9+ أمثلة على المبادلات الحرارية: حقائق مفصلة


تتناول هذه المقالة أمثلة حول المبادلات الحرارية. الاسم يسهل علينا فهم معنى المبادل الحراري.

إن المبادل الحراري ليس سوى جهاز يقوم بتبادل الحرارة بين مادتين من أجل خفض درجة الحرارة أو رفعها إلى المستويات المرغوبة. في هذه المقالة سوف ندرس ماهية المبادل الحراري ، وما هي أنواعه المختلفة وأمثلة مختلفة حيث يتم استخدام المبادلات الحرارية.

ما هو المبادل الحراري؟

المبادل الحراري عبارة عن جهاز يستخدم لنقل الحرارة بين مائع العمل والسائل الذي يجب خفض درجة حرارته أو زيادتها.

تستخدم المبادلات الحرارية أنابيب مجوفة يتم من خلالها تمرير السوائل. يوجد اختلاف في درجة الحرارة بين السوائل بسبب حدوث انتقال الحرارة. أهم شيء لحدوث انتقال الحرارة هو اختلاف درجة الحرارة بين الجسمين / الموائع. في هذه المقالة سنناقش حول مختلف أنواع المبادلات الحرارية وأمثلة عليها.

أمثلة على المبادلات الحرارية
الصورة: مبادل حراري أنبوبي

صورة ائتمانات: ويكيبيديا

أنواع المبادلات الحرارية حسب اتجاه تدفق السوائل

وفقًا لاتجاه تدفق السوائل بالنسبة لبعضها البعض ، يمكننا تصنيف المبادلات الحرارية إلى ثلاثة أنواع. هذه الأنواع معطاة في القائمة أدناه-

  1. مبادل حراري بالتدفق الموازي- عندما تتدفق السوائل في نفس الاتجاه بالنسبة لبعضها البعض ، سيشار إلى المبادل الحراري على أنه مبادل حراري للتدفق المتوازي. تنخفض درجة حرارة السائل الساخن بينما تزداد درجة حرارة السوائل الباردة.
  2. مبادل حراري للتدفق العكسي- عندما تتدفق السوائل في الاتجاه المعاكس بالنسبة لبعضها البعض ، فسيتم الإشارة إلى المبادل الحراري على أنه مبادل حراري للتدفق العكسي. يمكننا أن نجد فعالية مبادل حراري باستخدام الصيغة تمت مناقشته في الأقسام اللاحقة من هذه المقالة.
  3. مبادل حراري عبر التدفق- كما يوحي الاسم ، فإن المبادلات الحرارية ذات التدفق العرضي هي تلك المبادلات الحرارية التي تتدفق فيها السوائل بشكل عمودي مع بعضها البعض. الأنابيب تجعل بعضها البعض تسعين درجة.

أنواع المبادلات الحرارية حسب عملية النقل

يرد تصنيف المبادلات الحرارية على أساس عمليات النقل في القائمة أدناه-

  1. نوع الاتصال غير المباشر- في هذا النوع من الترتيب ، تنفصل تيارات السوائل ويتم نقل الحرارة بشكل مستمر من خلال جدار فاصل داخل وخارج الجدار بطريقة عابرة. تشمل الأنواع المختلفة من المبادلات الحرارية من نوع الاتصال غير المباشر مبادل حراري من نوع التخزين ، سرير انسيابى - مريح مبادل حراري إلخ.
  2. نوع الاتصال المباشر- في المبادل الحراري من نوع التلامس المباشر ، يتبادل سائلين الحرارة مع بعضهما البعض من خلال التلامس المباشر مع بعضهما البعض. يتبادلون الحرارة ثم ينفصلون عن بعضهم البعض.

فعالية المبادل الحراري

فعالية المبادل الحراري هي النسبة بين نقل الحرارة الفعلي الذي يحدث إلى الحد الأقصى لنقل الحرارة الذي يمكن أن يحدث في المبادل الحراري.

تكمن أهمية الفعالية في أنها تسمح للمصممين بالتنبؤ بكيفية قيام مبادل حراري معين بأداء وظيفة جديدة. يتم التخلص من إجراء التجربة والخطأ إذا عرفنا فعالية المبادل الحراري.

أمثلة على المبادلات الحرارية

الأماكن التي تستخدم فيها المبادلات الحرارية مذكورة في القائمة أدناه-

سخانات الهواء المسبقة

يشير الاسم إلى أنه يتم تسخين الهواء قبل إرساله لأداء أي عملية أخرى. على سبيل المثال ، يمكن استخدامها في الغلايات لزيادة الكفاءة الحرارية لمحطة الطاقة. سيؤدي تسخين الهواء المسبق إلى تحسين جودة إدخال الوقود في محطة الطاقة.

