مبدل حرارتی مسی، یکی از انواع مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله‌ای است که دارای دسته لوله از نوع U-Type است. این نوع مبدل حرارتی معمولا به عنون مبدل حرارتی استخر، یا مبدل حرارتی سیستم بخار کاربرد دارد. یک نوع مبدل حرارتی دیگ از نوع دسته لوله E-Type وجود دارد که به عنوان خنک کن روغن هیدرولیک کاربرد دارد.
مبدل حرارتی مسی پوسته و لوله U-Type
مبدل حرارتی مسی، عضو جدا نشدنی تجهیزات استخر و انتقال حرارت در صنعت تاسیسات مکانیکی است. این نوع مبدل از پرکاربردترین مبدل‌های حرارتی است و به سبب اینکه از نوع U-Type است یعنی فقط یک صفحه لوله دارد، ارزان‌تر از مدل‌های دیگر است. لوله یا تیوب این نوع مبدل معمولا از جنس مس است و صفحه لوله را از صفحه یا گرد فولادی می‌سازند. برای یک نمونه کار مبدل حرارتی پوسته و لوله استیل به این پست مراجعه کنید!
معمولا این نوع مبدل برای گرمایش آب استخر مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از دلایل استفاده از این نوع مبدل، اسید شویی راحت و تمیزکاری بهتر آن است. معمولا برای لوله‌ها از لوله به قطر 19.05 و ضخامت 0.7 میلیمتر استفاده می‌شود. ولی برای سیستم بخار باید ضخامت‌های بالاتر از ۰.۹ میلیمتر را در نظر گرفت. برای آشنایی با انواع مبدل حرارتی روی این لینک کلیک کنید!
مبدل حرارتی مسی چطور انتخاب می‌شود؟
برای اینکه یک مبدل حرارتی پوسته و لوله درست برای کاربری در یک پروژه داشته باشیم ، پارامترهای مختلفی دخیل است. همینطور به صورت کلی ، طراحی یک مبدل حرارتی پوسته و لوله زمان بر و فرمول‌های پیچیده ای دارد. بسته به نیاز و سلیقه مشتری در مدت زمان گرمایش یا سرمایش یک سیستم هم این موارد متغیر است. به طور کلی بهتر است که مبدل حرارتی پوسته و لوله دارای طول برابر با ۶ تا ۱۰ برابر قطر مبدل رار داشته باشد.
ولی طبق تجربه برای استخر و دیگر پروژه‌های انجام شده، بر مبنای شرایط عادی برای هر سه متر مکعب آب استخر می‌توان یک فوت مربع سطح حرارتی در نظر گرفت. یعنی مثلا برای یک استخر 30 متر مکعب یک مبدل استخری مسی به سطح حرارتی 10 فوت مربع کفایت می‌کند. این محاسبات تقریبا نشان می‌دهد که هر فوت مربع از مبدل حرارتی U-Type میتواند ۴۰۰۰ کیلوکالری بر ساعت توان داشته باشد. البته شرایط مختلف دیگر از جمله موارد زیر را باید در نظر گرفت:
- آیا استخر سرپوشیده است یا سرباز؟
- آیا استخر در محیط سر است یا گرم؟
- مدت زمان گرمایش اولیه استخر چقد است؟
- و …
در مواردی نیاز به استفاده از آلیاژ استنلس استیل یا همان فولاد ضد زنگ است.
مبدل گرمایی U-Type از چه اجزایی تشکیل شده است؟
این نوع تجهیزات ، از اجزا مختلفی تشکیل شده اند. به طور کلی این نوع تجهیزات از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:
- دسته لوله Tubesheet & Bundle
- پوسته Shell
- کلگی یا Head
دسته لوله ، مجموعه کامل بفل‌های ، لوله‌ها و صفحه لوله‌ها را می‌گویند. بسته به نوع کاربری میتواند نحوه مونتاژ بر روی هم یا اجزای آن متفاوت باشد. پوسته در واقع قسمت خارجی است که میتواند از یک منبع تشکیل شده باشد و معمولا از ورق فولادی یا لوله فولادی ساخته می‌شود. همچنین کلگی‌ها بسته به نوع کاربری میتواند از چدن و یا فولاد یا هر فلز دیگری ساخته شود. شکل زیر ، اطلاعات کامل این موارد را طبق استاندارد TEMA ارائه می‌دهد.
انتخاب تیوب (لوله) مبدل حرارتی
در انتخاب نوع متریال و مواد اولیه تیوب مبدل‌های حرارتی پارامترهای مختلفی مثل میزان انتقال حرارت ، دما ، فشار ، خوردگی و حتی نوع عملیات مبدل در سیستم تاثیرگذار است. یکی از موادهای بسیار مناسب برای تولید مبدل‌های حرارتی استخرها ، مجتمع‌های مسکونی و بعضی مراکز صنعتی از مس استفاده می‌شود. در عملیاتی که میزان فشار سیستم بالا نیست از مس استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین دلالیل استفاده از مس می‌توان به ضریب انتقال حرارت بسیار بالا و قابلیت اسیدشویی آن است.
