دسته بندی مبدل های گرمایی می تواند بر اساس پیوستگی یا تناوب جریان ، پدیده انتقال ، میزان فشردگی ، ساختمان ، آرایش جریان ، تعداد سیالات و .... انجام پذیرد. این دسته بندی ها بصورت زیرخلاصه شده است :
1-1- دسته بندی برمبنای پیوستگی یا تناوب جریان :
جریان سیال داخل مجاری مبدل های گرمایی یا پیوسته است یا متناوب در مبدل های گرمایی با جریان پیوسته مجاری جریان سیال گرم و سرد از هم تفکیک شده اند. سیال گرم دایم در مجاری مخصوص خود وسیال سرد نیز در مجاری مربوطه به خود جریان دارند. دو مجرای جریان توسط یک جداره جامد مانند جدار لوله یا یک ورق از هم جدا شده اند. از طرف دیگر در مبدلهای گرمایی با جریان متناوب از یک مجموعه مجاری جریان برای هر دو سیال استفاده می شود. مجموعه مجاری جریان ، هسته مبدل را تشکیل می دهند. که دو سیال به تناوب از آن عبور می کنند. تمام یا بخشی از هسته مبدل مدتی در معرض جریان سیال گرم قرار دارد که در این مدت انرژی را از سیال گرفته در خود ذخیره می کند. سپس مدتی در مسیر جریان سیال سرد قرار گرفته و انرژی ذخیره شده را به آن پس می دهد. این دوره تناوب مرتباً تکرار می شود. در مبدل گرمایی با جریان متناوب ساکن اغلب لازم است جریان همیشگی دو سیال برقرار باشد. در این صورت حداقل دو هسته بازیاب مورد نیاز است که در هر لحظه در یکی سیال گرم و در دیگری سیال سرد جاری باشد. در زمان های تناوب تعیین شده بوسیله شیرهای اتوماتیک جای دو سیال عوض می شود. در بعضی از کاربرد های مبدل گرمایی با جریان متناوب ساکن تنها یک هسته مبدل کافی است. این سیستم که معمولا در بکارگیری انرژی خورشیدی برای گرمایش ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد شامل یک هسته ذخیره انرژی که موقع تابش خورشید آب گرم داخل مخزن کلکتور خورشیدی جریان می یابد و در شب ها آب لازم برای گرمایش ساختمان از مخزن آب گرم عبور کرده و انرژی دریافت شده را به هوای اطاق ها پس می دهد. از این سیستم برای تامین آب گرم مصرفی ساختمان ها نیز استفاده می گردد.
1-2- دسته بندی بر مبنای پدیده انتقال :
تبادل انرژی بین دو سیال یا به صورت تماس مستقیم و یا به صورت تماس غیر مستقیم صورت
می گیرد. در نوع تماس مستقیم حرارت بین دو سیال که با یکدیگر تماس مستقیم دارند منتقل می شود. معمولا یکی از دو سیال گاز و دیگری مایعی است که با فشار بخار خیلی پا یین وپس از تبادل حرارت به سادگی از یکدیگر قابل تفتیک هستند. برج خنک کن وکند ادنسور فواره ای از این مبدل گرمایی می باشند .در یک مبدل گرمایی نوع تماس غیر مستقیم حرارت ابتدا از سیال گرم به یک سطح جامد نفوذ ناپذیر(مثلا سطح جدار لوله) منتقل شده و سپس از آن به سیال سرد انتقال می یا بد. به این نوع مبدل گرمایی ، مبدل گرمایی سطحی نیز گفته می شود که خود به سه دسته انتقال مستقیم ، ذخیره انرژی و بستر سیالی تقسیم
می شود در مبدل گرمایی نوع انتقال مستقیم دو سیال به وسیله یک جدار جامد(جدار لوله یا یک ورق) از هم مجزا شده اند تمام مبدل های گرمایی با جریان پیوسته از این نوع هستند. هیچ قطعه متحرکی در مبدل گرمایی وجود نداشته و با آب بندی های مناسب از اختلاط دو سیال جلوگیری می شود.
