مبدل‌های حرارتی دو لوله ای(دابل پایپ) را بشناسیم.

مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.

مبدل‌های حرارتی دستگاه‌هایی هستند که بدون اختلاط دو سیال گرما را انتقال یا مبادله می‌کنند و بسته به نوع  طراحی،نوع کاربرد، و فضای مورد نیاز و جریان سیال در سیستم، انواع مختلفی دارند. همه مبدل های حرارتی دارای دیواره ای  هستند که سیالات را جدا می کند و امکان انتقال حرارت را به طور همزمان فراهم می کند.

این مبدل یکی از انواع پرکاربرد مبدل ها با ساختار بسیار انعطاف پذیر است. در این مقاله به بررسی جنبه های مختلف مبدل های حرارتی دو لوله می پردازیم

مبدل حرارتی دو لوله یک مبدل حرارتی است که از دو لوله هم مرکز ساخته شده است که توسط یک دریچه مکانیکی از هم جدا شده اند. استفاده از ابزارهای تهویه مطبوع صنعتی، استفاده از مبدل های حرارتی دو لوله را ضروری کردهاست.

برای خرید انواع مبدل های حرارتی اینجا کلیک کنید.

 

ساختار مبدل های حرارتی دو لوله

مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.

در مبدل های حرارتی دو لوله، یک لوله بزرگ داریم که یک لوله کوچک داخل آن به صورت هم مرکز است و تمام فرآیند انتقال حرارت در داخل لوله بزرگتر انجام می شود. یک سیال داخل لوله کوچک جریان می یابد و سیال دیگری بین دو لوله قرار دارد به این صورت  که لوله داخلی که معمولا جنس آن از آلومینیوم یا فولاد ساخته شده  به عنوان حائل رسانا عمل می کند. قسمت بیرونی یا پوسته شامل جریان سیال است که از سمت داخلی یا سمت لوله عبور می کند.

اسامی دیگر مبدل دو لوله

این نوع مبدل حرارتی با نام مبدل hair pin ومبدل jacketed pipe و مبدل لوله در لوله شناخته می شود.

مبدل حرارتی دو لوله ای-اکسرژی

مطالعه مطالب بیشتر

مبدل حرارتی لوله ای

مبدل حرارتی صفحه ای

 

آنها می توانند شامل یک لوله یا دسته ای  لوله (کمتر از 30 عدد) باشند ، قطر لوله بیرونی باید کمتر از 200 میلی متر باشد. گاهی اوقات  برای افزایش سرعت انتقال حرارت بین سیالات کاری پره های عمودی در لوله داخلی قرار میدهند.مبدل های دو لوله می توانند فشارهای بالا و دماهای بالا را تحمل کنند زیرا می توانند آزادانه منبسط شوند و ساختار محکم و ساده ای دارند.

 

مبدل حرارتی دو لوله ای چگونه کار میکند؟

مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.

 این مبدل از دو لوله متحدالمرکز تشکیل شده است، یکی در داخل دیگری، که در آن یک سیال از طریق لوله داخلی و سیال دیگر از فضای حلقوی بین دو لوله عبور می کند. لوله داخلی اغلب به عنوان “لوله” یا “لوله داخلی” نامیده می شود، در حالی که لوله بیرونی “پوسته” نامیده می شود.

در اینجا نحوه کار مبدل حرارتی دو لوله آمده است:

  • جریان سیالات:

دو سیال مختلف، معمولاً یک سیال گرم و یک سیال سرد، وارد مبدل حرارتی می شوند. سیال داغ از طریق لوله داخلی و سیال سرد از فضای حلقوی بین لوله های داخلی و خارجی جریان می یابد.

  • انتقال حرارت:

انتقال حرارت از طریق دیواره‌های لوله داخلی انجام می‌شود که سیالات سرد و گرم را از هم جدا می‌کند. گرمای سیال داغ از طریق دیواره لوله داخلی به سیال سرد در فضای حلقوی منتقل می شود. این فرآیند انتقال حرارت به سیال گرم اجازه می دهد تا در حالی که سیال سرد گرم می شود خنک شود.

  • جریان مخالف یا موازی:

مبدل های حرارتی دو لوله می توانند با پیکربندی جریان مخالف یا موازی طراحی شوند. در چیدمان جریان مخالف، سیالات سرد و گرم در جهت مخالف جریان می‌یابند که معمولاً منجر به انتقال حرارت کارآمدتر می‌شود. در آرایش جریان موازی، هر دو سیال در یک جهت جریان دارند.

