مبدل حرارتی برای گرمایش مهمترین جزء هر دیگ بخار است. "عمر" واحد گرمایش به عملکرد آن بستگی دارد. بیایید ببینیم که کدام مبدل حرارتی برای سیستم گرمایش عملکرد کارآمد دیگ را تضمین می کند و عمر مفید آن را افزایش می دهد.
مجموعه های این دسته چیست؟
مبدل حرارتی صفحه ای برای گرمایش یک سیستم فنی پیچیده است که انرژی را بین خنک کننده گرم و سرد منتقل می کند. در عمل، مایعات و بخارات برای این کار استفاده می شود، کمتر از گازها، پایه های جامد.
به عبارت دیگر، مبدل حرارتی برای گرمایش وسیله‌ای است که منبع گرمای خاص خود را ندارد و عملکرد آن توسط انرژی حاصل از یک سیستم گرمایش متمرکز تأمین می‌شود. یعنی دیگ یا اجاق گاز طبق تعریف جزو واحدهای این دسته نیست. با این حال، یک نیمکت یا محافظی که گرمای گازهای دودکش را از اجاق گاز منعکس می کند، می تواند نمونه ای از مبدل های حرارتی در نظر گرفته شود، زیرا آنها هوای اتاق را گرم می کنند.
بازده انتقال نیرو در اینجا به موارد زیر بستگی دارد:
- تفاوت دما بین محیط ها (وجود یک تفاوت قابل توجه باعث انتقال انرژی چشمگیرتر می شود).
- منطقه تماس هر رسانه با مبدل حرارتی.
- شاخص های هدایت حرارتی مصالح ساختمانی.
در واقع، یک مبدل حرارتی برای آب گرم حاصل از گرمایش را می توان با هر لوله ای که برای انتقال یک محیط کاری خاص استفاده می شود، که دمایی متفاوت از دمای محیط اطراف دارد، نشان داد.
انواع
یکی از معیارهای تعیین کننده هنگام انتخاب مبدل حرارتی با یک طرح خاص، نه تنها ماهیت خنک کننده، بلکه کیفیت آن نیز است. اگر قرار است از آب نرم شده یا تصفیه شده شیمیایی به عنوان محیط کاری استفاده شود، بهتر است ساختارهای صفحه لحیم کاری شده را ترجیح دهیم. همین امر در مورد استفاده از خنک‌کننده‌هایی که هیچ رسوبی بر روی دیواره‌های سازه باقی نمی‌گذارند، مانند الکل، فریون یا اتیلن گلیکول نیز صدق می‌کند.
وقتی صحبت از نقاط گرمایشی در مقیاس بزرگ مانند خانه های دیگ بخار می شود، در اینجا اغلب می توانید یک مبدل حرارتی برای آب گرم از یک نوع گرمایش جمع شونده ببینید. استفاده از چنین راه حل هایی را می توان با وجود محیط کاری با کیفیت پایین توضیح داد که در شبکه های گرمایش متمرکز استفاده می شود.
سادگی طراحی واحدهای لایه ای تاشو به نگهداری راحت آنها کمک می کند، به ویژه جداسازی سریع قطعات در طولنیاز به حذف مقیاس از کانال های داخلی. در عین حال، حتی صنعتگران بی‌تجربه نیز می‌توانند قطعات چنین مبدل حرارتی را، چه فلنج یا شیر، تعویض کنند.
با توجه به روش انتقال انرژی، ارزش دارد که مبدل حرارتی مخلوط و سطح را برای گرمایش برجسته کنید. اولین مورد بر اساس اصل توزیع انرژی در تماس مستقیم بین حامل های حرارتی فردی عمل می کند. نوع دوم انرژی را از طریق صفحات بدون تماس مستقیم بین محیط کار منتقل می کند.
در صورت لزوم استفاده از مبدل حرارتی برای گرمایش به عنوان عنصری برای گرم کردن آب در استخر و یا به عنوان کولر در تاسیسات صنعتی، استفاده از واحدهای صفحه ای و لحیم کاری شده برای این منظور توصیه می شود. چنین طرح هایی اجازه می دهد تا کارآمدترین انتقال حرارت بین دو سیال به سرعت به دست آید.
مواد
یک مبدل حرارتی برای گرم کردن خانه می تواند از صفحات فولادی یا چدنی ساخته شود که با لحیم کاری با لحیم مس یا نیکل به هم متصل می شوند. سازه های لحیم کاری مسی در سیستم های گرمایش متمرکز رایج هستند. در عین حال، سیستم هایی که عناصر آن با استفاده از نیکل به هم متصل می شوند، عمدتاً برای رفع نیازهای مناطق صنعتی و در صورت لزوم کار با محیط های تهاجمی شیمیایی استفاده می شوند.
