مبدل حرارتی پوسته و لوله، راهکاری نوین برای صرفه‌جویی در انرژی

صرفه جویی در انرژی چالش اصلی مردم در حال حاضر این روزها به دلیل کاهش روز به روز سوخت های فسیلی است. مبدل حرارتی پوسته و لوله در بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند انرژی های تجدیدپذیر، صنعت هوانوردی، صنعت خودروسازی، صنعت نفت و گاز و بسیاری موارد دیگر برای تبدیل انرژی با هزینه کمتر بدون هیچ گونه اثرات زیست محیطی استفاده می شود. این امر با استفاده از سیالی که رسانایی حرارتی بالاتری دارد انجام می شود. استفاده از نانوسیال در چنین تجهیزاتی به دلیل خواص ترموفیزیکی بالاتر آن نسبت به سایر سیالات، سرعت انتقال حرارت را بسیار سریع افزایش می دهد. هدف اصلی این مقاله ارائه یک بررسی گسترده در مورد استفاده از نانوسیال در مبدل های حرارتی پوسته و لوله برای کاهش افت فشار، افزایش صرفه جویی در انرژی و در نهایت افزایش اثربخشی سیستم بدون هیچ گونه اثرات زیست محیطی است.

چرا مبدل حرارتی پوسته و لوله را برای صرفه جویی در انرژی انتخاب کنیم؟

دستگاه ترمو مکانیکی که انرژی گرمایی را بین سیالات دماهای مختلف انتقال می دهد به عنوان مبدل حرارتی شناخته می شود. کاربردهای صنعتی بسیاری از مبدل های حرارتی مانند صنایع فضایی، صنایع خودروسازی، صنایع هوایی، صنایع الکترونیک و بسیاری دیگر وجود دارد. رادیاتور رایج ترین کاربرد است که در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد. کولر و یخچال در لوازم خانگی به عنوان مبدل حرارتی استفاده می شود.

مشکلات عمده در توسعه مبدل های حرارتی پوسته و لوله اقتصادی، استفاده از انرژی و فضا است. چالش اصلی کاهش اندازه مبدل حرارتی برای ظرفیت گرمایی معین بدون افزایش قدرت پمپاژ و همچنین بدون تأثیر بر عملکرد مبدل حرارتی است. بسیاری از محققان روش‌های مختلفی را برای بالا بردن عملکرد مبدل‌های حرارتی توسعه داده‌اند، مانند مبدل‌های حرارتی که در حفره‌های ساده ساده‌سازی می‌شوند، مبدل‌های حرارتی به صورت محفظه‌های باز و بسته قالب می‌شوند، و بسیاری موارد دیگر. بهترین راه برای تشدید ظرفیت انتقال حرارت یک مبدل حرارتی و صرفه جویی در انرژی و فضا، استفاده از نانوسیالی است که ظرفیت گرمایی بالا و رسانایی حرارتی بالایی دارد.

مبدل حرارتی پوسته و لوله با چه جریانی برای صرفه جویی بیشتر در انرژی مناسب است؟

مبدل های حرارتی را با توجه به نوع وضعیت جریان می توان به سه دسته طبقه بندی کرد.

۱- جریان موازی، مبدل حرارتی، که در آن انتقال حرارت حداکثر در ورودی و حداقل در خروجی است.

دوره های اموزشی برنامه نویسی

۲- مبدل حرارتی ضد جریان که در آن اختلاف دمای متوسط از ورودی به خروجی رخ می دهد، بنابراین این مبدل های حرارتی نسبت به سایر مبدل های حرارتی بازده حرارتی بالایی دارند.

۳- مبدل حرارتی جریان متقاطع ترکیبی از دو مبدل حرارتی قبلی است. با توجه به شکل و اندازه، مبدل های حرارتی را می توان به دسته های مختلفی طبقه بندی کرد. توسعه نانوسیال و نانوسیال هیبریدی نقش حیاتی در طراحی انواع مختلف مبدل های حرارتی ایفا می کند تا عملکرد آنها را بدتر کند. صرفه جویی در انرژی، افزایش ظرفیت مبدل حرارتی و همچنین مراقبت از نگرانی های زیست محیطی زیرا نانوسیال ها رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به سیالات پایه دارند. رسانایی حرارتی بالاتر نانوسیال ها باعث انتقال حرارت بالاتری می شود که هدف نهایی است.

در مبدل حرارتی پوسته و لوله چگونه صرفه جویی در انرژی رخ می دهد؟

دو سیال، با دمای شروع متفاوت، از طریق مبدل حرارتی جریان دارند. یکی از لوله ها (سمت لوله) و دیگری در خارج از لوله ها اما در داخل پوسته (سمت پوسته) جریان دارد. گرما از یک سیال به سیال دیگر از طریق دیواره لوله منتقل می شود، یا از سمت لوله به سمت پوسته یا بالعکس. سیالات می توانند مایع یا گاز در هر دو طرف پوسته یا لوله باشند. به منظور انتقال موثر گرما، باید از یک منطقه انتقال حرارت بزرگ استفاده شود که منجر به استفاده از لوله های زیادی می شود. به این ترتیب می توان از گرمای تلف شده استفاده کرد. این یک راه کارآمد برای صرفه جویی در انرژی است.

سخن پایانی

استفاده صحیح از نانوسیالات در مبدل های حرارتی پوسته و لوله چالش اصلی این روزها است. نانوسیالات با صرفه جویی در مصرف انرژی، عملکرد سیستم را افزایش داده و هزینه کلی سیستم را به شیوه ای بسیار موثر و بدون هیچ گونه اثرات زیست محیطی کاهش می دهند. از بررسی مقالات تحقیقاتی مختلف دریافته شده است که ضریب انتقال حرارت و افت فشار کلی با افزایش کسر حجمی نانوذرات افزایش می‌یابد. عدد ناسلت و عدد پراندتل افزایش می یابد. شما می توانید جهت مشاوره و خرید مبدل حرارتی پوسته و لوله با متخصصین شرکت یاران قطعه طوس خراسان (یارا مبدل) در تماس باشید.