Loading AI tools
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
المبادل الحراري[1] هو جهاز يُستخدم لتغيير درجة حرارة الموائع عن طريق تمريرها في أنابيب تتخلل وسط آخر.[2][3][4] يكون الوسط الآخر عالي الحرارة إذا أردنا رفع درجة حرارة السائل أو الغاز المرغوب رفع حرارته. كما يمكن تبريد السائل أو الغاز المطلوب تبريده بتمريره في أنابيب تمر في وسط آخر درجة حرارته منخفضة. عملية انتقال الحرارة من وسط إلى وسط آخر تسمي تبادل حراري . والجهاز الذي تتم فيه العملية يسمى مبادل حراري . فمثلا جهاز تكييف الهواء عبارة عن مبادل حراري يقوم بتغيير درجة حرارة الغرفة عن طريق مرور الهواء من خلال أنابيب تحمل غاز التبريد الباردة (الفريون) فيتم بذلك تبريد هواء الغرفة. كذلك رادياتير السيارة وهو عبارة عن مبرد لمياه تبريد المحرك، وذلك عن طريق مرور المياه الساخنة داخل أنابيب نحاسية لها زعانف لتشتيت الحرارة إلى الهواء الجوي عن طريق مروحة توضع أمام زعانف الرادياتير لطرد الحرارة للخارج وتبريد مياه الراديتر.
يُستخدمُ المبادل الحراري كثيرًا وعلى نطاقٍ كبيرٍ في محطات القوى الكهربائية التي تعمل بالطاقة النووية. ويقع المبادل الحراري بين دائرتين للمياه، الدائرة الأولى تسمى الدائرة الرئيسية، تأتي إليه من غلاية المفاعل النووي المحتوية على قضبان اليورانيوم وتكون درجة حرارتها نحو 500 درجة مئوية. والدائرة الثانية الخارجة من المبادل الحراري تسمى الدائرة الثانوية، يدخلها ماء بارد لغرض تسخينه في المبادل الحراري، فترتفع درجة حرارة الماء بالتبادل الحراري مع ماء الدائرة الرئيسية الساخن وترتفع إلى 480 درجة مئوية. ويخرج الماء الساخن من الدائرة الثانوية ليتحول إلى بخارٍ ذو ضغطٍ عالٍ يصلُ إلى 380 ضغط جوي ويُديرُ ذلك البخار توربين والذي بدوره يُديرُ المولد الكهربائي، بذلك ينتج التيار الكهربائي الذي نقوم بتوزيعه على البيوت والمصانع عن طريق شبكة الكهرباء.
تستخدم المبادلات الحرارية أيضًا في الصناعات الغذائية كعملية بسترة الألبان والعصائر. لهذا تعتمد فكرة المبادل الحراري الأساسية على مرور وسطين سائل وسائل أو سائل وغاز أو غاز وغاز داخل أنابيب أو ألواح بحيث يكون كل وسط بمعزلٍ عن الآخر، وتتم مبادلة الحرارة من خلال جدار المبادل الحرارى وبما لا يسمح باختلاط الوسطين. وللمبادلات الحرارية طرق مختلفة منها المتوازي والمعكوس ولكل واحدٍ غرضٍ للوصولِ إلى عملية التبادل الحراري. كما تستعمل المبادلات الحرارية في مصافي النفط على نطاقٍ كبير.
بالنسبة لما وصفناه أعلاه بشأن دائرتي المفاعل النووي حيث يحدث التبادل الحراري بين ماء الدائرة الرئيسية الساخنة وماء الدائرة الثانوية التي يُشغل بخارها التوربين، نقوم بهذا العزل بين مائي الدائرتين وذلك لأن ماء الدائرة الرئيسية تكون مشعة وضارة للإنسان. ويكون الماء في الدورة الرئيسية التي تلامس قضبان اليورانيوم في دورة مغلقة لا يصح لها الاختلاط بمياه أخرى لمنع التلوث بالإشعاع.
تتمثل المهمة الرئيسية للمبادل الحراري في نقل الطاقة الحرارية من سائل إلى آخر في مستويات درجة حرارة مختلفة استخدامات المبادلات الحرارية متنوعة ومتغيرة للغاية، أهمها:
هناك العديد من تقنيات المبادلات الحرارية ولكن كل منهم يعمل وفقا لنفس العمليات الفيزيائية للتبادل، معناه
التوصيل الحراري(conduction) الذي يمثل التبادلات من خلال الجدران (في معظم الأحيان جدران معدنية) الحمل الحراري(convection)، الذي يمثل التبادلات بين السوائل والجدران الإشعاع(influence) الذي يمثل التبادلات الإشعاعية بين السوائل والجدران (خصوصا الأشعة تحت الحمراء) على الرغم من أن هذا الأخير هو في كثير من الأحيان لايذكر (لأنه لا يؤخذ في عين الاعتبار إلا التشغيل في درجة حرارة عالية).
وهناك أيضا ثلاثة أنماط تدفق مختلفة:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
