مبدل های حرارتی تیتانیوم به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به یکی از گزینه‌های برجسته در سیستم‌های حرارتی صنعتی تبدیل شده‌اند. تیتانیوم، با مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، به‌ویژه در محیط‌های شیمیایی و در معرض مواد خورنده، دوام و عمر طولانی‌تری را نسبت به بسیاری از مواد دیگر ارائه می‌دهد. این ویژگی‌ها، مبدل‌های حرارتی تیتانیوم را به انتخابی ایده‌آل برای صنایع نفت و گاز، نیروگاه‌ها و سایر کاربردهای خاص تبدیل کرده است که در آن‌ها تماس با مواد شیمیایی شدید و شرایط سخت محیطی وجود دارد.
علاوه بر این، تیتانیوم از نظر نسبت استحکام به وزن نیز مطلوب است، که به کارایی و طراحی بهینه‌تر سیستم‌های حرارتی کمک می‌کند. به این ترتیب، مبدل‌های حرارتی تیتانیوم با ارائه عملکرد بالا و مقاومت در شرایط سخت، بهبود قابل توجهی در کارایی و طول عمر سیستم‌های حرارتی به ارمغان می‌آورند.
مبدل های حرارتی تیتانیوم یکی از تجهیزات تبادل حرارتی است که از لوله تیتانیوم باکیفیت ساخته می‌شود. این مبدل‌ها بخشی از گرمای سیال داغ را به سیال سرد انتقال می‌دهند. مبدل حرارتی تیتانیوم با دارا بودن بسیاری از مزیت‌های تیتانیوم خالص در بخشهای مختلف صنعت مانند تجهیزات عمومی صنایع شیمیایی، غذا، نفت، نیرو و بخشهای دیگر صنعت کاربرد دارد.
ساختار اصلی مبدل حرارتی تیتانیوم
مبدل حرارتی تیتانیوم معمولا از یک قاب و صفحه تیتانیومی 2 تشکیل شده است. در ساخت مبدل حرارتی تیتانیوم خبری از لوله‌های فین دار و فین تیوب نیست. عمده صفحات با فشار دادن صفحات نازک ساخته شده از مواد مختلف به شکل‌های مختلف راه راه با مدل‌های تولیدی مختلف ساخته می‌شوند و در چهار گوشه صفحه گوشه‌هایی وجود دارد.
سوراخ‌ها، حاشیه صفحات کانال جریان برای محیط و سوراخ‌های گوشه با واشرهای لاستیکی مهر و موم شده‌اند. این قاب از یک صفحه پرس ثابت، میله‌های راهنمای بالا و پایین و پیچ و مهره‌های گیره تشکیل شده است. قالب روی هم بین صفحه پرس ثابت و صفحه پرس فعال نصب می‌شود و سپس با پیچ و مهره‌های دیگر بسته می‌شود.
نخستین مبدل حرارتی تیتانیوم
نخستین مبدل حرارتی تیتانیوم توسط شرکت آمریکایی (Unoin Oil Of California) UOP که فعال در زمینه اکتشاف و استخراج نفت بود در سال 1996 طراحی و تولید شد. این قطعه برای استفاده در صنایع شیمیایی تولید شده بود. این مبدل حرارتی برای انتقال حرارت بین دو جریان گاز استفاده می‌شد. مبدل حرارتی تیتانیوم به علت وزن کم و مقاوم بودن در برابر خوردگی، برای این کاربرد مناسب بود.
این مبدل حرارتی موفقیت‌آمیز بود و موجب شد که شرکت‌های دیگر نیز اقدام به طراحی و تولید مبدل های حرارتی تیتانیوم کنند. امروزه، مبدل های حرارتی تیتانیوم در گستره‌ی بزرگی از صنایع مثل صنایع شیمیایی، صنایع دارویی، صنایع غذایی و… کاربرد دارند.
این مبدل حرارتی یک نقطه عطف مهم در توسعه فناوری مبدل‌های حرارتی تیتانیومی بود. این مبدل حرارتی بیان‌گر این بود که تیتانیوم یک ماده بسیار مناسب برای ساخت و تولید مبدل‌های حرارتی است. مبدل‌های حرارتی تیتانیومی بخاطر داشتن مزایای زیاد خود، به سرعت در بسیاری از صنایع جایگزین مبدل‌های حرارتی تولید شده از دیگر مواد شدند.
ویژگی‌های مبدل حرارتی تیتانیوم
مبدل حرارتی تیتانیوم یک مبادله‌کن حرارتی است که برای انتقال حرارت بین یک یا چند سیال قابل استفاده است. از منظر خواص شیمیایی، تیتانیوم ثبات خوبی را نشان می‌دهد و در انواع راه‌حل های صنعتی مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد. از منظر صنعتی، تیتانیوم خالص است و یک ماده عالی برای لوازم تجهیزات خنک کننده است. تیتانیوم یک ماده با خاصیت‌های منحصربه‌فرد است که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم.
