مبدل های حرارتی دستگاه هایی هستند که به کمک آنها می توان در اثر تماس غیر مستقیم دو سیال، سیالی را گرم یا سرد نمود.

کاربرد اصول انتقال حرارت در طراحی تجهیزات برای مقاصد خاص مهندسی اهمیت بسیار زیادی و هدف از به کارگیری اصول انتقال حرارت در طراحی، تلاش برای رسیدن به هدف توسعه تولید برای سوددهی اقتصادی است. در حقیقت دانستن نوع مبدل براساس سیال هایی که از آن عبور می کنند نقش مهمی در طراحی و محاسبات اقتصادی مبدل های حرارتی به دنبال خواهد داشت.

«دسته بندی مبدل های حرارتی»

1) بر مبنای پیوستگی یا تناوب جریان:

جریان سیال داخل مجاری مبدل های حرارتی پیوسته یا متناوب است. در مبدل های حرارتی با جریان پیوسته مجاری سیال گرم و سرد از هم تفکیک شده اند، به طوری که سیال گرم در مجاری مخصوص خود و سیال سرد نیز در مجاری مربوط به خود جریان دارند. دو مجرای جریان توسط یک جداره لوله یا یک ورق از هم جدا شده اند.

2) بر مبنای پدیده انتقال:

تبادل انرژی بین دو سیال به صورت تماس مستقیم یا غیرمستقیم صورت می گیرد:

در نوع مستقیم، حرارت بین دو سیال که با هم تماس مستقیم دارند مبادله می شود. معمولا یکی از این دو سیال  گاز و دیگری مایع است که با فشار بخار خیلی پایین و پس از تبادل حرارت به سادگی قابل تفکیک هستند.

در نوع غیرمستقیم، حرارت ابتدا به یک سطح جامد نفوذ ناپذیر منتقل می شود و سپس از آن به سیال سرد انتقال می یابد.

3) بر مبنای ساختمان مبدل:

در بسیاری مواقع مبدل های حرارتی بر مبنای ساختمان تقسیم بندی می شوند. مبدل های حرارتی از نظر ساختمان به چهار دسته تقسیم بندی می شوند که عبارت اند از :

1) مبدل های حرارتی لوله ای (Pipe Heat Exchanger)

2) مبدل های حرارتی صفحه ای (Plate Heat Exchanger)

3) مبدل های حرارتی پره ای (Fin Heat Exchanger)

4) بازیاب حرارتی (Heat Recovers)

4) بر مبنای نوع جریان :

که شامل موارد زیر می شود :

1) جریان همسو (Co-Current)

2) جریان ناهمسو (Counter Current)

3) جریان متقاطع (Cross Current)

«مبدل های حرارتی لوله ای»

در این مبدل ها اساس انتقال حرارت از نوع غیر مستقیم می باشد و مکانیزم انتقال حرارت جابه جایی می باشد. این مبدل ها به دو دسته عمده تقسیم بندی می شوند:

1) دو لوله ای (Two Pipes) ، 2) پوسته و لوله (Shell & Tube)

- مبدل های حرارتی دو لوله ای:

ساده ترین نوع مبدل های حرارتی دو لوله ای هستند که یک سیال از درون لوله داخلی می گذرد و سیال دیگر در فضای بین دو لوله جریان دارد.

مبدل های حرارتی دو لوله ای زمانی کاربرد دارند که سطح تبادل کمی مورد لزوم باشد و در سرمایش و گرمایش هوا یا گازها کاربرد دارند.

- مبدل های حرارتی پوسته و لوله :

نوعی از مبدل های حرارتی که در صنایع فرآیندهای شیمیایی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد از نوع پوسته-لوله می باشد.

یک سیال در لوله ها جریان می یابد در حالی که سیال دیگر درون پوسته و از روی لوله ها عبور می کند. جهت اطمینان از این که سیال درون پوسته از روی لوله ها می گذرد و در نتیجه انتقال حرارت بیشتری صورت می گیرد، موانعی در داخل پوسته قرار داده می شود.

« مبدل های حرارتی صفحه ای»

این مبدل ها از صفحات نازک که کانال های جریان را تشکیل می دهد ساخته شده اند. جریان های سیال توسط صفحات مسطح که یا به صورت صاف یا موج دارند از هم جدا می شود. این مبدل ها برای انتقال گرما بین گاز، مایع یا جریانهای دو فاز استفاده می شوند. این مبدل ها به سه دسته زیر تقسیم می شوند :

1) صفحه های واشردار (Gasket Plate) ،  2) صفحه های حلزونی (Spiral Plate)

3) لاملا (Lamella)

- مبدل های صفحه ای واشردار :

این مبدل ها شامل تعدادی از صفحات نازک با سطح چین دار یا موج دار می باشد که سیال های گرم و سرد را از هم جدا می سازد. صفحات دارای قطعاتی در گوشه ها هستند که به نحوی آرایش داده شده اند که دو ماده ای که بایستی گرما بین آنها مبادله شود، یکی در میان در فضای بین صفحات جریان می یابند.