المقتصدون

إنه بديل لنظام تكييف الهواء. تستخدم المقتصدات الهواء الخارجي لتبريد المبنى بدلاً من تشغيل الضواغط مثل تلك المستخدمة في نظام تكييف الهواء. هذا يوفر أيضًا مبلغًا ضخمًا من المال لأنه يوفر الطاقة.

مبخرات

تستخدم المبخرات لتحويل أي سائل إلى شكله الغازي. تظل درجة حرارة السائل كما هي. عملية تغيير المرحلة هي عملية متساوية الحرارة. تستخدم المبخرات في الغلايات لتحويل الماء السائل إلى بخار غازي. في المبخرات ، تكون درجة حرارة الوقود هي نفسها التي تخضع لتحول الطور. من ناحية أخرى ، تزداد درجة حرارة السائل البارد الذي يستخدم كسائل عامل داخل المبادل الحراري.

سخانات

تستخدم السخانات الفائقة داخل الغلايات التي تحول البخار الرطب إلى بخار جاف. البخار الجاف هو البخار الذي لا يوجد فيه محتوى مائي سائل. نسبة التجفيف للبخار الجاف هي 1 أو 100٪. تستخدم السخانات الفائقة لتسخين البخار. جودة ومحتوى البخار المحمص أكبر من البخار الرطب المستخدم عادة أو البخار المشبع.

المكثفات

المكثفات هي عكس ما هي المبخرات. المكثفات تعيد السائل من حالته الغازية دون تغيير درجة حرارته. المكثفات عبارة عن مبادلات حرارية بسيطة تمتص الحرارة من البخار وتحولها مرة أخرى إلى ماء سائل. كمية الحرارة الممتصة تساوي الحرارة الكامنة لتبخير الماء. على غرار المبخرات ، تظل درجة حرارة الوقود كما هي وتنخفض درجة حرارة السائل الساخن المستخدم كسائل عامل داخل المبادل الحراري.

أبراج التبريد

برج التبريد هو برج يستخدم لرفض الحرارة من النظام إلى المناطق المحيطة. الحرارة التي يتم طردها من النظام هي حرارة مهدرة لا فائدة لها في العملية اللاحقة. تظهر هذه الأبراج كمداخن يتم من خلالها طرد سحابة من الغاز. سحابة الغاز هذه ليست سوى غاز سائل العمل. يتم تبديد الحرارة في شكل بخار.

مبادل حراري لحمام السباحة

يقوم المبادل الحراري لحمام السباحة بنقل الحرارة من مجرى الماء الساخن إلى تيار الماء البارد لحمام السباحة دون جعلها تتلامس بشكل مباشر مع بعضها البعض.

مبرد الزيت الهيدروليكي

يقوم مبرد الزيت الهيدروليكي بتبريد الزيت الهيدروليكي. يمكن استخدامها في مجموعات الطاقة وغسالات الطاقة والمحركات ، تقريبًا في أي مكان يتم فيه استخدام الزيت الهيدروليكي. يحتاج الزيت الهيدروليكي إلى التبريد لأنه بدون تبريد ، قد يشتعل الزيت بسبب درجات الحرارة المرتفعة وقد يكون قاتلاً للمشغل وكذلك للآلة.

المراجل

الاستخدام الأكثر شيوعًا للمبادلات الحرارية هو في الغلايات. تستخدم الغلايات المبادلات الحرارية لتسخين الماء السائل بحيث يتحول إلى بخار. في عملية تغيير الطور بأكملها ، تظل درجة حرارة السائل / الغاز كما هي مما يعني أنها عملية متساوية الحرارة. لقد ناقشنا بالفعل في الأقسام أعلاه كيفية المبادلات الحرارية العمل داخل المرجل.

سترات المياه

في السترات المائية ، يتم استخدام الماء لتبريد أو تسخين العادم الذي يمر عبر المحرك. يمكننا أن نرى الغلاف في محركات الصواريخ ، حيث تقوم غازات العادم الساخنة بتسخين الوقود ثم يتم إرجاع الوقود للاحتراق. هذا يزيد من كفاءة الاحتراق لمحرك الصاروخ. في السيارات ، يتم استخدام سترة الماء لتبريد المحرك ومنع فقدان الحرارة المفرط. يعمل الغلاف المائي على خفض درجة حرارة المحرك.

أنواع أخرى من المبادلات الحرارية

على نطاق أوسع ، هناك العديد من أنواع المبادلات الحرارية. تم تقديمها في القائمة أدناه-

  • المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب
  • طبق مبادل حراري
  • لوحة و قذيفة مبادل حراري
  • مبادل حراري للعجلة الأديباتية
  • مبادل حراري أنبوب الزعانف
  • لوحة وسادة مبادل حراري

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات