مبدل حرارتی دو لوله ای
مبدل حرارتی دو لوله ای را به دلیل شکل هندسی آن را مبدل شاخه ای یا سنجاقی نیز می نامند. ویژگیها و مزایا و معایب این مبدل ها نیز در این جا مورد توجه قرار می گیرد.
ویژگیها، مزایا و معایب مبدلهای دو لوله ای :
اساس کار این مبدل یک لوله ساده یا پردار در راستای طولی است که به صورت هم مرکز در داخل یک لوله بزرگتر به نام پوسته قرار گرفته است.
عموم این مبدلها به این صورت هستند که لوله ی داخلی در انتهای خود به وسیله یک لوله با خم ۱۸۰ درجه ای به لوله ی داخلی دیگری متصل شده و قسمت لوله ی خم دار در داخل یک محفظه خم بر گشت به نام هدر قرار دارد.
هدر خود به واسطه اتصال پیچ و مهره ای و یک صفحه تخت به پوسته متصل می شود. این ساختار به دلیل توانایی در کنترل کرنش های طولی ایجاد شده به دلیل انبساط و انقباظ زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.
از این رو به مبدل حرارتی دو لوله ای یا دو شاخه ای و یا سنجاقی و U شکل نیز معروف است.
مبدل دو لوله ای در واقع شکل ساده ی مبدل لوله پوسته است که اغلب به ازای واحد مساحت سطح انتقال گرما، گران بها و حجیم است. اما در برخی شرایط نمی توان از مبدل لوله پوسته استفاده کرد و باید به سراغ مبدل دو لوله ای برویم. برخی از این شرایط را می توان به شکل زیر بر شمرد:
- زمانی که دبی جرمی هر سیال کم باشد.
- بار حرارتی مبدل کمتر از ۵۰۰ کیلو وات باشد.
- تعداد لوله ها در هر پاس مبدل لوله پوسته کمتر از ۳۰ باشد.
- قطر مبدل لوله پوست کمتر از ۲۰۰mm باشد.
- سطح انتقال حرارت مورد نیاز کمتر از ۲۰۰ فوت مربع باشد.
در چنین مواردی برای ساخت مبدل لوله پوسته به تعداد زیادی پوسته ی سری شده برای تامین سرعت جریان لازم نیاز خواهیم داشت و لذا ساخت مبدل لوله پوسته صرفه ی اقتصادی ندارد و در شرایط ممکن بهتر است از مبدل دو لوله ای استفاده شود.
اکنون بصورت موردی به بیان ویژه گیها و مشخصات مبدل حرارتی دو لوله ای می پردازیم:
- مبدل حرارتی دو لوله ای در بیشتر موارد به صورت آرایش جریان ناهمسو استفاده می شود.
- به طور کلی راندمان مبدل حرارتی دو لوله ای نسبت به مبدل پوسته پایین تر است.
- اغلب زمانی که یکی از ضرایب انتقال حرارت جابه جایی حدود نصف یا کمتر از نصف ضریب جابجایی سیال سمت دیگر باشد مانند حالتی که یک سمت گاز مایع و با لزجت بالا و سمت دیگر آب یا بخار در حال میعان باشد، باید از لوله های داخلی پره دار استفاده شود.
- در مبدل حرارتی دو لوله ای به دلیل کوچکتر بودن ابعاد اجزای مختلف و امکان نشتی کمتر نسبت به مبدل لوله پوسته، می توان فشارهای کاری بیشتری ایجاد کند.
- اگر یک سیال خورنده یا رسوب گذار باشد در داخل لوله قرار می گیرد، زیرا اگر سمت مجرای حلقوی باشد هم لوله و هم پوسته را تخریب خواهد کرد.
- نوع سیال مورد استفاده در این مبدل-مایع و گاز-مایع است.
- به طور کلی ساخت، تمیز کاری، تعمیر و نگهداری مبدل حرارتی دو لوله ای آسان است.
- برای براورده کردن خواسته های مساله نظیر افت فشار و بار حرارتی مورد نیاز می توان از آرایش مختلف این مبدل به صورت سری، موازی،و سری-موازی استفاده کرد.
- در صورت تغییر بار حرارتی میتوان به راحتی یک مبدل حرارتی دو لوله ای را به مجموعه مبدلهای دو لوله ای افزود و یا از آن کم کرد.
- به تجربه ثابت شده است که بهترین نوع پره برای مبدل حرارتی دو لوله ای پره های جوش داده شده در راستای طولی است.