- مبدل های صفحه ای حلزونی :

مبدل های صفحه ای حلزونی با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزونی با استفاده از یک میله اصلی و جوش دادن به لبه های صفحات مجاور به صورتی که یک کانال را تشکیل دهند، شکل داده می شوند.

- مبدل های لاملا :

مبدل های گرمایی لاملا شامل مجموعه کانال های ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که به طور موازی جوشکاری شده اند و یا به شکل لاملا (لوله های تخت یا کانال های مستطیلی) می باشند که به صورت طولی در یک پوسته قرار گرفته اند.

« مبدل های حرارتی پره ای»

نوع مبدل های پره دار عمدتا برای کاربردهای گاز- گاز استفاده می شود. در اکثر کاربرد ها کاهش جرم و حجم مبدل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به دلیل دست یافتن به این کاهش حجم و وزن، مبدل های فشرده گرما همچنین به صورت وسیع در تبرید با دمای خیلی کم، بازیابی انرژی، صنایع فرآیندی، تبرید و سیستم های تهویه مطبوع استفاده می گردند. مبدل های صفحه ای پره دار برای استفاده در توربین گازی، نیروگاه های هسته ای و مهندسی پیشرانه و تبرید و گرمایش و تهویه سیستم های بازیابی گرمای اضافه و صنایع شیمیایی و سرمایش کاربرد دارند. این مبدل ها به چهار دسته زیر تقسیم می شوند :

1) پره ساده (Plain Fin) ، 2) پره ساده سوراخ دار (Plain Perforated Fin)

3) پره دندانه ای یا کنگره ای (Serrated Fin) ، 4) پره های جناغی یا موجی شکل (Herring Bake Fin)

«مبدل های حرارتی براساس جریان»

- جریان همسو (هم جهت) :

در این نوع مبدل ها سیال سرد و گرم هر دو در یک جهت حرکت می کنند و در حین عبور از مبدل تبادل حرارتی انجام می دهند.

- جریان ناهمسو (مخالف جهت) :

در این نوع مبدل سیال سرد در یک جهت و سیال گرم در جهت عکس آن وارد مبدل می شود و بدین ترتیب تبادل حرارتی صورت می پذیرد. در شرایط یکسان برای یک مبدل با جریان ناهمسو میزان انتقال حرارت بیشتر خواهد بود.

- جریان متقاطع :

چنانچه یک سیال در لوله و سیال دیگر به صورت عمود بر لوله ها جریان داشته باشد، نوع جریان متقاطع خواهد بود. مبدل های حرارتی با جریان متقاطع در گرمایش و سرمایش هوا یا گازها کاربرد وسیعی دارند.

مقالات مرتبط :  دسته بندی مبدل های حرارتی (مقاله کامل)

به قسمت آموزش مبانی شیمی خوش آمدید !

در این مجموعه یکسری از مبانی و کلیات شیمی در سطح کار شناسی و در بیست گرایش برای آشنایی کاربران ارئه گردیده. برای ورود به هر بخش روی آن کلیک کنید .

مبانی شیمی آلی

شیمی آلی زیر مجموعه ای از دانش شیمی است که درباره ترکیبات کربن یا مواد آلی سخن می گوید، عنصر اصلی که با کربن ترکیبات آلی را تشکیل می دهند، هیدروژن می باشد. در گذشته به موادی که ریشه گیاهی یا حیوانی داشتند، مواد آلی می گفتند اما امروزه مواد آلی را می توان از طریق روش های صنعتی و آزمایشگاهی و به کمک مواد معدنی نیز سنتز کرد. موادی که از منابع آلی بدست می آیند، در یک ویژگی مشترک هستند و آن اشتراک در دارا بودن عنصر کربن است. دو منبع بزرگ مواد آلی که از آنها مواد آلی با ترکیبات ساده، تأمین می شوند، نفت و زغال سنگ هستند، این دو ماده فسیلی در مفهوم قدیمی آلی بوده و حاصل تجزیه جانوران و گیاهان هستند.

