مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی (Heat Exchanger) تقریباً پرکاربرترین عضو در فرآیندهای شیمیایی‌اند و می‌توان آن‌ها را در بیشتر واحدهای صنعتی ملاحظه کرد. آن‌ها وسایلی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می‌کنند. این عملیات می‌تواند بین مایع- مایع، گاز- گاز و یا گاز- مایع انجام شود. مبدل‌های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو مورد استفاده قرار می‌گیرند.

Heat Exchanger

مبدل‌های حرارتی در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده می‌شوند. این کاربردهای شامل نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، صنایع پتروشیمی، صنایع ساخت و تولید، صنایع فرآیندی، صنایع غذایی و دارویی، صنایع ذوب فلز، گرمایش، تهویه مطبوع، سیستم‌های تبرید و کاربردهای فضایی می‌باشند. مبدل‌های حرارتی در دستگاه‌های مختلف نظیر دیگ بخار، مولد بخار، کندانسور، اواپراتور، تبخیر کننده‌ها، برج خنک کن، پیش گرم کن فن کویل، خنک کن و گرم کن روغن، رادیاتورها، کوره‌ها و … کاربرد فراوان دارند.

صنایع بسیاری در طراحی انواع مبدل‌های حرارتی فعالیت دارند و هم چنین، دروس متعددی در کالج‌ها و دانشگاه‌ها با نام‌های گوناگون در طراحی مبدل‌های حرارتی ارائه می‌گردد. محاسبات مربوط به مبدل‌ها کاری طولانی و گاهی خسته کننده است. مثلاً طراحی یک مبدل برای یک عملیات به خصوص نیاز به حدس‌های زیادی دارد که با استفاده از آن‌ها و طبق استانداردها می‌توان اندازه‌های یک مبدل مناسب را پیدا کرد. اما با استفاده از برنامه‌های کامپیوتری تمام این محاسبات توسط کامپیوتر انجام می‌شود و طراح برای طراحی تنها باید شرایط عملیاتی و خواص سیالات حاضر در عملیات را وارد کند. نرم افزارهای Aspen B-jac و HTFS از این موارد هستند. این نرم افزارها شامل برنامه‌هایی می‌شوند که توانایی انجام چنین محاسباتی را دارند.

دسته بندی مبدل‌های حرارتی

مبدل‌های حرارتی را می‌توان از جنبه‌های مختلف دسته بندی کرد:

–        بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم

–        بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم

–        بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین دو سیال سرد و گرم

–         بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل‌ها

 بر اساس نوع و سطح تماس سیال سرد و گرم

1- مبدل‌های حرارتی نوع Recuperative

 در این مبدل سیال سرد و گرم توسط یک سطح جامد ثابت از یکدیگر جدا شده‌اند و انتقال از طریق سطح مذکور صورت می‌گیرد. اکثر مبدل‌های موجود در صنعت از این دسته هستند.

2- مبدل‌های حرارتی نوع Regenerative

 در این مبدل، سطح جدا کننده سیال سرد و گرم ثابت نبوده و به طور متناوب قسمت‌هایی از سطح مذکور در معرض حرکت سیال سرد یا گرم قرار می‌گیرند. این نوع مبدل‌ها بیشتر در مقیاس‌های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3- مبدل‌های حرارتی نوع تماس مستقیم

 در این نوع مبدل‌های حرارتی، سیال سرد و گرم به طور مستقیم تماس حاصل نموده (هیچ دیواره ای بین جریان‌های سرد و گرم وجود ندارد) و تبادل انرژی یا حرارت انجام می‌گیرد. در مبدل‌های تماس مستقیم، جریان‌ها، دو مایع غیر قابل اختلاط و یا یک گاز و یک مایع هستند. این مبدل‌ها معمولاً از راندمان حرارتی بالایی برخوردارند. نمونه ای از این مبدل‌ها، برج‌های خنک کن، کولرهای آبی و گرم کن‌های Open Feed Water Heater موجود در نیروگاه‌های بخار می‌باشند.

