کاهش انرژی گرمایی با استفاده از مبدل ثانویه حرارتی

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چقدر انرژی بیهوده به هوا منتقل می­شود؟ صرفه جویی در انرژی یک مشکل بزرگ و پرهزینه برای کارفرمایان است. یکی از دلایلی که مهندسان دستگاه پکیج مبدل حرارتی را نصب می کنند این است که از هدر رفتن انرژی گرمایی جلوگیری کنند. امروزه همه به دنبال پکیج برای گرمایش ساختمان خود هستند. زیرا پکیج به دلیل برخورداری از مزیت های متعدد به یکی از رایج ترین تجهیزات حرارتی در سازه های ساختمانی تبدیل شده است.

مبدل های حرارتی کاربردهای دیگری نیز دارند. به عنوان مثال، در موتورهای اتومبیل، کشتی ها و هواپیماها از مبدل های حرارتی برای کارآیی بهتر استفاده می کنند. حتی در خانه یخچال، کولر و یا آبگرمکن­ های.گازی از مبدل حرارتی برای گرم کردن آب گرم استفاده می کنند. پس با ما همراه باشید تا در این مقاله درمورد نحوه کارکرد آن و انواع آن آشنا شوید.

مبدل حرارتی چیست؟

برای درک بهتر از پکیج مبدل ثانویه، فرض کنید کوره گرمایش مرکزی گازی یا (آبگرمکن) دارید.که رادیاتورهای آب گرم را در اتاق های مختلف خانه شما گرم می کند. با پمپاژ آب در لوله ها، انرژی گرمایی را جذب کرده و گرم می شود. منظور ما از مبدل حرارتی این است.که جت های گاز سرد می‌شوند و در نهایت آب گرم می شود.

مبدل ثانویه وسیله ای است که اجازه می دهد گرمای یک سیال (مایع یا گاز) به سیال دوم (مایع یا گاز دیگر) منتقل شود بدون اینکه دو سیال با هم مخلوط شده یا در تماس مستقیم قرار گیرند. از لحاظ تئوری، ما می توانیم گرمای جت های گاز را فقط با ریختن آب سرد بر روی آنها دریافت کنیم، اما سپس شعله ها خاموش می‌شوند. اصل اساسی مبدل حرارتی این است که گرما را بدون انتقال سیال حامل گرما منتقل می کند.

موارد استفاده مبدل ثانویه یا مبدل حرارتی

شما می توانید پکیج مبدل ثانویه را در انواع مکان ها مشاهده کنید، معمولاً برای گرم کردن یا خنک کردن ساختمان ها یا کمک به موتورها و ماشین ها برای کارآیی بهتر کار می کنند. به عنوان مثال، یخچال ها و کولرها از مبدل های حرارتی برخلاف سیستم های حرارت مرکزی استفاده می کنند. آنها گرما را از محفظه یا اتاقی که مورد نظر نیست خارج می کنند و در سیال به محل دیگری که می توان آن را بیرون ریخت پمپ می کنند. بنابراین هرگز در واقع با هوا تماس نمی گیرد. انرژی گرمایی را از هوای داخل گرفته و آن را در هوای بیرون می ریزد، اما هرگز مستقیماً با آن هوا مخلوط نمی شود.

استفاده از مبدل حرارتی در نیروگاه ­ها

در نیروگاه­ها، گازهای خروجی غالباً حاوی حرارت هستند که بیهوده به هوای آزاد منتقل می‌شوند. این اتلاف انرژی است و مطمئناً یک مبدل حرارتی می‌تواند آن را کاهش دهد. راه‌حل این مشکل پکیج مبدل حرارتی است که در داخل لوله های خروجی یا دودکش قرار می­ گیرند. هنگامی که گازهای خروجی داغ به سمت بالا حرکت می کنند، با عبور از پره­های مسی، آب از میان آنها عبور می کند. شاید گرم کردن گازهای سرد که وارد موتور می‌شوند، باعث صرفه جویی در انرژی مورد نیاز برای گرم کردن آنها شود.

این مطلب را هم مطالعه نمایید: شناخت عیب های پکیج دیواری و رفع آنها

استفاده از مبدل حرارتی در خودرو

در اتوبوس­ ها، مایع مورد استفاده برای خنک کردن موتور دیزل اغلب از طریق مبدل حرارتی عبور می کند. این در حالی است که گرمای مورد نیاز برای گرم کردن هوای سرد از خارج که از کف محفظه اتوبوس پمپ می شود، بازیافت می شود. این امر نیاز به داشتن بخاری­های برقی اضافی و بیهوده در داخل اتوبوس را کاهش می دهد. رادیاتور اتومبیل نوع دیگری از مبدل های حرارتی است. آبی که موتور را خنک می کند از طریق رادیاتور عبور می کند که دارای تعداد زیادی پره­های موازی آلومینیومی است که به هوا باز می شود.

با حرکت اتومبیل، هوای سرد که از کنار رادیاتور عبور می کند،.مقداری گرما را از بین می برد، آب را خنک می کند.و هوا را گرم می کند.و موتور را به طور کارآمدی بهبود می­دهد. از گرمای اضافی رادیاتور برای گرم کردن قسمت.سرنشینان، درست مانند اتوبوس استفاده می شود.