 مبانی شیمی معدنی

شیمی معدنی شاخه‌ای از دانش شیمی است که با کانی‌ها (مواد معدنی) و خواص آنها سروکار دارد. شیمی معدنی شاخه بزرگی از علم شیمی است که بطور کلی شامل بررسی، تحلیل و تفسیر نظریه‌های خواص و واکنشهای تمام عناصر و ترکیبات آنها بجز هیدروکربنها و اغلب مشتقات آنهاست. به عبارت دیگر می‌توان چنین اظهار نظر کرد که شیمی معدنی کلیه موادی که از جمله ترکیبات کربن نباشند، به استثنای اکسیدهای کربن و دی سولفید کربن را دربر می‌گیرد.

 مبانی شیمی تجزیه

شیمی تجزیه شاخه‌ای از علم شیمی است که به مطالعه روش‌های جداسازی، شناسایی و بررسی کمی اجزاطبیعی یا مصنوعی یک ماده می‌پردازد.

مبانی شیمی نفت 

مهندسی نفت کاربرد دانش، فناوری، ریاضیات و اقتصاد در فرآیند اکتشاف، استخراج، برآورد مخزن و توسعه نفت، گاز و سایر ترکیبات هیدروکربوری از مخازن زیرزمینی و انتقال آنها به پالایشگاه، صنایع پایین دستی و مصرف کننده‌است. شایان توجه است که پالایش نفت در حیطه صنایع بالادستی صنایع نفت و گاز بوده و در محدوده مهندسی شیمی قرار می‌گیرد.

مبانی شیمی دارویی

مبانی نانو شیمی

فناوری نانو، علمی فرا رشته‌ای است و ما می خواهیم از این مقیاس به کلیه علوم و فنون از جمله علوم محض، فنی مهندسی، پزشکی، غذایی و غیره نگاه کنیم. از آنجایی که مشکلات، پیچیدگی و مسائل اخلاقی به دلیل شبیه سازی انسان، گیاه و حیوان در این محدوده به وجود خواهد آمد، ضرورت همکاری علوم نظری از نظر مسائل حقوقی در این فناوری ضروری می نماید.

مبانی فیتو شیمی

شیمی گیاهی را اصطلاحا فیتو شیمی می‌گویند. در این شاخه از شیمی به بررسی خواص شیمیایی و دارویی گیاهان مختلف می‌پردازند.در واقع شاخه‌ای از علم شیمی است که به مطالعه ترکیبات شیمیایی گیاهان مانند متابولیت‌های ثانویه گیاهی می‌پردازد.به بیانی دیگر می‌توان گفت که این علم با شیمی گیاهان دارویی طی سالیان بسیار زیاد ارتباط داشته‌است و ترکیبات گیاهی نقش بسزایی در صنعت داروسازی داشته‌اند.
از روش‌های معمول در علم می‌توان به استخراج و جداسازی، تغلیظ، آنالیز و روش‌های کروماتوگرافی و الکتروفورز که باعث شناخت فرمو‌ل‏های دقیق ساختاری و مسیرهای بیوسنتزی می‌شود. شواهد فیتوشیمیایی از انواع شواهد و صفات مورد استفاده در طبقه بندی‌های فیلوژنتیکی هستند، به شکلی که در گونه‌های دارای نزدیکی و خویشاوندی با یکدیگر، ترکیبات مشابهی یافت می‌شود اما همیشه نیز این گونه نیست.

مبانی شیمی هسته ای

شیمی هسته ای یکی از شاخه‌های فناوری هسته ای است.در این زمینه واکنشها و موارد شیمیایی فرآیند‌های هسته‌ای مورد بررسی قرار می‌گیرند. شیمی هسته‌ای، جزئیات ماهیت پیوندی (نیرویی) که پروتون‌ها و نوترون‌ها را به یکدیگر نگه می‌دارد و خواص هسته از قبیل رادیواکتیویته، تغییرات و تبدیلات مصنوعی، شکست هسته و ذوب هسته‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهد. اشعه ایکس، پرتوهای آلفا و بتا و گاما و ساختارهای اتمی از جمله موارد مورد بررسی شیمی هسته‌ای هستند.

مبانی شیمی عمومی 

واژه شیمی خود داستان درازی دارد. ریشه این نام در واژه کبمبا است. خواستگاه واژه کیمیااز زبان است. این واژه به معنای تبدیل کردن فلزهای کم ارزش مانند مس به طلااست و داستان دانش شگفت انگیز پشت آن به همراه دارد. دانشش به زبان عربی نوشته شد و اروپاییان با این واژه و دانش آن از راه مسلمانان آشنا شدند و این دانش را با نام alchemy شناختند.