1-3- دسته بندی بر مبنای فشردگی سطح :
به سطح تماس بین یک سیال و یک جامد که با هم تبادل حرارت دارند ، سطح تبادل حرارت گفته می شود برای افزایش نرخ تبادل حرارت بین دو سیال معمولا پره های روی سطح گسترده یا ثانویه معروف است. با افزایش تمرکز و تعداد پره های روی سطح تبادل حرارت بر واحد حجم مبدل گرمایی افزوده می گردد به طور اختیاری ، مبدل گرمایی که تمرکز سطح یا نسبت سطح تبادل حرارت به حجم آن از بیشتر باشد مبدل گرمایی فشردهCompact heat exchanger))گفته می شود. رابطه زیر نشان می دهد تامین یک انتقال حرارت معین به وسیله یک اختلاف دمای معلوم ، هر چه تمرکز سطح بیشتر باشد،ابعاد مبدل کوچکتر خواهد شد
که در آن اختلاف دمای متوسط بین دوسیال و V حجم مبدل (m3) ، β تمرکز سطح (m2/m3) ، U ضریب انتقال گرمای کلی Q نرخ تبادل حرارت (W) در مبدل گرمایی می باشند. بعداً خواهیم دید که افزایش تمرکز سطح β معمولاً افزایش ضریب انتقال گرما کلی (U) را نیز به همراه دارد که این نیز به نوبه خود به کوچکتر شدن ابعاد مبدل گرمایی کمک می کند. هر نوع مبدل گرمایی (از لحاظ ساختمان ) می تواند فشرده تلقی شود مشروط بر اینکه سطح سمت حداقل یک سیال فشرده باشد. معمولا مبدل های گرمایی با لوله های ساده و بدون پره نظیرمبدل های گرمایی دوب لوله ای یا لوله پوسته ای از نوع فشرده نیستند. بیشترین کاربرد مبدل های گرمایی فشرده در حالت های گاز به گاز ، گاز به مایع ، گاز به سیال در حال تغییر فاز می باشد.
1-4- دسته بندی بر مبنای ساختمان :
مبدل های گرمایی از لحاظ ساختمان عموماً به چهار دسته تقسیم می شوند که عبارتند از لوله ای ، صفحه ای ، پره دار و بازیاب ها .
1-4-1- مبدلهای گرمایی لوله ای
مبدل های گرمایی لوله ای بیش از هر نوع مبدل گرمایی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. این مبدلها در اندازه ها و اشکال مختلف ساخته می شوند. مثلاً کندانسور یک نیروگاه بخار بزرگ دهها هزار شاخه لوله مورد استفاده قرار می گیرند. مبدل های گرمایی لوله ای خود انواع مختلفی دارد که از جمله آنها تک لوله ای ، دو لوله ای ، مارپیچی ، چند لوله ای و لوله پوسته ای می باشند.
1-4-1-1- مبدلهای دو لوله ای (Double pip)
مبدلهای گرمایی دو لوله های یا سنجاق (hair pin) سری اساساً از دو لوله هم محور تشکیل
می شود که به صورت سنجاق سری یا U شکل ساخته می شود.
یکی از دو سیال در لوله داخلی و دیگر در مجرای حلقوی بین دو لوله یا به طور خلاصه لوله خارجی جریان دارند. مبدل های گرمایی دو لوله ای در مواقعی که سطح تبادل گرمای مورد نیاز کوچک باشد ، بویژه وقتی که یکی از دو سیال گاز یا مایع لزج یا دبی آب آن کم باشد کاربرد ندارد. ساخت مبدل گرمایی دو لوله ای نسبتاً ساده و هزینه آن هم نسبتاً کم است. نگهداری و تمیز کردن آنها آسان است و به همین دلیل برای سیالات رسوب زا قایل استفاده می باشند. به طور خلاصه مبدلهای گرمایی دو لوله ای برای مواقعی که سطح تبادل حرارت مورد نیاز m250 کوچکتر باشد مناسب است.
1-4-1-2- مبدلهای گرمایی مارپیچی (Spiral Tube)
مبدلهای گرمایی لوله مارپیچی از یک یا چند حلقه لوله مارپیچ تشکیل می شود که داخل یک محفظه قرار می گیرد. مبدل های گرمایی لوله مارپیچی با ا ندازه مساحت سطح تبادل حرارت کمتر از m2 30 ساخته می شود و برای فشارهای کمتر از 40 اتمسفر هستند. هر چند فشار سیال داخل لوله از این نیز می توا ند بیشتر باشد.
شامل 65 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود پروژه الگوریتم طراحی مبدل حلزونی ومقایسه آن با مبدل صفحه ای