  • جهت جریان و پروفیل های دما:

نرخ جریان و دمای دو سیال، کارایی تبادل حرارت را تعیین می کند. دمای سیال داغ با حرکت از طریق لوله داخلی کاهش می یابد، در حالی که دمای سیال سرد با عبور از فضای حلقوی افزایش می یابد. پروفیل های دما به طراحی خاص و شرایط عملیاتی بستگی دارد.

  • جریان های خروجی:

در خروجی مبدل حرارتی دو لوله، سیال داغ خنک تر از دمای ورودی آن و سیال سرد گرمتر از دمای ورودی آن است.

مبدل های حرارتی دو لوله نسبتا ساده و مقرون به صرفه هستند، اما ممکن است به اندازه طرح های مبدل حرارتی پیچیده تر مانند مبدل های حرارتی پوسته و لوله یا صفحه ای کارآمد نباشند. کارایی آنها می تواند تحت تأثیر عواملی مانند نرخ جریان، اختلاف دما و هدایت حرارتی مواد مورد استفاده در مبدل حرارتی قرار گیرد. علیرغم سادگی، آنها معمولاً برای کاربردهای مختلف صنعتی و HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع) که در آن انتقال حرارت متوسط ​​مورد نیاز است، استفاده می شود.

شماتیک مبدل حرارتی دو لوله ای-اکسرژی

 

انواع مبدل حرارتی دو لوله

مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.

مبدل حرارتی دو لوله ای یک طراحی کوچک و روتین  است که در جاهایی که  مبدل های پوسته و لوله معمولی برای استفاده بسیار بزرگ یا گران هستند می تواند مفید واقع شود.مبدل های دو لوله را می توان به صورت سری یا موازی جفت کرد تا سرعت انتقال حرارت را از طریق یک سیستم بدون عارضه افزایش دهد.

جریان مخالف

مبدل حرارتی دو لوله اغلب در جریان مخالف استفاده می شود، جایی که سیالات آن در جهت مخالف حرکت می کنند (همانطور که در شکل نشان داده شده است). جریان مخالف واقعی در مبدل های دو لوله ای به دلیل وجود لوله(های) هم مرکز به دست می آید و طراحان از این مزیت برای افزایش ضریب انتقال حرارت سیستم استفاده می کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند زمانی که در جریان مخالف هستند، تلاقی دما را تجربه کنند، یعنی زمانی که دمای خروجی جریان سرد از دمای خروجی جریان گرم داغ‌تر می‌شود.

جریان مخالف - دابل پایپ-اکسرژی

این ممکن است در کاربردهای خاص بسیار مفید باشد ، در حالی که در  مبدل حرارتی صفحه ای معمولاً نمی توانند به تلاقی دما دست یابند.

جریان موازی

این مبدل ها همچنین می توانند در جریان موازی استفاده شوند که در آن هر دو سیال در یک جهت حرکت می کنند، اما جریان مخالف اغلب کارآمدترین رژیم حرارتی را دارد.

جریان موازی-دابل پایپ-اکسرژی

همچنین، افزودن پره های عمودی و ایجاد خم‌های U می‌تواند انتقال گرما را بیشتر کند و این دستگاه‌ها را همه‌کاره، آسان برای تعمیر و ارتقاء و کاملاً مؤثر در کار خود سازد. بر اساس این دو جریان طراحی و محاسبه برای تعیین اندازه لوله، طول و تعداد خم انجام میشود.

مشخصات و کاربردها

مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.

یکی از ساده ترین مبدل های حرارتی، مبدل حرارتی دو لوله ای است. شکل زیر شماتیکی از این نوع است و همانطور که نشان داده شده است، یک لوله یا پوسته در داخل لوله دیگر قرار دارد.بسیاری از مبدل های حرارتی سفارشی برای برآوردن نیازهای صنعت و پروژه ها در کاربردهای مختلف در بازار موجود هستند. بهتر است از این نوع در کاربردهای کم ظرفیت استفاده شود. مساحت انتقال حرارت  برای این مبدل کمتر از 45 متر مربع است.

