مبدل حرارتي چيست و بهترين مواد براي ساخت آنها كدامند؟

مبدلهاي حرارتي دستگاههايي هستند كه براي انتقال گرما بين دو يا چند مايعات (يعني مايعات ، بخارها يا گازها) با دماهاي مختلف طراحي شده اند. بسته به نوع مبدل حرارتي مورد استفاده ، فرايند انتقال حرارت مي تواند از گاز به گاز ، مايع به گاز يا مايع به مايع باشد.و از طريق جداكننده جامد رخ مي دهد ، كه از مخلوط كردن مايعات يا تماس مستقيم مايعات جلوگيري مي كند. ساير مشخصات طراحي از جمله مصالح ساختماني و اجزاي سازنده ، مكانيسم هاي انتقال حرارت و تنظيمات جريان نيز به طبقه بندي و طبقه بندي انواع مبدلهاي حرارتي موجود كمك مي كند. با استفاده از صنايع مختلف ، مجموعه متنوعي از اين وسايل تبادل گرما براي استفاده در هر دو روش گرمايش و سرمايش طراحي و ساخته مي شوند.

بهترين مواد براي ساخت مبدل حرارتي كدامند؟

ممكن است فكر كنيد مبدل حرارتي هميشه بايد از فلزات ساخته شوند ، كه گرما به سرعت جذب و هدايت مي شوند - و بسياري از آنها. اما مبدل هاي حرارتي همچنين مي توانند از سراميك ، كامپوزيت (بر اساس فلز يا سراميك) و حتي پلاستيك (پليمر) ساخته شوند.

تمام اين مواد مزاياي خود را دارند. سراميك براي نوع كاربردهاي درجه حرارت بالا (بيش از 1000 درجه سانتيگراد يا 2000 درجه فارنهايت) كه مي تواند فلزات مانند مس ، آهن و فولاد را ذوب كند انتخابي مناسب است.، اگرچه آنها همچنين براي استفاده در مايعات خورنده و ساينده در دماهاي بالا يا پايين محبوب هستند. پلاستيك ها به طور كلي وزن و هزينه كمتري نسبت به فلزات دارند ، در برابر خوردگي و رسوب مقاومت مي كنند و مي توانند براي داشتن هدايت حرارتي خوبي طراحي شوند ، گرچه تمايل دارند از نظر مكانيكي ضعيف باشند و با گذشت زمان ممكن است تخريب شوند. اگرچه به طور كلي براي برنامه هاي با درجه حرارت بالا مناسب نيست ، اما مبدل هاي پلاستيكي مي توانند براي چيزي مانند استخر يا دوش ، كه در هر روز و دماي اتاق كار مي كند ، گزينه مناسبي باشند. مبدل هاي حرارتي كامپوزيت بهترين ويژگي هاي مواد اوليه والدين خود را تركيب مي كنند - به عنوان مثال ، هدايت حرارتي بالاي فلز با كاهش وزن و مقاومت در برابر خوردگي بهتر يك پلاستيك.

در آينده ، به وضوح ممكن است كه بتوانيم از مواد جالب تر در غرق كننده هاي گرما استفاده كنيم. به عنوان مثال ، نانولوله هاي كربني (ورق هاي شش ضلعي نازك كربن كه براي ساختن "لوله" پيچيده شده اند) داراي خاصيت رسانايي گرما هستند و در حال حاضر در غرق كننده هاي گرما (دستگاه هاي حذف گرما كه عمدتا در الكترونيك مورد استفاده قرار مي گيرند) استفاده مي شوند. در حال حاضر تحقيقات زيادي انجام شده است تا ببينيم چگونه مي توان آنها را در مبدل هاي حرارتي مستقر كرد.

انتخاب مبدل حرارتي

در حالي كه تعداد زيادي از مبدل هاي حرارتي در دسترس هستند ، مناسب بودن هر نوع (و طراحي آن) در انتقال گرما بين مايعات بستگي به مشخصات و الزامات كاربرد دارد. اين عوامل تا حد زيادي طراحي بهينه مبدل حرارتي مورد نظر را تعيين مي كنند و بر رتبه و محاسبات اندازه مربوطه تأثير مي گذارند.

برخي از عواملي كه متخصصان صنعت هنگام طراحي و انتخاب مبدل حرارتي بايد در نظر داشته باشند عبارتند از:

• نوع مايعات ، جريان سيال و خواص آنها
• خروجي هاي حرارتي مورد نظر
• محدوديت اندازه
• هزينه ها

مبحث مبدل هاي حرارتي بسيار گسترده بوده ما در اين مقاله به بخش مهمي از آن پرداختيم.

اين مقاله از بخش مبدل حرارتي سايت پايا دما گردآوري شده است.