مبدل حرارتی سرمایش با هوا، از هوا به عنوان سیال خنک کننده استفاده می کند تا یک سال دیگر را که به آن فرایندی » گفته می شود و داخل لوله ها جریان دارد، خنک کند. به این منظور از «فن ، برای به حرکت در آوردن هوا و عبور آن از روی لوله ها استفاده میشود. فنها می توانند در دو نوع «دمشی» و «مكشی» بر روی مبدل نصب شوند. چون هوا سیالی با ضریب رسانش بسیار کوچک است (نسبت به سیالاتی مانند آب)، بنابراین باید برای بهبود انتقال حرارت از لوله های پره دار استفاده شود. از طرفی گرمای ویژه آب در حدود چهار برابر هوا و چگالی آن در دما و فشار اتمسفر در حدود ۸۰۰ برابر هواست و لذا برای یک بار حرارتی مشخص و افزایش دمای مشخص سمت سیال خنک کننده، جرم هوای مورد نیاز برای استفاده به عنوان سیال خنک کننده چهار برابر جرم آب مورد نیاز به عنوان سیال خنک کننده و حجم هوای مورد نیاز ۳۲۰۰ برابر حجم آب خواهد بود.
همین موضوع نشان می دهد مبدل های سرمایش با هوا نسبت به مبدل های مشابهی که از آب استفاده می کنند، باید حجم بزرگتری داشته باشد.در شکل (۱۷) انواع معمول آرایش های مبدل سرمایش با هوا نشان داده شده است. رایج ترین آرایش، نوع افقی است. نوع عمودی از نظر فضای اشغال شده روی زمین باعث صرفه جویی میشود، ولی به شدت تحت تاثیر جهت وزش باد غالب است و در کل از نوع عمودی بیشتر در واحدهای صنعتی کوچک استفاده می شود. دو نوع دیگر این مبدل، نوع A یا سقفی و نوع ، فضایی در حدود نصف فضای مبدل افقی اشغال می کنند. نوع A رایج تر بوده و بیشتر در کاربردهای چگالش بخار استفاده میشود.
استاندارد طراحی مبدل حرارتی هوا خنک
همان نقشی که استاندارد TEMA در طراحی و ساخت مبدل های لوله پوسته دارد، استاندارد API 660 موسسه ی نفت آمریکا در طراحی و ساخت مبدل های سرمایش با هوا ایفا میکند. این استاندارد همانند TEMA در برخی قسمت ها به استاندارد ASME رجوع میکند.
مزایا و معایب مبدل سرمایش با هوا
مزایا و معایب مبدل سرمایش با هوا در مقایسه با مدل هایی همانند لوله پوسته که از آب به عنوان سیال خنک کننده استفاده می کنند، به شرح زیر است:
برخلاف آب، هوا سیالی همیشه در دسترس است. در مناطق بیابانی که دسترسی به آب فراوان دارد، بهترین گزینه استفاده از مبدل سرمایش با هوا است؛
تجهیزات جانبی نظیر لوله کشی و سیستم پمپاژ که برای آب مورد نیاز است در مبدل های سرمایش با هوا وجود ندارد که این خود باعث کاهش هزینه می شود؛
برخلاف آب ، هوا سیال رسوب گذاری نیست و اغلب نیازی به تمیزکاری سطح بیرونی لوله ها که درمعرض هوا قرار دارند، وجود ندارد؛
گاهی پساب حاصل از مبدل هایی که از آب استفاده میکنند سبب ایجاد آلودگی های حرارتی و حتی شیمیایی در محیط می شوند، ولی هوا این مشکلات را ندارد؛
از آنجا که هوا سيالی خورنده نیست در نتیجه انتخاب جنس لوله ها بستگی به سیال فرایندی دارد ولی در مورد مبدل هایی که از آب به عنوان خنک کننده استفاده میکنند این طور نیست و خاصیت خورندگی آب در انتخاب جنس لوله ها موثر است؛
هزینه ی تعمیر و نگهداری مبدل های سرمایش با هوا در حدود ۲۵ درصد سیستم های با سیال آب است .
معایب مبدل حرارتی سرمایش با هوا
ضريب رسانش، چگالی و ظرفیت گرمایی هوا بسیار کوچکتر از مقدارهای متناظر برای آب است و این باعث می شود برای یک بار حرارتی مشخص، مبدل سرمایش با هوا حجم بسیار بیشتری اشغال نماید؛
لوله های مبدل سرمایش با هوا باید پره دار باشند که این مساله باعث افزایش قیمت لوله ها و دشواری ساخت آنها می شود؛
فن ها تجهیزاتی پر سروصدا هستند و باعث آلودگی صوتی محیط اطراف میشوند؛
هزینه ی ساخت مبدل سرمایش با هوا دو تا چهار برابر هزینهی مبدل لوله پوستهی متناظر است؛
مبدل سرمایش با هوا نمی تواند نزدیک موانعی همانند درخت و ساختمان که جلوی گردش هوا را می گیرند، قرار داشته باشد.