مبدل حرارتی چیست؟

مبدل‌ حرارتی که به آن‌ در زبان انگلیسی Heat Exchanger گفته می‌شود، تجهیزاتی هستند که با کمک آن‌ها می‌توان انرژی را منتقل نمود بدون آن‌که جرم را منتقل کنیم. در مبدل‌ حرارتی معمولاً دو جرم با هم در تماسی غیرمستقیم و به‌واسطه یک سطح غیرقابل گذر جرم، انتقال انرژی انجام می‌دهند.
سیالاتی که در مبدل‌ها تبادل انرژی انجام می‌دهند می‌توانند مایع یا گاز باشند. به‌عنوان‌مثال روغن، بخار، آب‌وهوا از انواع این سیالات هستند.

چرا از مبدل حرارتی استفاده می‌کنیم؟

گاهی لازم است سیالات را با هم مخلوط‌کنیم. به‌عنوان‌مثال هوای برگشتی از اتاق را با هوای تازه ترکیب می‌کنیم و به‌عنوان هوای رفت به اتاق می‌فرستیم؛ اما همیشه نمی‌توان از این روند استفاده کرد. به‌عنوان یک بیان کلی می‌توان گفت برای سرد و گرم کردن برخی از سیالات بدون تغییر کیفیت آن از این تجهیزات استفاده می‌شود.

در کجا از مبدل حرارتی استفاده می‌کنیم؟

چند نمونه مبدل حرارتی معروف و پرکاربرد عبارت است از:
مبدل آب به آب (هردو طرف سیال آب است) مانند مبدل گرم‌کننده آب استخر، منبع دوجداره یا منبع کویلی تولید آب گرم بهداشتی
مبدل آب به هوا مانند کویل دستگاه هواساز، رادیاتور یا کویل فن‌کوئل
مبدل بخار به آب مانند مبدل گرم‌کننده آب حرارتی یا بهداشتی با کمک بخار
مبدل هوا به هوا مانند دستگاه‌های Heat Recovery
مبدل روغن به آب مانند مبدل گرم‌کننده آب با کمک روغن داغ

چند نوع مبدل حرارتی داریم؟

مبدل‌ها دارای انواع بسیار متنوعی هستند. اما دو نوع بسیار پرکاربرد آن‌ها مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and Tube Heat Exchanger) و مبدل حرارتی صفحه‌ای (Plate Heat Exchanger ) هستند.

چرا از مبدل‌های حرارتی مختلف استفاده می‌کنیم؟

نوع استفاده و محل استفاده مبدل‌حرارتی باعث تغییر در انتخاب آن‌ها می‌شود. مبدل‌های پوسته لوله دارای بازدهی پایین‌تری نسبت به مدل‌های صفحه‌ای هستند و پرت انرژی بیشتری دارند. مبدل‌ صفحه‌ای حساس‌تر است و نیاز بیشتری به نگهداری دقیق‌تر دارد. بدیهی است که در محل‌هایی که انرژی بسیار حائز اهمیت است مانند چیلرها، از مبدل صفحه‌ای استفاده می‌شود؛ اما مبدل پوسته لوله استخر را تسخیر می کند زیرا تعمیر آن راحت تر و سخت جان تر است.
نکته مهم دیگر در مبدل‌های حرارتی جنس آن‌هاست. مبدل‌های صفحه‌ای عموماً از استیل‌های باکیفیت بالا ساخته می‌شود که مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارند. به همین دلیل در صنایع غذایی که بهداشت محصول فوق‌العاده مهم است و یا محصول اسیدی یا قلیایی است که باعث خوردگی یا رسوب بالا می‌شود از مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای استفاده می‌کنیم.

انتخاب مبدل حرارتی چه تأثیری در سایر اجزاء موتورخانه دارد؟

مبدل دارای دو افت فشار در قسمت سیال انرژی‌دهنده و انرژی گیرنده است. لذا در مبدل‌هایی که دو طرف آن‌ها مایع می‌باشد، دو پمپ با آن درگیر است و انتخاب مبدل اشتباه یا محاسبه افت‌های اشتباه، باعث اشتباهات بزرگی در انتخاب پمپ‌های مرتبط می‌شود. همچنین دبی سیال انرژی‌دهنده و میزان این انرژی باید به‌طور دقیق محاسبه شود تا باعث بزرگ شدن دستگاه مولد انرژی مانند دیگ یا چیلر نشود. در مبدل‌هایی که یک سمت هوا دارند مانند کویل دستگاه هواساز، انتخاب اشتباه کویل، فن دستگاه هواساز را دچار مشکل می‌کند. تمام این موارد نشان از اهمیت بالای مبدل‌ها و انتخاب صحیح آن‌ها دارد.

کارکرد مبدل‌های حرارتی چگونه کنترل می‌شود؟

مبدل‌ها را می‌توان با روش‌های ساده‌ای مانند استفاده از ترموستات و اتصال آن به پمپ یا روش‌های پیچیده‌تری مانند شیر سه راهه یا دوراهه کنترل کرد. شیرهای کنترلی بسیار دقیق‌تر، حرفه‌ای‌تر و البته گران‌تر هستند.
برای کارکرد درست سیستم‌های تأسیساتی باید از مبدل‌ها استفاده و آن‌ها را درست انتخاب و سایز کنیم. همچنین پمپ‌ها و فن‌های مرتبط با آن‌ها را نیز درست سایز و انتخاب کنیم تا سیستم دچار مشکل نشود.