المبادلات الحرارية هي أجهزة توفر تبادل الطاقة الحرارية بين سائلين عند درجات حرارة مختلفة.
تنقسم المبادلات الحرارية إلى 4 فئات أساسية حسب هندسة الأسطح التي تشكلها وطريقة انتقال الحرارة.
- المبادلات الحرارية الأنبوبية (المبادلات الحرارية ذات الأنابيب)
- المبادلات الحرارية اللوحية (المبادلات الحرارية ذات اللوحة)
- المبادلات الحرارية السطحية الموسعة (المبادلات الحرارية ذات الأنابيب المجنحة)
- المبادلات الحرارية المتجددة (المبادلات المتجددة)
المبادلات الحرارية الأنبوبية، هي فئة المبادلات الحرارية الأكثر استخدامًا في جميع العمليات. لها أنواع مختلفة داخل مجموعتها.
يتكون سطح نقل الحرارة في المبادلات الحرارية الأنبوبية من الأنابيب. يتدفق السائل عبر الأنابيب بينما يتدفق السائل الآخر من الجسم بشكل موازٍ أو قطريًا للأنابيب. فيحدث انتقال الحرارة على أسطح الأنابيب.
العناصر الأساسية للمبادلات الحرارية الأنبوبية:
- أنابيب مستقيمة أو على شكل حرف U تسمح بنقل الحرارة.
- جسم مصنوع من الأنابيب غالباً ومن خلال طي الصفائح المعدنية بأقطار كبيرة في بعض الحالات
- مرآة أو مرايا مثبتة عليها الأنابيب
- ستائر تغيير الاتجاه تسمح بتوجيه التدفق خارج الأنابيب داخل الجسم ويمكنه دعم الأنابيب
- الفوهات الموجودة فى الجسم والتي توفر دخول وخروج سائل طرف الجسم
- حواف مثبتة عليها المرايا والفوهات
- أقدام حاملة تمكن من تثبيت المبادل الحراري على القاعدة
- عازل لمنع فقدان الحرارة من الأسطح الخارجية للمبادل الحراري.
يتم تطبيق العديد من ترتيبات التدفق من الجسم أو الأنابيب باستخدام مواد أنابيب سوداء أو مجلفنة أو غير قابلة للصدأ أو نحاسية حسب ظروف التشغيل وانخفاض الضغط المسموح به وحجم ضغط التشغيل و خصائص التلوث والتآكل للسوائل، وغيرها من الظروف.
المبادلات الحرارية اللوحية، هي فئة من المبادلات الحرارية المستخدمة لنقل الحرارة لأي مجموعة من التيارات السائلة أو الغازية أو التيارات ثنائية الطور. هناك أنواع مختلفة داخل مجموعتها.
المبادلات الحرارية السطحية الموسعة، هي فئة من المبادلات الحرارية مع إضافات على أسطح نقل الحرارة الأنبوبية أو الصفيحية من أجل زيادة مساحة نقل الحرارة. هناك أنواع مختلفة داخل مجموعتها.
المبادلات الحرارية المتجددة، هي فئة من المبادلات الحرارية ذات التدفق الدوري. ففي المبادلات الحرارية المتجددة، يتم تخزين الحرارة أولاً في بيئة بواسطة السائل الساخن. وبعد ذلك، تُعطى الحرارة المخزنة للسائل البارد ، وتكتمل العملية.