انتخاب پوسته مبادله‌کن گرمایی پوسته و لوله مسی
پوسته مبادله‌کن‌های پوسته و لوله میتواند با متریال مختلفی ساخته شود. در مواردی که آب در گردش باشد، معمولا پوسته را از ورق فولادی سیاه می‌سازند و در انتها داخل آن که در تماس مستقیم با آب است پوشش اپوکسی می‌کنند. در این حین ، در صورتی که برای ضد عفونی کردن آب از کلر استفاده شود، استفاده از اپوکسی در قسمت داخلی بسیار ضروری است.
مبدل حرارتی پوسته و لوله آب به آب چیست؟
در این نوع مبادله‌کن‌های گرما، هم سمت لوله و هم سمت پوسته را آب تشکیل می‌دهد. معمولا آب سمت دیگ میتواند در قسمت پوسته یا قسمت لوله باشد. آب گرم شونده نیز همچنین شرایطی دارد. در صورتی که بازده حرارتی بیشتر مد نظر باشد بهتر است که سیال گرم در قسمت پوسته باشد. در صورتی که سیال خورنده یا رسوب‌گذار باشد، معمولا جدا از اینکه سیال گرم یا سرد باشد، به داخل لوله هدایت می‌شود.
مبدل حرارتی پوسته و لوله آب به بخار چیست؟
در مبادله کن‌های گرمایی آب به بخار، یک طرف بخار و طرف دیگ که سمت گرم شونده است آب قرار دارد. بهتر است سمت بخار در قسمت پوسته باشد. چرا که جمع آوری محصولات کندانس در قسمت پوسته راحت‌تر است و لوله کشی ساده‌تری دارد. مبدل‌های حرارتی آب به بخار معمولا دارای ضخامت بیشتری در قسمت لوله هستند. دلیل این امر این است که این مبدل‌ها معمولا باید شرایط ایمنی بیشتری نسبت به مبدل‌های آب به آب داشته باشند.
تحلیل مبدل حرارتی مسی پوسته و لوله
طراحی Heat Exchanger دو مرحله اساسی دارد. در این نوع تحلیل معمولا دو قسمت وجود دارد. یکی تحلیل حرارتی (Thermal Design)و یکی تحلیل مکانیکی(Mechanical Design). تحلیل حرارتی اغلب بر پایه استانداردهای انتقال حرارت برخی شرکت‌ها مانند TEMA و دیگر فرمول‌های تحلیلی صورت می‌گیرد. تحلیل مکانیکی معمولا بر اساس استاندارد ASME.Sec.VIII صورت می‌گیرد. تمامی محصولات تولید شده در گروه تولیدی کلیک صنعت طبق استانداردهای مربوطه طراحی و تحلیل می‌شوند تا میزان بازدهی مبدل حرارتی بالا برود.
مشخصات مکانیکی و حرارتی مس
شما می‌توانید در جدول زیر مشخصات مکانیکی مس را مشاهده نمایید. استاندارد تیوب‌های مسی بر اساس طبق ASTM است. از ویژگی‌های بسیار مهم لوله‌های مسی در سیستم‌های گرمایش یا انتقال بخار می‌توان به وزن سبک ، قابلیت شکل پذیری بالا ، عمر طولانی ، قابلیت رسوب گیری ، ضریب انتقال حرارت بالا اشاره نمود.
مقایسه کویل مسی و کویل آلومینیومی
- میزان ضریب انتقال حرارت مس نسبت به آلومینیوم بالاتر است. راندمان انتقال حرارت و بازدهی سیستم با لوله مسی بیشتر است.
- نگهداری و تعمیر کویل مسی نسبت به نمونه‌های آلومینیومی بسیار ساده‌تر است.
- نمونه‌های آلومینیومی نسبت به نمونه‌های مسی ارزان‌تر هستند.
مبدل حرارتی مسی اسپیرال یا حلزونی
مبادله کن حرارتی پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger) از نوع اسپیرال یکی از انواع آنها است. دلیل اینکه به این مبدل‌های اسپیرال می‌گویند، این است که این نوع مبدل‌ها شکل مارپیچ لوله‌های آبگرم مسی داخل پوسته است. مبدل‌های حرارتی اسپیرال دارای بازدهی بالایی از نظر انتقال حرارت هستند. مبدل‌های حرارتی با لوله‌های مسی معمولا برای گرمایش در مراکز مسکونی، استخرها، مجموعه‌های صنعتی و غیره. بسیار پر کاربرد است.
