8 عامل تاثیر گذار در کارایی مبدل پوسته و لوله

عوامل تاثیر گذار در عملکرد مبدل پوسته لوله

عوامل زیادی بر کارایی و عملکرد مبدل های حرارتی پوسته لوله تاثیر می گذارند. راندمان یک مبدل حرارتی پوسته و لوله مهمترین عامل در طراحی و عملکرد سیستم است. راندمان را می توان به عنوان نسبت گرمای واقعی منتقل شده به حداکثر انتقال حرارت ممکن در شرایط ایده آل تعریف کرد. به عبارت دیگر، راندمان معیاری است که نشان می دهد مبدل حرارتی تا چه حد قادر به انتقال گرما بین سیالات گرم و سرد است. در این مقاله به بررسی عوامل تاثیر گذار بر راندمان مبدل های پوسته لوله پرداخته میشود.

1. انتخاب مواد:

با توجه به ضریب انتقال حرارت متفاوت مواد مختلف، جنس مواد تشکیل دهنده مبدل حرارتی پوسته لوله تاثیر زیادی بر فرایند انتقال خواهد گذاشت. این مصالح با توجه به دما، فشار و ویژگی های سیال استفاده شده انتخاب می شوند. مواد متداول مورد استفاده در ساخت مبدل های حرارتی شل اند تیوب عبارتند از فولاد ضد زنگ، فولاد کربن، مس و آلیاژهای مختلف هستند.

1. ضریب انتقال حرارت:

ضریب انتقال حرارت معیاری برای سنجش کارایی فرآیند انتقال حرارت در مبدل های حرارتی است. ضریب انتقال حرارت  به عوامل مختلفی از جمله سرعت جریان سیال، اختلاف دما بین سیال سرد و گرم، ویژگی سیال خنک کننده و سیال داغ و مساحت سطح  بستگی دارد. هرچه ضریب انتقال حرارت بالاتر باشد راندمان مبدل حرارتی بیشتر می شود.

1. آرایش جریان:

به صورت کلی دو نوع آرایش جریان برای مبدل های پوسته لوله وجود دارد: جریان همسو و جریان ناهمسو. در آرایش جریان همسو سیال گرم و سرد هر دو از یک سمت مبدل وارد شده و در جهت موافق هم جریان یافته و از سمت مخالف مبدل خارج می شوند. در آرایش جریان ناهمسو سیال گرم از یک سمت و سیال سرد از سمت مخالف وارد مبدل می شود. ضریب انتقال حرارت در جریان ناهمسو نسبت به جریان همسو بیشتر است.

1. افت فشار:

 افت فشار در سراسر مبدل حرارتی می تواند بر عملکرد و بهره وری انرژی آن تأثیر بگذارد. نرخ جریان بالاتر و قطر لوله کوچکتر می تواند افت فشار را افزایش دهد که می تواند هزینه های پمپاژ را افزایش داده و بازده کلی سیستم را کاهش دهد.

1. توزیع دما:

توزیع دما در مبدل حرارتی د بر عملکرد و دوام آن تأثیر می گذارد. توزیع غیر یکنواخت دما باعث تنش حرارتی می شود که باعث تغییر شکل و شکست اجزای مبدل در طول زمان شود. بنابراین توزیع دمای یکنواخت عامل مهمی در طراحی مبدل های حرارتی است.

1. لوله های فین دار:

فین ها تیغه هایی با ضریب انتقال حرارت بالا هستند که می توان روی لوله ها در مبدل های حرارتی پوسته و لوله  برای افزایش ناحیه انتقال حرارت و بهبود کارایی استفاده کرد. همچنین می توان از لوله های فین دار برای کنترل توزیع دما و کاهش تنش حرارتی ناشی از توزیع غیر یکنواخت دما استفاده کرد.

1. سرعت سیال:

 سرعت جریان سیالات داخل مبدل حرارتی می تواند بر سرعت انتقال حرارت و افت فشار تأثیر بگذارد. سرعت های بالاتر می تواند نرخ انتقال حرارت را افزایش دهد، هرچه سرعت بیشتر شود فشار کاهش می یابد و این مسائله باعث افت فشار و افزایش هزینه های پمپاژ می شود. افزایش سرعت بیش از حد نیز می تواند باعث کاهش ضریب انتقال حرارت شود. استفاده از بافل در داخل پوسته به افزایش تلاطم جریان سیال کمک می کند و باعث بهبود فرایند انتقال حرارت می شود. بافل ها کمک می کنند تا اتصال کوتاه در مبدل اتفاق نیافتد و دو سیال فرصت تبادل گرما را داشته باشند.

1. مقاومت در برابر رسوب:

رسوب یکی از عواملی است که در مرور زمان باعث کاهش سطوح انتقال حرارت و گرفتگی مسیر جریان سیالات خواهد شد.  در ساخت مبدل های حرارتی استفاده از موادی که رسوب پذیری کمتری دارند می تواند در  افزایش راندمان و طول عمر دستگاه تاثیر گذار باشد. همچنین استفاده از آب نرم در مبدل ها نیز باعث کاهش رسوب خواهد شد.

یکی از مهم ترین کاربرد های مبدل های پوسته و لوله، استفاده برای خنک کاری روغن هیدرولیک در دستگاه های تزریق پلاستیک و پرس هیدرولیک است؛ که به این مبدل ها، مبدل حرارتی آب و روغن نیز گفته می شود.

جهت دریافت مشاوره  و کسب اطلاعات بیشتر با مشاوران شرکت ویرا تجهیزصنعت تولید کننده مبدل های حرارتی پوسته و لوله در تماس باشید.