از طریق لوله ها (سمت لوله) جریان می یابد ، در حالی که مایع دیگر در خارج از لوله های درون پوسته (سمت پوسته) جریان می یابد.
انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله در درجه اول از طریق همرفت در هر دو سمت لوله و سمت پوسته انجام می شود و به دنبال آن هدایت از طریق دیواره های لوله انجام می شود. از طرف لوله ، مایعات از طریق لوله ها در یک مسیر نسبتاً مستقیم جریان می یابد و ضریب انتقال حرارت به عواملی مانند سرعت سیال ، ویسکوزیته و هدایت حرارتی بستگی دارد. در سمت پوسته ، جریان سیال پیچیده تر است. حفره ها اغلب در پوسته نصب می شوند تا جریان سیال را در داخل لوله ها هدایت کنند ، تلاطم را افزایش داده و ضریب انتقال حرارت را افزایش می دهند.
با این حال ، مبدل های حرارتی پوسته و لوله محدودیت هایی دارند. طراحی لوله مستقیم می تواند منجر به رسوب شود ، جایی که رسوبات روی سطوح لوله جمع می شوند و باعث کاهش راندمان انتقال حرارت می شوند. علاوه بر این ، اندازه بزرگ مبدل های حرارتی پوسته و لوله می تواند آنها را برای برنامه های کاربردی با فضای محدود مناسب تر کند. می توانید در مورد مبدل های حرارتی توبولار اطلاعات بیشتری کسب کنیددر اینجابشر
مبدلهای حرارتی لوله مارپیچی
مبدلهای حرارتی لوله مارپیچ ، همانطور که از نام آن پیداست ، از لوله های مارپیچ برای انتقال گرما بین دو مایع استفاده می کنند. طراحی مارپیچی لوله ها چندین مزیت نسبت به لوله های مستقیم در مبدل های حرارتی پوسته و لوله ارائه می دهد.
در یک مبدل حرارتی لوله مارپیچ ، مایع از طریق لوله های مارپیچ در یک مسیر مارپیچ جریان می یابد. این الگوی جریان مارپیچ یک نیروی گریز از مرکز ایجاد می کند که باعث افزایش تلاطم مایعات می شود و منجر به ضریب انتقال حرارت بالاتر در مقایسه با لوله های مستقیم می شود. افزایش تلاطم همچنین به جلوگیری از رسوب کمک می کند ، زیرا جریان چرخش می تواند هرگونه رسوب را که ممکن است روی سطوح لوله تشکیل شود ، جدا کند.
یکی دیگر از مزیت های مهم مبدل های حرارتی لوله مارپیچ ، طراحی جمع و جور آنهاست. لوله های مارپیچی را می توان به شیوه ای فضا و کارآمدتر ترتیب داد و امکان انتقال حرارت بالاتر در هر واحد حجم را در مقایسه با مبدلهای حرارتی پوسته و لوله فراهم می کند. این باعث می شود مبدل های حرارتی لوله مارپیچ برای کاربردهایی که فضای محدود است ایده آل باشد.
مکانیسم انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی لوله مارپیچ نیز شامل همرفت در داخل و خارج لوله ها است و به دنبال آن هدایت از طریق دیواره های لوله است. با این حال ، هندسه مارپیچی منحصر به فرد لوله ها ویژگی های جریان را تغییر داده و عملکرد کلی انتقال حرارت را افزایش می دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مبدلهای گرمای مارپیچ مارپیچ و لوله ، می توانید بازدید کنیداین صفحهبشر
مقایسه عملکرد انتقال حرارت
هنگام مقایسه عملکرد انتقال حرارت لوله مارپیچی و مبدل های حرارتی پوسته و لوله ، باید چندین عامل در نظر گرفته شود.
ضریب انتقال حرارت: همانطور که قبلاً ذکر شد ، جریان مارپیچ در مبدلهای حرارتی لوله مارپیچ ، تلاطم بالاتری ایجاد می کند و در نتیجه ضریب انتقال حرارت بالاتر در مقایسه با مبدلهای حرارتی پوسته و لوله ایجاد می شود. این بدان معنی است که برای همان منطقه انتقال حرارت و شرایط سیال ، یک مبدل حرارتی لوله مارپیچ می تواند حرارت بیشتری را منتقل کند.