شماتیک مبدل دو لوله ای-اکسرژی

 

 

هنگام استفاده از این مبدل باید از انواع مایعات موجود در سیستم خود آگاه باشید ، به دلیل فضای بزرگ جریان در قسمت پوسته، باید فقط از سیالات چسبناک در این قسمت استفاده کنید. سیال چسبناک باید در سمت پوسته استفاده شود زیرا فضای بسیار بیشتری برای جریان در دسترس است. در نتیجه، اگر از بخار به عنوان سیال در مبدل استفاده می کنید، بهتر است از لوله برای جریان استفاده کنید.

قبل از انتخاب مبدل مناسب باید مشخصات پروژه مشخص شود. دمای ورودی و خروجی و انتقال حرارت مورد نیاز نیز باید تعریف شود. ارائه این جزئیات، معرفی مبدل های موجود در بازار یا طراحی جفت لوله مناسب را برای شما و یک تامین کننده آسان تر می کند. همانطور که قبلاً گفته شد، طراحی در مبدل های حرارتی دو لوله ساده و روتین است، اما باید بدانید که با افزایش سطح، هزینه های زیادی برای مبدل پرداخت خواهید کرد.

کاربرد مبدل حرارتی دو لوله

مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.

کاربردهای مبدل های حرارتی دو لوله بسیار زیاد است و به سختی می توان همه آنها را در بر گرفت و همه اینها به دلیل طراحی کاربردی، ظریف و ساده است. تعدادی از آنها به شرح زیر است:

  • بویلرها و کمپرسورها چون دما و فشار بالایی دارند
  • سرمایش و گرمایش در سیستم های مهندسی فرآیند
  • نفت
  • تبرید
  • تصفیه فاضلاب

اگر فضای موجود مهم است و به دنبال مبدل حرارتی پیچیده نیستید، مبدل های حرارتی دو لوله را برای پروژه خود می توانید انتخاب کنید.

 

مزایای مبدل های حرارتی دو لوله

مبدل های حرارتی دو لوله یکی از ساده ترین طرح ها را دارند و در نتیجه ساخت و تعمیر آنها آسان است. همه دستگاه ها دارای مزایا و معایبی هستند و در اینجا به شما نشان خواهیم داد که آیا مبدل های حرارتی دو لوله برای کاربرد شما مناسب هستند یا خیر.

این نوع مبدل نسبت به سایر مبدل های حرارتی پیچیده مزایای منحصر به فردی دارد. مزایای اصلی مبدل های حرارتی دو لوله در زیر ذکر شده است:

  • با هزینه های سرمایه کمتر می توانید کارایی خوبی داشته باشید.
  • در مقایسه با پوسته و لوله کوچک هستند و نیاز به فضای زیادی برای نگهداری ندارند، در حالی که انتقال حرارت قابل قبول است.
  • از آنجایی که آنها بسیار محبوب هستند، تمام قطعات استاندارد شده اند و این امر تعمیر و نگهداری را بسیار آسان می کند.
  • آنها طراحی انعطاف پذیری دارند و سایر قطعات اضافه و حذف را می توان به راحتی انجام داد.
  • شما می توانید از این نوع مبدل در فشار و دمای بالا استفاده کنید.

  • طراحی مبدل اجازه انبساط حرارتی بیشتری را بدون درز انبساط می دهد.

  • مبدل حرارتی دو لوله ای (دابل پایپ) را بشناسیم.
  • معایب مبدل های حرارتی دو لوله

    • باید از ایرادات این نوع و طراحی آن آگاه باشید، مانند:
    • آنها معمولا در طراحی های جریان مخالف استفاده می شوند و در برخی از برنامه ها قابل استفاده نیستند. البته این به این معنا نیست که نمی توان از آنها در جریان موازی استفاده کرد.
    • آنها در انتقال حرارت محدودیت دارند و باید در مساحت های کمتر استفاده شوند.
    • نشتی در این نوع بیشتر است .
    نتیجه

    مبدل های حرارتی دو لوله ای ساده ترین نوع مبدل ها هستند که برای کاربردهای دما و فشار بالا مناسب هستند. تعمیر آنها آسان است و به دلیل طراحی ساده، در بسیاری از برنامه ها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند و برای بسیاری از پروژه ها اولین انتخاب هستند. آنها را می توان در دو نوع جریان استفاده کرد .