کاربرد های مبدل حرارتی آب به هوا Water To Air Heat Exchangers
مبدل های حرارتی بین دو یا چند مایع یا گاز با دماهای مختلف، گرما را انتقال می دهند یا “تبادل” می کنند. فرآیند انتقال حرارت می تواند گاز به گاز، مایع به گاز یا مایع به مایع باشد و معمولاً شامل دو سیال یا گاز نیست که باید با هم مخلوط شوند یا در تماس مستقیم باشند. این مقاله به مبدل های حرارتی مایع به گاز و به طور خاص تر مبدل های حرارتی آب به هوا می پردازد.
مبدل حرارتی چگونه کار می کند؟
مبدل‌های حرارتی با اجازه دادن به سیال یا گاز داغ‌تر – به طور مستقیم یا غیرمستقیم – با سیال یا گاز با دمای پایین‌تر تعامل می‌کنند، که انتقال گرما و حرکت به سمت تعادل را ممکن می‌سازد. این انتقال گرما منجر به کاهش دما برای جریان گرمتر و افزایش دما برای جریان سردتر می شود. بسته به اینکه هدف برنامه گرمایش یا خنک‌کننده گاز باشد، این فرآیند (و دستگاه‌هایی که از آن استفاده می‌کنند) می‌توانند به ترتیب برای هدایت گرما به سمت یا دور از یک سیستم استفاده شوند. اصل مبدل حرارتی این است که گرما را بدون انتقال سیال یا گازی که گرما را حمل می کند، منتقل می کند.
مبدل های حرارتی معمولاً برای تهویه مطبوع ساختمان ها و وسایل نقلیه استفاده می شوند. این نوع مبدل حرارتی به دلیل شکل مارپیچ لوله داخلی معمولاً کویل هوا یا فقط کویل نامیده می شود. کویل های تهویه مطبوع مایع به هوا یا هوا به مایع معمولاً دارای آرایش جریان متقاطع اصلاح شده هستند. در اتومبیل ها یا وسایل نقلیه دیگر، اغلب به آنها هسته گرمکن می گویند.
مایعی که برای گرم کردن کویل ها استفاده می شود معمولاً آب گرم و بخار است و سیال گرم شده توسط مکانیزم دیگری مانند دیگ تامین می شود. برای کویل های خنک کننده، مبردها و آب سرد رایج ترین مایعات مورد استفاده هستند. آب سرد را می توان از چیلری که در دوردست قرار دارد تامین کرد، اما مبرد باید از واحد متراکم کننده نزدیک تامین شود.
در بسیاری از آب و هواها، کویل های تهویه مطبوع آب یا بخار ممکن است در معرض شرایط انجماد قرار گیرند. از آنجایی که آب در هنگام یخ زدن منبسط می شود، حفاظت در برابر یخ کویل ها یکی از دغدغه های مهم طراحان، نصاب ها و اپراتورهای HVAC است.
مبدل های حرارتی معمولاً از فلز ساخته می شوند، اما می توانند از سرامیک، کامپوزیت و پلاستیک نیز ساخته شوند. سرامیک ها برای کاربردهای با دمای بالا (بیش از 1000 درجه سانتیگراد یا 2000 درجه فارنهایت) استفاده می شوند که فلزاتی مانند مس، آهن و فولاد را ذوب می کنند. سرامیک ها با سیالات خورنده و ساینده نیز استفاده می شوند. پلاستیک ها به طور کلی سبک تر و ارزان تر از فلزات هستند، در برابر خوردگی مقاومت می کنند و می توانند رسانایی گرمایی خوبی داشته باشند، اگرچه از نظر مکانیکی ضعیف هستند.
تعریف دیگر از مبدل حرارتی آب به هوا ؟
با خنک سازی هوا به آب، گرما از هوا به آب منتقل می شود. یکی از نمونه های خنک کننده هوا به آب، خنک کننده کابینت است. با خنک کننده آب به هوا، گرما از آب به هوا منتقل می شود. این نوع خنک کننده معمولاً برای خنک کردن سیالات فرآیند استفاده می شود.
یکی از رایج‌ترین انواع مبدل‌های حرارتی آب به هوا، مبدل‌های حرارتی لوله‌ای و پره‌ای یا مبدل‌های حرارتی لوله‌دار پره‌دار هستند. آنها خنک کننده هوا به مایع یا خنک کننده مایع به هوا را ارائه می دهند و از یک باله، لوله های سنجاق سر، خم های برگشتی که سنجاق های سر را متصل می کنند، ورق لوله ای که لوله ها را پشتیبانی و تراز می کند، یک هدر با ورودی و خروجی تشکیل شده اند. صفحات جانبی برای پشتیبانی ساختاری و معمولاً یک صفحه فن. لوله ها مسیر آب خنک را فراهم می کنند و باله سطح را برای انتقال گرما بیشتر می کند. مس معمولاً به دلیل هدایت حرارتی عالی و سازگاری با آب و محلول های اتیلن گلیکول استفاده می شود.
نوع دیگر مبدل حرارتی پره صفحه ای است. آنها حاوی صفحات مسطحی هستند که محفظه های پره دار را از هم جدا می کنند که در مسیرهای متناوب سیال سرد و گرم به گردش در می آیند. باله ها در گذرگاه ها گرما را از طریق صفحه جداکننده و از طریق صفحه جداکننده به سیال سرد و یک بار دیگر از طریق پره به سیال سرد منتقل می کنند.
واحد بازیابی حرارت زائد (WHRU) نوعی مبدل حرارتی است که گرما را از جریان گاز داغ بازیابی می کند، که معمولاً به عنوان گرمای اتلاف از ماشین خارج می شود، مانند گاز خروجی از توربین گاز یا موتور. سپس آن را به یک محیط کاری مانند آب منتقل می کند.
مبدل های حرارتی آب به هوا معمولا برای کاربردهای صنعتی و تجاری استفاده می شوند. رادیاتور خودرو نوعی مبدل حرارتی آب به هوا است که هوای گرم برگشتی از موتور را خنک می کند. آنها همچنین در کاربردهای دیگ بخار در فضای باز هنگام اتصال واحدها به کوره های هوای اجباری موجود استفاده می شوند.