استفاده از مبدل حرارتی در منازل

اگر دوش کم مصرف دارید، ممکن است پکیج مبدل حرارتی در خروجی فاضلاب نصب شده باشد. هنگامی که آب از بدن شما عبور می کند و از دوشاخه پایین می آید، از طریق سیم پیچ های مبدل حرارتی عبور می کند. در همین حال، آب سردی که برای گرم شدن به دوش وارد می شود، از همان سیم پیچ ها عبور می کند و با آب کثیف مخلوط نمی شود، اما مقداری از گرمای اضافی آن را جمع کرده و کمی گرم می شود. بنابراین دوش نیازی به گرم کردن آن ندارد.

انواع مبدل­ های حرارتی

همه مبدل­ های.حرارتی کار یکسانی را انجام می دهند. طوریکه گرما را از سیال به سیال دیگر منتقل می کنند. اما طریقه کارکردن آن­ها باهم متفاوت است. به صورت عموم، دو نوع مبدل حرارتی وجود دارد. ( مدل پوسته و مدل صفحه). یک سیال از مجموعه ای از لوله های فلزی عبور می کند در حالی که سیال دوم از یک پوسته مهر و موم شده که آنها را احاطه کرده عبور می کند. مبدل های حرارتی صفحه دارای صفحات نازک فلزی یا پره هایی با سطح وسیع هستند. این پره ها باعث می­شود تا حرارت سریعتر تبادله شود. مبدل های حرارتی در کوره های گاز یا آبگرمکن های گازی به این روش کار می کنند.

استفاده از تقویت­ کننده برای جلوگیری از تلفات حرارتی

مبدل های حرارتی که برای به حداقل رساندن تلفات حرارتی از ساختمان­ ها، موتورها و ماشین ­ها استفاده می شود،.گاهی اوقات تقویت کننده یا احیا کننده نامیده می شوند. اما این دو کاملاً متفاوت است. به عنوان مثال، برای بازگرداندن گرمای موردنظر، در صورت تهویه هوا از یک ساختمان، از یک دستگاه ریکاوری استفاده می شود. مایعات سرد ورودی در جهت مخالف با مایعات گرم و خروجی هدایت می شوند تا از دست دادن گرما جلوگیری کنند. این دو سیال از مجاری جداگانه عبور می کنند، جدا از هم باقی می مانند.و با هم مخلوط نمی شوند.

از آنجا که مایعات ورودی و خروجی در جهت مخالف حرکت می کنند، تقویت­ کننده ها شبیه به مبدل­های حرارتی کار می­ کنند. پکیج مبدل حرارتی در سیستم تهویه بازیابی گرما(HRV) یک مثال روزمره از یک ریکاوریتور است. هوای گرم و گرفتگی که از ساختمان خارج می شود، گرمای آن را به هوای سرد و تازه ای که از بیرون وارد می شود، می دهد. بنابراین ساختمان بدون از دست دادن تمام گرمای خود، به درستی تهویه می شود.

بهترین مواد برای مبدل حرارتی چیست؟

ممکن است فکر کنید که مبدل­های حرارتی همیشه باید از فلزات ساخته شوند، که به سرعت گرما را جذب کرده و هدایت می کنند. اما مبدل های حرارتی را می توان از سرامیک، کامپوزیت (بر اساس فلزات یا سرامیک) و حتی پلاستیک (پلیمر) نیز ساخت.

همه این مواد مزایای خود را دارند. سرامیک ها به طور خاص برای کاربردهایی با درجه حرارت بالا (بیش از 1000 درجه سانتی گراد یا 2000 درجه فارنهایت) انتخاب خوبی هستند. این درجه حرارت، فلزاتی مانند مس، آهن و فولاد را ذوب می کنند. اگرچه برای استفاده در مایعات خورنده و ساینده نیز بسیار محبوب هستند. درجه حرارت بالا یا پایین پلاستیک ها عموماً وزن و هزینه کمتری نسبت به فلزات دارند. در برابر خوردگی و رسوب مقاومت می کنند. می توانند به گونه ای مهندسی شوند که رسانایی حرارتی خوبی داشته باشند. گرچه از نظر مکانیکی ضعیف هستند و ممکن است در طول زمان تخریب شوند. مبدل های پلاستیکی می توانند انتخاب مناسبی برای مکان هایی مانند استخر یا دوش مناسب باشند که در دمای روزمره و اتاق کار می کنند.

در آینده، به وضوح ممکن است از مواد جالب تری در سینک ها استفاده کنیم. به عنوان مثال، نانو لوله های کربنی (ورق های شش ضلعی کربنی که برای ساختن “لوله” پیچیده شده اند).دارای خواص هدایت حرارتی شگفت انگیزی هستند.و در حال حاضر در سینک ها مورد استفاده قرار می گیرند. تحقیقات زیادی در حال انجام است.تا ببینیم چگونه می توان آنها را در مبدل های حرارتی به کار گرفت.

بهترین مبدل های