مبدل حرارتی چیست؟

پمپ های حرارتی برای کاهش مصرف انرژی و بهبود بهره وری انرژی به شیوه ای سازگار با محیط زیست مفید هستند. رضایت روزافزون در سراسر جهان از فناوری تهویه مطبوع، جستجوی راه‌های بهتری برای کارآمدتر کردن مبدل‌های حرارتی را هدایت می‌کند.

مبدل حرارتی برای حفظ عملکرد روان کل سیستم پمپ حرارتی بسیار مهم است. در حالی که همه مبدل های پمپ حرارتی از طرح های اولیه مشابه پیروی می کنند، پمپ های حرارتی درجه یک به بهترین مبدل های حرارتی ممکن نیاز دارند. بیایید نحوه عملکرد مبدل های حرارتی، طراحی، مناسب بودن و سایر جنبه های مهم را بررسی کنیم.

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی دستگاهی است که با جنبه های اساسی فرآیند انرژی گرمایی سروکار دارد. این بر اساس اصول ترمودینامیک عمل می کند و انتقال حرارت را بین سیالات با خواص مختلف امکان پذیر می کند. طیفی از طرح‌های مبدل حرارتی وجود دارد که از نوآوری‌های معمولی تا مدرن را شامل می‌شود.

ویژگی‌های طراحی خاص تحت تأثیر کاربردهای مختلفی مانند کارخانه‌های فرآوری صنعتی است. مبدل های حرارتی مقبولیت گسترده ای در این زمینه به دست آورده اندسیستم های تهویه مطبوعبه دلیل تنظیم دمای کارآمد و مقرون به صرفه بودن آنها. استفاده از آنها درسیستم های تبریدنیز به طور گسترده مورد استقبال قرار می گیرد.

تبادل حرارت چگونه است؟

اصول دینامیک حرارتی نحوه انتقال گرما در دستگاه را کنترل می کند. گرما به طور طبیعی از مناطق با دمای بالا به مناطق با دمای پایین تر منتقل می شود. سیستم های پمپ حرارتی در درجه اول گرما را از یک منبع گرما به یک هیت سینک انتقال می دهند و به جای تولید گرما بر اساس اصل حرکت گرما عمل می کنند.

حالت های مختلف انتقال حرارت تضمین می کند که فرآیند به طور موثر در مایع خنک کننده انجام می شود. مبدل حرارتی یک واحد واحد نیست، بلکه ترکیبی از سیم پیچ ها، صفحات، لوله ها و سایر اجزاء است که برای تسهیل تبادل حرارت با هم کار می کنند. بیایید عمیق تر کاوش کنیم:

●هدایت- این شامل انتقال گرما بین مولکول هایی با انرژی های جنبشی مختلف است. وقتی مولکول ها با هم برخورد می کنند، مولکول هایی که انرژی بالاتری دارند گرما را به مولکول هایی که انرژی کمتری دارند منتقل می کنند. مبدل های حرارتی از دیوارهایی استفاده می کنند که به عنوان مانع بین سیالات عمل می کنند و هدایت را تسهیل می کنند. آنها بر اساس قانون هدایت حرارتی فوریه عمل می کنند و تا رسیدن به تعادل حرارتی ادامه می یابند.

●همرفت -این فرآیند که توسط قانون خنک‌سازی نیوتن اداره می‌شود، شامل انتقال انرژی حرارتی در حین حرکت مولکول‌ها در امتداد دیواره‌های مبدل حرارتی است. مولکول های گرم شده به دلیل چگالی کمتر خود منبسط و بالا می روند و در حین حرکت، گرما را به مولکول های سردتر منتقل می کنند. این فرآیند مداوم یک جریان همرفتی ایجاد می کند.

●تابش حرارتی-در این فرآیند انرژی الکترومغناطیسی از سطحی با دمای بالا ساطع می شود. بر خلاف رسانایی و همرفت، تابش نیازی به محیط انتقال ندارد و آزادانه جریان دارد.

انواع مبدل حرارتی

انواع مختلف مبدل های حرارتی عملکردهای مختلفی را انجام می دهند که نوع تماس غیرمستقیم یک دسته است. این مبدل‌های حرارتی از صفحات و لوله‌ها به عنوان پارتیشن استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که سیالات درگیر در طول فرآیند تبادل حرارت با هم مخلوط نمی‌شوند.

دیواره‌های لوله‌ها یا صفحات که معمولاً از فلز ساخته می‌شوند، اجزای کلیدی هستند. مبدل های حرارتی غیرمستقیم را می توان بیشتر به موارد زیر طبقه بندی کرد:

●مبدل های حرارتی صفحه ای- این دستگاه ها از صفحات نازکی تشکیل شده اند که نزدیک به هم بسته بندی شده اند و جریان سیال جداگانه را امکان پذیر می کنند. آنها معمولاً از پیکربندی جریان مخالف استفاده می‌کنند و گزینه‌های سفارشی‌سازی مانند باله‌های بالش یا باله‌های صفحه را ارائه می‌دهند.

●مبدل های حرارتی پوسته و لوله- این نوع شامل لوله های متعددی است که در یک محفظه استوانه ای بزرگتر قرار گرفته اند. لوله ها ایزوله هستند و سیالاتی در داخل و روی سطح بیرونی لوله های مبدل حرارتی جریان دارند. مبدل های حرارتی پوسته و لوله از پیکربندی جریان مخالف و همزمان پشتیبانی می کنند و با سیالات تک فاز و دو فاز سازگار هستند.

مبدل حرارتی چگونه کار می کند؟

نحوه عملکرد مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی ابزارهایی هستند که برای امکان انتقال گرما بین مولکول های سیال با دماهای متفاوت طراحی شده اند. مبدل های حرارتی تهویه مطبوع با مجموعه متنوعی از انواع سیالات که به عنوان سیال فرآیند یا سیال مفید طبقه بندی می شوند، سازگار هستند.

مبرد سیالی است که معمولاً در پمپ های حرارتی مدرن به کار می رود، که اجزای حیاتی در صنایع مختلف برای عملیات گرمایش و سرمایش هستند.

عملکرد مبدل های حرارتی در سیستم های تهویه مطبوع

در درجه اول، سیستم های تهویه مطبوع از فضا برای تبادل انرژی حرارتی استفاده می کنند. مبدل حرارتی در سیستم های تهویه مطبوع با تبادل گرما و هوای سرد عمل می کند. مشکلات مبدل های حرارتی می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد کلی سیستم تهویه مطبوع تأثیر بگذارد.

 یک مبدل حرارتی معیوب نمی تواند فرآیند تبادل گرما را تسهیل کند و منجر به ناراحتی و کیفیت هوای داخل ساختمان شود.