مقاومت در برابر رسم: رسوب یک مسئله مهم در مبدلهای حرارتی است ، زیرا باعث کاهش راندمان انتقال حرارت می شود و افت فشار را افزایش می دهد. مبدل های حرارتی لوله مارپیچ به دلیل جریان چرخش که به جلوگیری از تجمع رسوبات روی سطوح لوله کمک می کند ، مقاومت بهتری دارند. در مقابل ، لوله های مستقیم در مبدل های حرارتی پوسته و لوله بیشتر مستعد رسوب هستند.
فشردگی: مبدلهای حرارتی لوله مارپیچ از مبدلهای حرارتی پوسته و لوله جمع و جور تر هستند و باعث می شوند آنها برای برنامه هایی که فضای محدودیت است ، مناسب باشد. آنها می توانند به میزان انتقال حرارت بالاتر در هر واحد حجم برسند ، که برای صنایعی مانند پردازش شیمیایی ، تولید برق و تبرید مفید است.
هزینه: هزینه مبدل حرارتی به عوامل مختلفی از جمله مواد ، اندازه و فرآیند تولید بستگی دارد. به طور کلی ، مبدلهای حرارتی لوله مارپیچ به دلیل طراحی پیچیده تر ممکن است هزینه اولیه بالاتری داشته باشند. با این حال ، هزینه های نگهداری پایین تر و بهره وری بیشتر انرژی در طولانی مدت می تواند سرمایه گذاری اولیه را جبران کند.
برنامه
هر دو مبدل حرارتی لوله مارپیچ و لوله و لوله دارای طیف گسترده ای از کاربردهای در صنایع مختلف هستند.
مبدلهای حرارتی پوسته و لوله: آنها معمولاً در کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ مانند نیروگاه ها ، پالایشگاه های روغن و نیروگاه های فرآوری شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. توانایی آنها در تحمل فشارهای زیاد و سرعت زیاد جریان آنها را برای این برنامه ها مناسب می کند. به عنوان مثال ، در یک نیروگاه ، از مبدل های حرارتی پوسته و لوله برای انتقال گرما از بخار به آب خنک کننده در کندانسور استفاده می شود.
مبدلهای حرارتی لوله مارپیچی: با توجه به طراحی جمع و جور و راندمان انتقال حرارت بالا ، مبدل های حرارتی لوله مارپیچ اغلب در برنامه هایی که فضای محدود است ، مانند سیستم های HVAC ، واحدهای تبرید و فرآیندهای شیمیایی در مقیاس کوچک استفاده می شود. آنها همچنین برای برنامه های کاربردی مناسب هستند که در آن نگرانی ها از جمله در صنعت مواد غذایی و آشامیدنی است. برای اطلاعات بیشتر در مورد تراکم مبدلهای حرارتی ، می توانید بازدید کنیداین لینکبشر
پایان
در نتیجه ، مکانیسم انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی لوله مارپیچی با یک مبدل حرارتی پوسته و لوله تفاوت قابل توجهی دارد. طراحی مارپیچی منحصر به فرد لوله ها در یک مبدل حرارتی لوله مارپیچ ، یک الگوی جریان مارپیچ ایجاد می کند که باعث تقویت تلاطم و بهبود ضریب انتقال حرارت می شود. این ، همراه با مقاومت بهتر رسم و فشرده سازی ، مبدلهای حرارتی لوله مارپیچ را برای بسیاری از برنامه ها انتخابی ترجیح می دهد.
اگر به دنبال یک راه حل مبدل حرارتی قابل اعتماد و کارآمد هستید ، مبدل های حرارتی لوله مارپیچی ما را در نظر بگیرید. محصولات ما با بالاترین استانداردها طراحی و تولید می شوند و از عملکرد و دوام بهینه اطمینان می دهند. برای بحث در مورد نیازهای خاص خود با ما تماس بگیرید و بررسی کنید که چگونه مبدل های حرارتی لوله مارپیچ ما می توانند نیازهای شما را برآورده سازند.
منابع
- Incropera ، FP ، & DeWitt ، DP (2002). اصول گرما و انتقال انبوه. ویلی
- شاه ، RK ، و Sekulic ، DP (2003). اصول طراحی مبدل حرارتی. ویلی
- Kakac ، S. ، & Liu ، H. (2002). مبدلهای حرارتی: انتخاب ، رتبه و طراحی حرارتی. مطبوعات CRC.