مبدل های حرارتی
Seán Moran ، در طرح بوته پردازش (چاپ دوم) ، 2017

23.1 عمومی
مبدل های حرارتی بسیاری در کارخانه های فرآوری مواد شیمیایی  مبدل صفحه ای GEA نفت و گاز یا فله وجود دارد ، اگرچه در برخی صنایع دیگر مانند مواد غذایی و دارویی کمتر مشاهده می شود.

نوع استاندارد مبدل حرارتی پوسته و لوله است ، اگرچه انواع مختلفی از این طرح وجود دارد و انواع مختلفی از مبدل های حرارتی بیشتر مناسب برنامه هایی مانند بهداشت هستند.

حلقه های ثانویه انتقال حرارت دسته ای در صنایع دارویی ، تخصصی ، کشاورزی ، مواد شیمیایی خوب ، مواد غذایی و نوشیدنی بسیار رایج است. یک تفاوت اساسی در این است که اینها به احتمال زیاد از طرح های غیر پوسته و لوله مانند مبدل های حرارتی صفحه ای استفاده می کنند ، زیرا فشارها و موجودی ها به طور کلی کمتر و مایعات تا حدی خوش خیم تر هستند.

انواع مختلف مبدلهای حرارتی معمولاً الزامات طرح بندی مشابهی دارند ، اما انواع مختلفی وجود دارد که طراح طرح گیاه باید از آنها آگاه باشد.

مبدل های حرارتی
برایان آر لمب ، در کتاب راهنمای مهندسین گیاه ، 2001

26.2.1 ده نکته مقایسه
در ایجاد مقایسه بین مبدل های حرارتی صفحه ای و لوله ای ، تعدادی از دستورالعمل ها وجود دارد که به طور کلی در انتخاب مبدل بهینه برای هر کاربردی کمک می کند. به طور خلاصه ، این موارد عبارتند از:

1
برای وظایف مایع / مایع ، مبدل حرارتی صفحه ای معمولاً ضریب انتقال حرارت کلی بالاتری را نشان می دهد و در بسیاری از موارد افت فشار مورد نیاز بالاتر نخواهد بود.

2
اختلاف دمای میانگین موثر معمولاً با مبدل حرارتی صفحه ای بیشتر خواهد بود.

3
اگرچه این لوله بهترین شکل از مجرای جریان برای تحمل فشار است اما برای عملکرد بهینه انتقال حرارت کاملاً شکل نادرستی است زیرا دارای کمترین سطح در واحد سطح جریان مقطعی است.

4
به دلیل محدودیت هایی که در ناحیه جریان درگاه ها در واحدهای صفحه وجود دارد ، تولید برنامه های اقتصادی در شرایطی که لازم است مقادیر زیادی مایعات با چگالی کم مانند بخارات و گازها را تولید کنید ، معمولاً دشوار است (مگر اینکه افت فشار متوسطی وجود داشته باشد).

5
یک مبدل حرارتی صفحه ای معمولاً فضای کف بسیار کمتری از یک لوله برای همان کار را اشغال می کند.

6
از نظر مکانیکی ، گذرگاه صفحه بهینه نیست و واحدهای صفحه واشر برای مقاومت در برابر فشارهای عملیاتی بیش از 20 کیلوگرم بر سانتی متر مربع ساخته نشده اند.

7
برای بیشتر مصالح ساختمانی ، ورق فلز برای صفحات نسبت به لوله با همان ضخامت کمتر هزینه دارد.

8
هنگامی که مواد دیگری به غیر از فولاد ملایم مورد نیاز است ، صفحه معمولاً از لوله برای استفاده اقتصادی تر است.

9
هنگامی که ساخت فولاد ملایم قابل قبول باشد و هنگامی که مبدل صفحه ای گ آ  به یک درجه حرارت نزدیکتر نیاز نیست ، مبدل حرارتی لوله ای اغلب اقتصادی ترین راه حل است ، زیرا مبدل حرارتی صفحه ای به ندرت از فولاد خفیف ساخته می شود.

10
مبدلهای حرارتی صفحه با توجه به ضرورت الاستومری بودن واشر محدود می شوند.

مبدل های حرارتی
R.W. Serth ، در فرآیند انتقال حرارت ، 2007

ضمیمه 3. A مشتق شده از اختلاف دما میانگین لگاریتمی
استفاده از اختلاف دمای میانگین لگاریتمی و ضریب تصحیح LMTD برای تجزیه و تحلیل حرارتی مبدل های حرارتی در شرایط حالت پایدار شامل فرضیات ساده زیر است:

•
ضریب کلی انتقال حرارت در کل مبدل حرارتی ثابت است.

•
آنتالپی خاص هر جریان تابعی خطی از دما است. برای یک مایع تک فاز ، این بدان معنی است که ظرفیت گرمایی ثابت است.

•
هیچ انتقال گرمی بین مبدل حرارتی و محیط اطراف آن وجود ندارد ، یعنی هیچ تلفات حرارتی وجود ندارد.

•
برای جریان هم جریان و جریان متضاد ، دمای هر سیال در هر مقطع در مبدل یکنواخت است. برای مبدل های چند لوله ، این بدان معنی است که شرایط در هر لوله یکسان است.

•
برای مبدل های چند لوله ای ، چند گذر ، شرایط موجود در هر پلیت گ آ لوله درون یک پاس معین یکسان است.

•
در هر گذر از یک مبدل حرارتی چند پاس مقدار مساوی سطح انتقال حرارت وجود دارد. اگرچه کاملاً ضروری نیست ، معادلات و نمودارهایی که معمولاً برای محاسبه ضریب تصحیح LMTD برای مبدلهای پوسته و لوله استفاده می شود بر اساس این فرض است.

•
به دلیل واکنش شیمیایی یا علل دیگر ، هیچگونه تولید یا مصرف گرما در مبدل وجود ندارد.

•
در طول مبدل حرارتی انتقال گرما در جهت محوری وجود ندارد.

اکنون یک مبدل حرارتی ضد جریان را در نظر بگیرید که با حرکت یکی در طول مبدل از انتهای سرد (1) به انتهای گرم (2) ، دمای هر دو جریان برای آن افزایش می یابد. میزان انتقال حرارت بین مایعات در یک قسمت دیفرانسیل مبدل: