آیا تا به حال این سوال برای شما پیش آمده است که مبدل حرارتی چیست؟ در صنعت برای انتقال حرارت از چه وسیله ای استفاده می شود؟ در حقیقت وظیفه انتقال حرارت به عهده دستگاهی است که مبدل حرارتی نامیده می باشد. در مقاله مبدل حرارتی چیست و چه کاربردی دارد؟ در خصوص نحوه کار این دستگاه مختصر توضیح داده شد. در ادامه این مقاله قصد داریم توضیح کاملی در خصوص این دستگاه و موارد استفاده آن در صنعت اارئه دهیم. پس با ما همراه باشید.
مبدل حرارتی چیست؟
مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال موثر گرما از یک ماده به ماده دیگر، طراحی شده است. بهترین مثال برای درک بهتر این دستگاه، رادیاتور ماشین است. ضد یخ یا همان محلول آب و اتیلن گلیکول، گرما را از موتور به رادیاتور منتقل می کند و سپس این حرارت به هوای بیرون انتقال داده می شود. این عمل مانع از جوش آوردن موتور می شود. در نتیجه به این ترتیب از این مبدل حرارتی به منظور سرد کردن موتور هواپیما، اشعه ایکس، لیزر، منبع تغذیه، اپتیک، تجهیزات نظامی و دیگر تجهیزاتی که نیاز فراتر از تهویه توسط هوا را دارند، استفاده می شود.
از انواع مختلف مبدل حرارتی می توان به خنک کننده های هوا به مایع، مایع به هوا، مایع به مایع و یا خنک کننده های هوا به هوا اشاره کرد. از خنک کننده های هوا به مایع برای سیالات با فرآیند سرد استفاده می شود. از خنک کننده مایع به مایع نیز برای سرد کردن استفاده می شود ولی در این جا به جایی، گرما از یک سیال به یک سیال دیگر منتقل می شود. از مبدل های حرارتی هوا به هوا، نیز به منظور انتقال گرما از طریق جریان هوا یا یک گاز به گاز دیگر استفاده می کنند.
کاربردها و موارد استفاده مبدل حرارتی
برخی از کاربردهای مبدل حرارتی به طور خلاصه به شرح زیر می باشد:
سیستم گرمایشی عمومی
سیستم گرمایشی یک مکان
سیستم گرمایشی خورشیدی
سیستم گرمایش با بخار
سیستم گرمایشی استخر
سیستم گرمایشی ژئوترمال (استفاده از گرمای زمین برای تولید انرژی)
حفاظت از مخازن
سیستم سرد سازی یک بخش یا ناحیه
ذخیره سازی حرارتی
فشارشکن
کاربرد مبدل حرارتی در تهیه و تولید برق
مبدل حرارتی از موارد مصرف و کاربردهای بالایی در برخوردار است که می توان به تولید برق اشاره کرد. نیروگاه های تولید برق به سه دسته زغال سنگ، نفت و گاز تقسیم می شوند. در نیروگاه های برق، زغال سنگ، نفت یا گاز سوزانده می شود سپس حرارت ایجاد شده از احتراق آنها، توربین های تعبیه شده را به چرخش در می آورد و برق حاصل شده، به خانه ما می رسد و ما می توانیم از آن استفاده می کنیم. در فرآیند تولید برق، مقدار زیادی از گرما تلف می شود. در واقع مبدل حرارتی به منظور جلوگیری از اتلاف گرما و حداکثر بهره بری، نقش بسیار مهمی را ایفا می کند.
کاربرد مبدل حرارتی در صنایع غذایی و کشاورزی
از مبدل حرارتی به طور گسترده ای در صنایع غذایی و کشاورزی استفاده می شود. در واقع از آنها در فرآیند خشک کردن کمک می گیرند. دستیابی به یک طعم مطلوب از مواد غذایی، افزایش زمان ماندگاری، استریل کردن و دیگر موارد، به زمان بندی مشخص و کنترل دقیقی نیازمند است که تمام این کارها را می توان از طریق مبدل حرارتی انجام داد.
از صمغ ها در صنایع غذایی استفاده می شود. این مواد اغلب شامل هیدروکلوئید، بیوپلیمرها و پکتین می باشند. مبدل حرارتی انتخابی مناسب برای به چالش کشیدن این مواد چسبناک است.
برای تولید شکر هزینه زیادی صرف می شود. به منظور به حداقل رساندن مصرف انرژی، هزینه های عملیاتی و از طرفی برای افزایش کیفیت محصول نهایی، از دستگاه هایی مانند مبدل حرارتی صفحه ای و اواپراتور کمک می گیرند.
در تولید فرآورده های لبنی، از مبدل های حرارتی لوله ای یا صفحه به منظور کاهش مصرف انرژی استفاده می شود.
کاربرد مبدل حرارتی در فرآیند تولید رب
در طی مراحل تولید رب، فرآیند های زیادی باعث تولید حرارت می شوند. یکی از این بخش ها، قسمت تغلیظ سازی رب گوجه فرنگی است. دستگاهی به نام تغلیظ کننده کانتینیوس وظیفه غلیظ سازی رب گوجه فرنگی را به عهده دارد. آب گوجه های ذخیره شده در قسمت مخزن آب گوجه به این قسمت منتقل می شود تا طی یک عملیات حرارتی، آب آن تبخیر شده و محصولی غلیظ و با بریکس بالا به دست آید. در طی فرایند غلیظ سازی رب، اگر از حرارت مستقیم استفاده شود، باعث سوختگی محصول خواهد شد که در نتیجه باعث افت کیفیت و شکل ظاهری رب گوجه فرنگی می شود.
برای جلوگیری از این مشکل از مبدل حرارتی استفاده می کنند. مبدل حرارتی که در خط تولید رب مورد استفاده قرار می گیرد، از نوع پوسته و لوله است . بخار داغ ایجاد شده در اطراف لوله های داخلی این مبدل جریان می یابد و سبب گرم شدن آب موجود در این لوله ها می گردد. در نتیجه از طریق حرارت غیر مستقیم، آب گوجه فرنگی بخار شده و رب مطلوبی به دست می آید.
یکی دیگر از کاربردهای مبدل حرارتی در خط تولید رب، پاستوریزه کردن آن است. عمل پاستوریزه کردن رب به عهده دستگاهی به نام پاستورایزر می باشد که در حقیقت خود این دستگاه نیز نوعی مبدل حرارتی از نوع پوسته و لوله است.
کاربرد مبدل حرارتی در صنعت کاغذ
مبدل حرارتی یکی از دستگاه های مهم صنعتی است اما درجه اهمیت آن در صنعت کاغذ، بیشتر ملموس می باشد. برای تولید کاغذ در صورتی که از مبدل حرارتی استفاده نشود، مصرف انرژی بسیار بالا خواهد بود و در نتیجه از نظر اقتصادی تولید به این طریق توجیه اقتصادی ندارد.
به منظور تولید کاغذ و حتی قبل از شکل گرفتن کاغذ، روش ها و فرآیندهایی مانند، تهیه خمیر، تصفیه، تمیز و سفید کردن کاغذ، انجام می پذیرد که در همه این مراحل از مبدل حرارتی استفاده می شود.