مبانی شیمی کوانتوم

در اواخر قرن 17 میلادی، نیوتن قوانین مکانیک کلاسیک برای حرکت اجسام ماکروسکوپی را کشف کرد. در اوایل قرن بیستم میلادی فیزیکدانان دریافتند که حرکت ذرات کوچک مثل هستهٔ اتم‌ها و الکترون‌ها را نمی‌توان با قوانین مکانیک کلاسیک توجیه کرد و از این رو توجیه حرکت این ذرات با مجموعه‌ای از قوانین به نام مکانیک کوانتوم انجام پذیرفت. شیمی کوانتوم قوانین مکانیک کوانتوم را در مسایل مربوط به شیمی مورد استفاده قرار می‌دهد. تاثیرات شیمی کوانتوم در تمامی زیرشاخه‌های شیمی محسوس است.

مبانی شیمی پلیمر 

این گرایش تا سال 1362 یکی از گرایش‌های مهندسی شیمی بود اما در حال حاضر به عنوان يك رشته مستقل با دو گرايش صنايع پليمر و تكنولوژي و علوم رنگ در دانشگاهها ومراكز اموزش عالي ارايه ميشود، البته هنوز در تعداد محدودي از دانشگاههاي كشور مهندسي پليمر يكي از گرايش هاي مهندسي شيمي است. واژهٔ بسپار فارسی است و از دو بخش بس (بسیار) و پار (پاره، قطعه) تشکیل شده‌است.واژه «پلیمر» از دو بخش یونانی «پُلی» به معنای بسیار و «مر» به معنی قسمت، پاره یا قطعه گرفته شده است.

مبانی شیمی صنعتی

مبانی مکانیک سیالات

مکانیک شاره‌ها یا مکانیک سیالات یکی از شاخه‌های وسیع در مکانیک محیط‌های پیوسته درا تشکیل می‌دهد. مکانیک سیالات هم با همان اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود، ولی آن‌چه که سرانجام آن دو را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیالات بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله‌هایی برای تحلیل حرکت سیالات طرح‌ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی‌دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه-استوکس نامیده می‌شوند.

مبانی الکتروشیمی  

الکتروشیمی شاخه‌ای از شیمی‌فیزیک است که به بررسی واکنش‌های شیمیایی می‌پردازد که در اثر عبور جریان الکتریکی انجام می‌شوند و یا انجام یافتن آن‌ها سبب ایجاد جریان الکتریکی می‌شود. مباحث اصلی آن عبارت‌اند از:

• اکسایش-کاهش
• سلول گالوانی (که پیل الکتروشیمیایی و خوردگی را نیز در بر می‌گیرد)
• برق‌کافت (که آبکاری، پالایش الکتریکی فلزها و تهیهٔ مواد به روش برق‌کافت را نیز در بر می‌گیرد)

مبانی موازنه جرم

انتقال جِرم مبحثی در مهندسی شیمی و یکی از شاخه‌های پدیده‌های انتقال است که به بررسی انتقال ماده در اثر اختلاف پتانسیل شیمیایی می‌پردازد.

در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مهندسی شیمی تغییر غلظت ماده‌های درگیر در یک واکنش و ساخت فرآورده‌ای دیگر مورد نیاز است. در بسیاری از این جداسازی‌ها دگرگونی(تغییر) شیمیایی نداریم و خود ماده‌ها دست‌نخورده باقی می‌مانند. دگرگونی تنها فیزیکی بوده و به عبارت دیگر جداسازی انجام می‌دهیم. برای این جداسازی روش‌های گوناگونی است. برای نمونه محلول‌ها گاهی از روش تقطیر بهره می‌گیرند.

مبانی خوردگی فلزات

خوردگی بطور کلی بصورت از بین رفتن مواد به علت واکنش با محیط تعریف می‌شود.

مبانی شیمی سبز 

 مبانی شیمی فیزیک 

شیمی فیزیک شاخه ای از دانش شیمی می باشد که در آن، از قواعد و قوانین فیزیکی، برای حل مسائل شیمی استفاده می گردد. یعنی هدف از شیمی فیزیک، یادگیری قواعد نظری فیزیک در توجیه موضاعات شیمی است.

مبانی ترمودینامیک 

ترمودینامیک شاخه‌ای از فیزیک و شیمی است که پدیده‌های ماکروسکوپیکی که از تغییر دما، فشار و حجم در یک سیستم فیزیکی اتفاق می‌افتد بررسی می‌کند.