مقاومت بالا در برابر خوردگی:
تیتانیوم در مقابل طیف گسترده‌ای از مواد خورنده مانند اسیدها، بازها و نمک‌ها مقاوم است. همین ویژگی تیتانیوم موجب می‌شود که مبدل های حرارتی تیتانیوم گزینه مناسبی برای استفاده در محیط‌های خورنده مانند صنایع شیمیایی و نفت و گاز باشند.
وزن کم:
تیتانیوم یک فلز سبک است که وزن آن حدودا 60 درصد کمتر از فولاد است. این ویژگی موجب می‌شود مبدل های حرارتی تیتانیوم گزینه مناسبی برای استفاده در صنعت‌هایی که وزن اهمیت دارد مانند صنعت هوا فضا و حمل و نقل باشند.
قابلیت جوشکاری:
یکی از ویژگی مهم تیتانیوم این است که به راحتی جوشکاری می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود مبدل های حرارتی تیتانیوم به راحتی قابل نگهداری و تعمیر باشند.
علاوه بر مواردی که در بالا ذکر شد، تیتانیوم خواص فوق‌العاده دیگری نیز دارد. که این خواص و ویژگی‌ها باعث می‌شود که تیتانیوم برای ساخت و تولید مبدل حرارتی گزینه بسیار مناسبی باشد. مبدل های حرارتی تیتانیوم در طیف گسترده‌ای از صنایع شیمیایی، صنایع دارویی، صنایع نفت و گاز و صنایع غذایی به‌کار می‌روند. از ویژگی دیگر تیتانیوم می‌توان موارد زیر را برشمرد.
مقاوم بودن در برابر سایش:
تیتانیوم در برابر سایش مقاومت بالایی دارد. مقاومت تیتاینوم در برابر سایش موجب می‌شود که مبدل های حرارتی تیتانیوم در صنعت‌هایی که سایش مهم است مانند صنایع غذایی و دارویی، گزینه بسیار مناسبی برای استفاده باشند.
مقاوم بودن در مقابل دما:
تیتانیوم در مقابل دما مقاومت خوبی دارد. این مقاوم بودن در مقابل دما موجب می‌شود که مبدل های حرارتی تیتانیوم در شرایطی که دما اهمیت دارد مانند صنایع نفت و گاز، گزینه مناسبی برای استفاده باشند.
مزایای مبدل حرارتی تیتانیوم
مبدل حرارتی تیتانیوم یک مجموعه‌ای از صفحات فلزی راه راه است که یک کانال مستطیلی نازک را از روی هم قرار دادن مبدل‌های حرارتی با راندمان بالا بین صفحات مختلف تشکیل می‌دهند. مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای در مقایسه با مبدل‌های حرارتی لوله‌ای دیگر مزایای زیادی دارد. مبدل حرارتی صفحه‌ای ویژگی‌های منحصر به فردی در طراحی دارد.
- صرفه‌جویی در انرژی.
- فشرده. صفحات مبدل حرارتی صفحه بسیار مرتب شده هستند. در قیاس با دیگر مبدل‌های حرارتی ، قاب تیتانیوم صفحه‌ای با ردپای کوچک و فضای کوچک آن مشخص می‌شود. مبدل حرارتی صفحه ای با همان منطقه انتقال حرارت، تنها 5/1 مبدل حرارتی لوله‌ای است.
- جدا کردن و تمیز کردن آسان. مبدل حرارتی صفحه‌ای بوسیله‌ی صفحه گیره بسته می‌شود که به راحتی جدا می‌شود. هر زمانی که تمایل داشته باشید می‌توانید برای تمیز کردن آن را باز کنید. به دلیل اینکه صفحه صاف و تلاطم عمیق است، مقیاس‌گذاری آن آسان است.
- بدون یک ردیف مایع، شیار آب‌بندی مبدل حرارتی صفحه‌ای با یک کانال تخلیه ارائه می‌گردد و در رسانه‌های مختلف با هم تبانی نمی‌کنند. اگر نشتی وجود داشته باشد رسانه‌ها همیشه بیرون می‌آیند.
- دوام و عمر طولانی. مبدل حرارتی صفحه‌ای بوسیله‌ی فولاد ضد زنگ یا صفحه تیتانیوم فشرده می‌شود که توان تحمل رسانه‌های مختلف را دارد. می‌توان واشر را تعویض کرد و جدا کردن و تعمیر آن راحت و آسان است.
- سازگاری قوی. صفحه مبدل حرارتی یک جزء خود نگه‌دارنده است که می‌تواند فرآیند را با توجه به نیازها کاهش یا افزایش دهد. برای نیازهای فرآیندهای مختلف قابلیت اجرا دارد.
سخن نهایی
مبدل های حرارتی تیتانیوم به علت خواص ویژهای که دارند مانند مقاومت در برابر خوردگی، وزن کم، قابلیت جوشکاری، مقاومت در برابر دما و مقاومت در برابر سایش، به طور گسترده‌ای در صنایع و زمینه‌های مختلف استفاده می‌شود. استفاده از مبدل‌های حرارتی تیتانیومی در طول چرخه عمر سیستم بسیار مقرون به‌صرفه میباشد. در صورت نگهداری و سرویس مناسب این نوع مبدل‌های حرارتی می‌توانند تا دهه‌ها کار کنند.