مبدل حرارتی یا به عبارت صحیح تر، تبادلگر حرارتی، یکی از مهمترین و پرکاربردترین تجهیزات فرآیندی است. وظیفه این تجهیز انتقال حرارت ایجاد شده به علت اختلاف دما، بین دو یا چند سیال است. بنابراین مبدل های حرارتی در هر دو فرایند سرمایش و گرمایش به کار گرفته می شوند. نحوه عملکرد مبدل ها باتوجه به نوع آنها متفاوت است که در ادامه توضیح داده خواهد شد.
صنایعی مانند تهویه مطبوع، خودرو و نفت و گاز ، از اصلی ترین صنایع استفاده کننده از این تجهیز هستند هر چند که موارد استفاده به این صنایع محدود نمیشود.
مبدل های حرارتی از نظر ساختار طراحی و نحوه عملکرد به سه گروه تقسیم میشوند:
-مبدل های لوله ای
-مبدل های صفحه ای
-مبدل های با سطوح پره دار
در این نوشتار و در ادامه به نوع اول مبدل ها پرداخته میشود.
مبدل های لوله ای:
مبدل های لوله ای که تقریبا رایج ترین و پرکاربردترین نوع مبدل ها هستند در کلی ترین حالت از لوله هایی ساخته شده اند که سیال داخل یا اطراف لوله ها در حرکت است.
این مبدل ها در سه نوع مورد استفاده قرار میگیرند:
مبدل های دو لوله ای (Double-Pipe) :
این نوع مبدل های گرمایی از دو لوله ی U شکل هم مرکز با قطرهای متفاوت تشکیل شده است که یک سیال در لوله داخلی و سیال دوم بین دو لوله جریان دارد. به دليل تميزكاري وتعميرونگهداری راحت ميتوانند در شرايط رسوب زياد نیز مورد استفاده قرار گیرند.
مبدل پوسته_لوله (Shell & Tube) :
همان طور از عنوان پیداست ، دسته ای از لوله ها که داخل یک پوسته قرار میگیرند، ساختار اصلی مبدل های پوسته_لوله را تشکیل میدهند. نوع قرارگیری به گونه ای است که محور لوله ها با محور پوسته موازی شود. دراين نوع مبدلها یک سيال داخل لوله ها وسيال ديگردرسمت پوسته قرار میگیرد.
در حالت توسعه یافته مبدل های پوسته_لوله، لوله ها به کمک يك فرآيند ويژه شكلدهی به صورت پیچشی توليد ميشوند ودرداخل دسته لوله قرارميگيرند. یکی از مزیت های این کار، چرخشی شدن حرکت جریان در لوله و افزیش آشفتگی جریان است. مزیت بعدی این است که لوله ها به نحوی در فاصله نزدیک روی همديگر قرار میگیرن که مانع لرزش لوله ها ميشود و درنتيجه نيازی به بافل نگهدارنده نيست. این توسعه باعث افزايش ضريب انتقال حرارت، كاهش افت فشار و كاهش ميزان رسوب شده است.
مبدل لوله ای_حلزونی (Spiral-Tube) :
در این اين مبدل ها كويل هايي به صورت حلزوني پيچيده شده و دريک پوسته قرارگرفته اند واغلب درسيستم هاي تبريد استفاده ميشوند. از آنجایی که تميزكردن این مبدل ها بسیار سخت وعملاغيرممكن است، معمولا از آنها برای سيال های تميز استفاده میشود.
