ما هو المبادل الحراري؟
تعتبر المضخات الحرارية مفيدة لتقليل استخدام الطاقة وتحسين كفاءة الطاقة بطريقة صديقة للبيئة. إن الرضا المتزايد في جميع أنحاء العالم عن تكنولوجيا التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء) يقود البحث عن طرق أفضل لجعل المبادلات الحرارية أكثر كفاءة.
يعد المبادل الحراري أمرًا ضروريًا للحفاظ على تشغيل نظام المضخة الحرارية بالكامل بسلاسة. في حين أن جميع مبادلات المضخات الحرارية تتبع تصميمات أساسية مماثلة، فإن المضخات الحرارية من الدرجة الأولى تحتاج إلى أفضل المبادلات الحرارية الممكنة. دعونا نتعمق في كيفية عمل المبادلات الحرارية وتصميمها ومدى ملاءمتها والجوانب المهمة الأخرى.
ما هو المبادل الحراري؟
المبادل الحراري هو جهاز يتعامل مع الجوانب الأساسية لعملية الطاقة الحرارية. وهو يعمل على أساس مبادئ الديناميكا الحرارية، مما يتيح نقل الحرارة بين السوائل ذات الخصائص المختلفة. هناك مجموعة واسعة من تصميمات المبادلات الحرارية، بدءًا من الابتكارات التقليدية وحتى الابتكارات الحديثة.
تتأثر ميزات التصميم المحددة بتطبيقات مختلفة مثل مصانع المعالجة الصناعية. وقد اكتسبت المبادلات الحرارية قبولا واسع النطاق فيأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواءبسبب تنظيم درجة الحرارة بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة. استغلالهم فيأنظمة التبريدكما يتم احتضانها على نطاق واسع.
كيف يتم تبادل الحرارة？
تتحكم مبادئ الديناميكيات الحرارية في كيفية نقل الحرارة داخل الجهاز. تنتقل الحرارة بشكل طبيعي من المناطق ذات درجة الحرارة المرتفعة إلى المناطق ذات درجة الحرارة المنخفضة. تقوم أنظمة المضخات الحرارية في المقام الأول بنقل الحرارة من مصدر الحرارة إلى المشتت الحراري، وتعمل على مبدأ نقل الحرارة بدلاً من توليدها.
تضمن الأوضاع المختلفة لنقل الحرارة حدوث العملية بكفاءة داخل المبرد. المبادل الحراري ليس وحدة واحدة، بل هو عبارة عن مجموعة من الملفات والألواح والأنابيب والمكونات الأخرى التي تعمل معًا لتسهيل التبادل الحراري. دعونا نتعمق أكثر:
●التوصيل- يتضمن ذلك نقل الحرارة بين الجزيئات ذات الطاقات الحركية المختلفة. عندما تتصادم الجزيئات، فإن الجزيئات ذات الطاقة الأعلى تنقل الحرارة إلى الجزيئات ذات الطاقة الأقل. تستخدم المبادلات الحرارية الجدران التي تعمل كحواجز بين السوائل، مما يسهل التوصيل. وهي تعمل على أساس قانون فورييه للتوصيل الحراري، وتستمر حتى يتم الوصول إلى التوازن الحراري.
●الحمل الحراري -تتضمن هذه العملية، التي يحكمها قانون نيوتن للتبريد، نقل الطاقة الحرارية أثناء تحرك الجزيئات على طول جدران المبادل الحراري. تتوسع الجزيئات الساخنة وترتفع بسبب انخفاض كثافتها، وتنقل الحرارة إلى الجزيئات الأكثر برودة أثناء تحركها. هذه العملية المستمرة تخلق تيار الحمل الحراري.
●الإشعاع الحراري-في هذه العملية، تنبعث الطاقة الكهرومغناطيسية من سطح ذو درجة حرارة عالية. على عكس التوصيل والحمل الحراري، لا يتطلب الإشعاع وسط نقل ويتدفق بحرية.
أنواع المبادلات الحرارية
تخدم الأنواع المختلفة من المبادلات الحرارية وظائف مختلفة، مع كون نوع الاتصال غير المباشر فئة واحدة. تستخدم هذه المبادلات الحرارية الألواح والأنابيب كقواطع، مما يضمن عدم اختلاط السوائل المعنية أثناء عملية التبادل الحراري.
عادة ما تكون جدران الأنابيب أو الألواح مصنوعة من المعدن، وهي مكونات رئيسية. يمكن تصنيف المبادلات الحرارية غير المباشرة إلى:
●المبادلات الحرارية للوحة- تتكون هذه الأجهزة من صفائح رقيقة مترابطة بشكل وثيق، مما يسمح بتدفق منفصل للسوائل. إنها تستخدم عادةً تكوين تدفق معاكس للتيار وتقدم خيارات التخصيص مثل زعانف الوسادة أو زعانف اللوحة.
●المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب- يتكون هذا النوع من أنابيب متعددة موضوعة داخل حاوية أسطوانية أكبر. الأنابيب معزولة، مع تدفق السوائل داخل وعلى السطح الخارجي لأنابيب المبادل الحراري. تدعم المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب تكوينات التدفق المعاكس والمتزامن، كما أنها متوافقة مع كل من السوائل أحادية الطور ومزدوجة الطور.
كيف يعمل المبادل الحراري؟
كيف تعمل المبادلات الحرارية
المبادلات الحرارية هي أدوات مصممة لتمكين نقل الحرارة بين جزيئات السوائل ذات درجات الحرارة المختلفة. تتوافق المبادلات الحرارية لمكيفات الهواء مع مجموعة متنوعة من أنواع السوائل المصنفة على أنها سوائل معالجة أو سوائل مرافق.
المبرد هو سائل شائع الاستخدام في المضخات الحرارية الحديثة، وهو مكون حيوي في مختلف الصناعات لكل من عمليات التدفئة والتبريد.
عمل المبادلات الحرارية في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
في المقام الأول، تستخدم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء) المساحة لتبادل الطاقة الحرارية. يعمل المبادل الحراري الموجود في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء) عن طريق تبادل الحرارة والهواء البارد. يمكن أن تؤثر مشكلات المبادلات الحرارية بشكل كبير على الأداء العام لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء).
يفشل المبادل الحراري المعطل في تسهيل عملية التبادل الحراري، مما يؤدي إلى عدم الراحة وتدهور جودة الهواء داخل المبنى.