چدن
با اولویت دادن به مبدل های حرارتی چدنی، باید به چند نکته توجه کنید:
- وزن به اندازه کافی چشمگیر کههنگام توسعه یک پروژه برای ترتیب اتاق دیگ بخار باید در نظر گرفته شود. در مورد ورود چنین ساختارهایی به سیستم گرمایش یک خانه خصوصی، دومی باید با حجم کمی از بخش ها، حداقل تعداد کانال های دود که برای جابجایی محصولات احتراق استفاده می شود، متمایز شود.
- واحدهای چدنی با امکان حمل و نقل مقطعی به شکل جدا شده متمایز می شوند که برای نصب و نگهداری بعدی راحت می شود.
- با وجود وزن، مواد کاملا شکننده است. بنابراین در حین حمل و نقل و نصب باید از ضربه های مکانیکی بر عناصر سازه ای خودداری کرد. خطر دیگر شوک حرارتی است. اگر حجم قابل توجهی از محیط کار سرد به طور ناگهانی در واحدی که خنک نشده قرار گیرد، ممکن است دیواره های مبدل حرارتی ترک بخورد.
- چدن به خوردگی مرطوب و خشک حساس است. اولین مورد در نتیجه قرار گرفتن در معرض مواد میعانات اسیدی تشکیل می شود. دومی به آرامی سطح سازه را به شکل یک فیلم زنگ زده در حین استفاده می پوشاند. از آنجایی که مبدل های حرارتی برای گرم کردن یک خانه خصوصی ساخته شده از چدن دارای دیوارهای ضخیم هستند، این فرآیندها ممکن است سال ها طول بکشد.
- چنین سیستم‌هایی برای مدت طولانی گرم می‌شوند، اما بسیار کند خنک می‌شوند، که مصرف سوخت را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و راندمان گرمایش فضا را افزایش می‌دهد.
فولاد
وجود "قلب" فولادی منجر به وزن دهی قابل توجهی به سیستم نمی شود. بنابراین، یک مبدل حرارتی آب برای گرمایش ساخته شده از این ماده اغلب استبرای سرویس دهی به مناطق بزرگ استفاده می شود.
در مورد سهولت نصب اسکلت فلزی، مونتاژ نهایی برخلاف واحدهای چدنی در کارخانه انجام می شود. آوردن مونوبلوک یک تکه به یک اتاق تنگ بسیار دشوار است. علاوه بر این، مونتاژ کارخانه تعمیر و نگهداری سیستم را پیچیده می کند.
مبدل حرارتی فولادی نصب شده در کوره گرمایشی که آسیب جدی دیده است، تقریباً غیرممکن است که در خانه به حیات خود بازگردید. یا باید به برچیدن کامل سیستم متوسل شوید و آن را برای تعمیر به کارگاه صنعتی بفرستید یا با تعویض سازه از شر آن خلاص شوید.
در عین حال، مبدل حرارتی آب برای گرمایش ساخته شده از فولاد از شوک حرارتی یا استرس مکانیکی قابل توجهی نمی ترسد. این ماده دارای نرخ ارتجاعی بالایی است و بنابراین به خوبی با تغییرات دمایی ناگهانی مقابله می کند. با این حال، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سرما یا گرمای شدید می تواند باعث ایجاد ترک های کوچک در جوش شود.
اگر در مورد توانایی مقاومت در برابر خوردگی صحبت کنیم، مبدل حرارتی فولادی فقط تحت تأثیرات الکتروشیمیایی قرار می گیرد. به خصوص به سرعت، با تماس طولانی مدت با رسانه های تهاجمی، دیوارهای نازک در اثر زنگ زدگی خورده می شوند. در عین حال، عمر سرویس سیستم را می توان به طور سیستماتیک بین 5 تا 15 سال کاهش داد. بر این اساس، سازندگان اغلب دیواره های داخلی مبدل های حرارتی فولادی را با چدن می پوشانند.
سیستم های ساخته شده از این ماده تقریباً فوراً گرم می شوند و به همان سرعت سرد می شوند. با وجود راحتی آشکار، در صورت لزومگرمایش سریع فضا، این ویژگی دارای یک جنبه منفی، یک جنبه منفی است. بنابراین، اثر خستگی فلز در بخش‌های خاصی از سازه می‌تواند منجر به آسیب جزئی شود.
چگونه مبدل حرارتی را محاسبه کنیم؟
محاسبات خودت انجام بده یکی از رایج ترین سوالات مصرف کنندگان است. در واقع، کنار آمدن با این کار بسیار دشوار است، زیرا تولید کنندگان مبدل های حرارتی سعی می کنند اسرار پیشرفت های خود را از افراد خارجی، از جمله کاربران، پنهان کنند.
به دلیل دلایل بالا، یافتن میزان واقعی مصرف انرژی انتقال حرارت دشوار می شود. اگر این شاخص عمداً پایین باشد، بر این اساس، راندمان مبدل حرارتی برای رفع نیازهای موجود کافی نخواهد بود.
برای افزایش عملکرد سیستم، اغلب نیاز به نصب واحدهای حجیم است. اما برای کاهش تعداد صفحات مبدل حرارتی استفاده شده کافی است از برنامه محاسباتی خاصی که هر سازنده جدی تجهیزات گرمایشی دارد استفاده کنید.
مبدلهای حرارتی برای گرم کردن با دستان خود
چگونه طراحی کارآمدی بسازیم که با دستان خود با عملکردهای انتقال حرارت مقابله کند؟ برای انجام این کار کافی است به تعریفی که برای دستگاه های این دسته است بازگردیم. به نظر می رسد که برای مونتاژ یک مبدل حرارتی ساده، کافی است یک لوله فلزی بگیریدبه یک طول مشخص، آن را به شکل حلقه درآورید و در ظرفی پر از آب قرار دهید.
با بیرون آوردن خروجی و ورودی لوله به بیرون، می توان طرحی کاربردی به دست آورد که بسته به نیاز موجود، سیال کار را گرم یا خنک می کند.
مبدل حرارتی ژاکت آب
علاوه بر سیستم سرپانتین، می توانید مبدل حرارتی خود را بسازید که به "جلف آب" معروف است. چنین سیستم هایی بر اساس اصل توزیع انرژی بین چندین ظروف مهر و موم شده قرار داده شده در یکدیگر عمل می کنند.
تبدیل حرارت طبق این اصل با موفقیت در دیگهای بخار سوخت جامد با اندازه کوچک استفاده می شود. علیرغم سادگی کلی طراحی، نقطه ضعف چنین سیستم هایی وجود فشار کاری نسبتا کم است که این واحدها برای آن طراحی شده اند. علاوه بر این، ساخت مبدل های حرارتی که بر اساس اصل "جلف آب" کار می کنند باید توسط یک جوشکار با تجربه انجام شود. طراحی و مونتاژ چنین سیستمی از مواد بداهه بدون داشتن مهارت مناسب بسیار مشکل است.
مبدل حرارتی تخته لوله
احتمالاً سخت‌ترین گزینه‌های موجود برای ساخت خود، سیستمی به نام "برد لوله" است. این تعریف به مبدل های حرارتی خانگی که حاوی مقدار قابل توجهی از اتصالات لوله در حال گسترش هستند اختصاص داده شده است.
اینگونه واحدها در قالب سه ظرف در بسته ارائه می شوند. دو عدد از آنها در لبه های مخالف سازه قرار گرفته و متصل می شوندهادی های فلزی محیط کار که در انتهای چنین ظروفی پهن می شوند. تبادل حرارت در قسمت سوم - میانی - به دلیل حرکت محیط کار مایع بین مخازن از طریق لوله ها انجام می شود.
جستجوی راه حل های جایگزین
اگر هیچ راهی برای خود مونتاژ مبدل حرارتی با استفاده از روش های فوق وجود ندارد، می توانید سعی کنید موادی را برای ساخت سیستم آینده در کمد خود یا در محل دفن زباله پیدا کنید. به عنوان مثال، یک ریل حوله گرم شده قدیمی یک راه حل عالی برای ایجاد دستگاهی به شکل کویل خواهد بود. هر رادیاتور خانگی که نشتی نداشته باشد نیز کار خواهد کرد.
در مورد استفاده از رادیاتورهای اجاق گاز خودرو، در واقع، می توان بلافاصله از آنها به عنوان عنصر گرمایش با ترکیب واحدهای جداگانه با آداپتورها برای افزایش منطقه تبادل حرارت استفاده کرد.
یک دستگاه موثر را می توان بر اساس یک آبگرمکن قدیمی ایجاد کرد. در این مورد، حتی نیازی نیست تقریباً هیچ کاری را دوباره انجام دهید.
در پایان
همانطور که می بینید، اصل عملکرد مبدل های حرارتی تقریباً در همه جا یکسان است. بسته به شرایط عملیاتی، چنین واحدهایی می توانند هم برای گرمایش و هم برای خنک کردن محیط کار: گاز، مایع یا جامد کار کنند.
هنگام انتخاب راه حل کارخانه، مقدار زیادی به وظایف محول شده به مبدل حرارتی و در مورد خود مونتاژی، به تخیل مهندسی استاد بستگی دارد.