بر اساس جهت جریان سیال سرد و گرم

بر این اساس مبدل‌های حرارتی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

الف- مبدل‌های حرارتی از نوع جریان همسو

ب‌-مبدل‌های حرارتی از نوع جریان غیر همسو

ج – مبدل‌های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

الف- مبدل‌های حرارتی از نوع جریان همسو

در این نوع مبدل‌ها جریان سرد و گرم موازی یکدیگر و جهت جریان سیال گرم و سرد آن‌ها موافق یکدیگر می‌باشند. یعنی دو جریان سیال، از یک انتها به مبدل وارد می‌شوند و هر دو در یک جهت جریان می‌یابند و از انتهای دیگر خارج می‌شوند. نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که دمای سیال سرد خروجی از مبدل هیچگاه به دمای سیال گرم خروجی نمی‌رسد. نزدیک شدن مقدار عددی دو دمای مذکور مستلزم بکارگیری سطح انتقال حرارت مؤثر بسیار بزرگی می‌باشد.

ب- مبدل‌های حرارتی از نوع جریان غیر همسو

در شرایطی که جریان سیال سرد و گرم موازی یکدیگر و در خلاف جهت هم باشد مبدل را جریان غیر همسو می‌نامند. باید توجه داشت در این نوع مبدل‌ها امکان افزایش دمای سیال سرد خروجی نسبت به سیال گرم خروجی وجود دارد. این مبدل‌ها در شرایط یکسان از سطح انتقال حرارت کمتری نسبت به مبدل‌های همسو برخوردار هستند.

ج- مبدل‌های حرارتی از نوع جریان عمود بر هم

در این نوع مبدل‌ها جهت جریان‌های سرد و گرم عمود بر هم می‌باشند. به عنوان متداول‌ترین نمونه می‌توان از رادیاتور اتومبیل نام برد. در آرایش جریان عمود بر هم، بسته به طراحی، جریان مخلوط یا غیر مخلوط نامیده می‌شود. سیال داخل لوله‌ها چون اجازه حرکت در راستای عرضی را نخواهد داشت غیر مخلوط است. سیال بیرونی برای لوله‌های بی پره مخلوط است چون امکان جریان عرضی سیال و یا مخلوط شدن آن وجود دارد و برای لوله‌های پره دار غیر مخلوط است زیرا وجود پره‌ها مانع از جریان آن در جهتی عمود بر جهت اصلی جریان می‌شود.

بر اساس مکانیزم انتقال حرارت بین سیال سرد و گرم

مبدل‌های حرارتی بر طبق مکانیزم انتقال گرما، می‌توانند به صورت زیر دسته بندی شوند:

1- جابجایی یک فاز در هر دو سمت

2- جابجایی یک فاز در یک سمت، جابجایی دو فاز در سمت دیگر

3- جابجایی دو فاز در هر دو سمت

در مبدل‌های حرارتی از قبیل اکونومایزرها (مبدل‌هایی که در آن سیال از شرایط مایع مادون اشباع بسمت شرایط مایع اشباع می‌رود) و گرمکن های هوا در دیگ بخار، خنک کن‌های میانی در کمپرسورهای چند مرحله ای، رادیاتور خودروها، ژنراتورها، خنک کن‌های روغن، گرم کن‌های مورد استفاده در گرمایش اطاقها و غیره، در هر دو سمت سیال سرد و گرم، انتقال گرما از طریق جابجایی یک فاز اتفاق می‌افتد. چگالنده‌ها، دیگ‌های بخار و مولدهای بخار در راکتورهای آب تحت فشار در نیروگاه‌های هسته ای، تبخیرکننده‌ها و رادیاتورهای مورد استفاده در تهویه مطبوع و گرمایش، دارای مکانیزم های چگالش و جوشش در یکی از سطوح مبدل‌های حرارتی می‌باشند. همچنین انتقال گرمای دو فاز می‌تواند در هر دو سمت مبدل، مانند شرایطی که چگالش در یک سمت و جوشش در سمت دیگر سطح انتقال گرما است، اتفاق بیفتد. هر چند، بدون تغییر فاز نیز می‌توان شکلی از انتقال گرمای جریان دوفاز داشت، همانطور که بسترهای سیال، مخلوط گاز و ذرات جامد، به سطح گرمایی، یا از آن سطح، گرما منتقل می‌کنند.

بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار مبدل‌ها

مبدل‌های حرارتی از نوع تماس غیر مستقیم (مبدل‌های با انتقال گرما از طریق دیواره) اغلب بر حسب مشخصات ساختاریشان توصیف می‌شوند. انواع عمده دسته بندی بر اساس ساختمان مکانیکی و ساختار آن‌ها، شامل لوله‌ای، صفحه ای و سطح پره دار است.

 1- مبدل‌های لوله‌ای

این مبدل‌ها از لوله‌هایی با مقطع دایره ای ساخته شده‌اند. یک سیال در داخل لوله‌ها و سیال دیگر در خارج از لوله جریان دارد. قطر، تعداد، طول، گام و آرایش لوله‌ها می‌تواند تغییر کند. بنابراین انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای در طراحی آن‌ها وجود دارد.

مبدل‌های حرارتی لوله‌ای می‌توانند به صورت زیر دسته بندی شوند:

الف- دو لوله‌ای ((Double pipe

ب‌-پوسته و لوله (shell and tube)

ج‌-   لوله‌ای حلزونی (spiral tube)

الف- مبدل‌های حرارتی دو لوله‌ای

مبدل‌های دو لوله‌ای معمولی شامل یک لوله است که با اتصالات مناسب بصورت هم مرکز در داخل لوله‌ای دیگر با قطر بزرگ‌تر قرار می‌گیرد تا جریان را از مقطعی به مقطع دیگر هدایت کند. مبدل‌های حرارتی دو لوله‌ای می‌توانند با آرایش گوناگون سری و موازی مرتب شوند تا افت فشار و متوسط اختلاف دمای مورد نظر را برآورده سازند. استفاده عمده مبدل‌های دو لوله‌ای، برای گرمایش و سرمایش محسوس سیال‌های فرآیندی است که در آن‌ها سطوح انتقال گرمای کوچکی (تا 50) مورد نیاز می‌باشد. این شکل بندی، همچنین در حالتیکه یک یا هر دو سیال سرد و گرم، در فشار زیاد باشند، مناسب است. عیب اصلی این مبدل‌ها آنست که میزان انتقال گرما در واحد سطح گرمایی آن‌ها کم بوده. به عبارت دیگر برای ظرفیت گرمایی مشخص، بزرگ و گران قیمت هستند. اگر ضریب انتقال گرما برای سیال عبوری در فضای بین لوله داخلی و خارجی کوچک باشد، لوله (یا لوله‌های) داخلی دارای پره‌های طولی می‌توانند استفاده شوند.

ب- مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله

مبدل‌های پوسته و لوله، از لوله‌های با مقطع دایره ای که در پوسته‌های استوانه ای بزرگ نصب شده‌اند، ساخته می‌شوند به طوری که محور لوله‌ها موازی با محور پوسته است. این مبدل‌ها به صورت وسیعی به عنوان خنک کن‌های روغن، چگالنده‌ها و پیش گرمکن ها در نیروگاه‌ها، و به عنوان مولدهای بخار در نیروگاه‌های هسته ای و در کاربردهای صنایع فرآیندی و شیمیایی استفاده می‌شوند.

در مبدل‌های دارای بافل (تیغه‌ها و صفحات هدایت کننده جریان)، جریان سمت پوسته به صورت متقاطع با لوله‌ها در بین دو بافل مجاور جهت داده می‌شود و در حالیکه از فاصله مابین دو بافل به فاصله بعدی منتقل می‌شود، موازی با لوله‌ها، جهت می‌یابد. بسته به کاربرد مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله، تفاوت زیادی در شکل و ساختمان آن‌ها وجود دارد.

اهداف اصلی طراحی در این مبدل‌ها، در نظر گرفتن انبساط حرارتی پوسته و لوله‌ها، تمیز کردن آسان مجموعه، و در صورت با اهمیت نبودن سایر جنبه‌ها، کم هزینه‌ترین روش ساخت و تولید آن‌هاست.

در مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله با صفحه لوله‌های ثابت (Fixed tube sheet)، پوسته به صفحه لوله جوش داده شده است و هیچ گونه دسترسی به خارج از دسته لوله، برای تمیز کاری وجود ندارد. این انتخاب کم هزینه و دارای انبساط گرمایی محدود است که می‌تواند اندکی توسط فانوسی‌های انبساط، افزایش یابد. در این نوع از مبدل‌ها، تمیز کردن لوله‌ها، ساده است.

مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله با دسته لوله U شکل دارای کم هزینه‌ترین ساختار است، زیرا در آن فقط به یک صفحه لوله نیاز است. سطح داخلی لوله‌ها به دلیل خم U شکل تند، نمی‌تواند با وسایل مکانیکی تمیز شود. در این مبدل‌ها تعداد زوجی از گذرهای لوله به کار می‌رود ولی محدودیتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد.

آرایش‌های مختلف جریان در سمت پوسته و لوله، بسته به ظرفیت گرمایی، افت فشار، سطح فشار، تشکیل رسوب، شیوه‌های ساخت و هزینه بری، کنترل خوردگی و مسائل تمیز کاری، استفاده می‌شوند. بافل ها برای افزایش ضریب انتقال حرارت در سمت پوسته و برای نگه داشتن لوله‌ها استفاده می‌گردند. مبدل‌های پوسته و لوله، بر حسب نیاز، برای هر ظرفیت و شرایط کارکرد، طراحی می‌شوند. این مشخصه مبدل‌های پوسته و لوله، متفاوت با بسیاری از انواع دیگر مبدل‌ها می‌باشد.

ج- مبدل‌های حرارتی لوله‌ای حلزونی

این مبدل‌ها شامل کویل هایی هستند که به صورت حلزونی پیچانده شده و در یک پوسته قرار گرفته‌اند و یا به صورت چگالنده‌های هم مرکز و تبخیر کننده‌های هم مرکز هستند که در سیستم‌های تبرید استفاده می‌شوند. ضریب انتقال گرما، در لوله حلزونی در مقایسه با لوله مستقیم، بیشتر است. این مبدل‌ها، برای انبساط گرمایی و سیال‌های تمیز مناسب هستند، زیرا تمیز کردن آن‌ها تقریباً غیر ممکن است.

2- مبدل‌های حرارتی صفحه ای

مبدل‌های حرارتی صفحه ای، از صفحات نازک که کانال‌های جریان را تشکیل می‌دهد، ساخته می‌شوند. جریان‌های سیال، توسط صفحات مسطح که یا به صورت صاف و یا موجدار هستند، از هم جدا می‌شوند. این مبدل‌ها برای انتقال گرما بین گاز، مایع یا جریان‌های دو فاز، استفاده می‌شوند. این مبدل‌ها می‌توانند به صورت زیر دسته بندی شوند:

الف- صفحه ای واشردار (Gasketed-plat)

ب‌-صفحه ای حلزونی (Spiral plat)

ج‌-   لاملا (Lamella)

الف- مبدل‌های حرارتی صفحه ای واشردار

مبدل‌های صفحه ای واشردار شامل تعدادی از صفحات نازک با سطح چین دار یا موج دار است که سیال‌های گرم و سرد را از یکدیگر جدا می‌کند. صفحات دارای قطعاتی در گوشه‌ها هستند که به نحوی آرایش داده شده‌اند که دو ماده ای که باید گرما بین آن‌ها مبادله شود، یکی در میان فضای صفحات، جریان یابند. طراحی و واشر بندی مناسب، امکان آن را ایجاد می‌کند که مجموعه ای از صفحات، توسط پیچ‌ها که از صفحات ابتدا و انتها نیز می‌گذرند، در کنار یکدیگر نگه داشته شوند. واشرها از نشتی به بیرون جلوگیری می‌کنند و سیال‌ها را در صفحات، به شکل مورد نظر، هدایت می‌نمایند. شکل جریان، عموماً به نحوی انتخاب می‌شود که جریان سیال‌ها در خلاف جهت یکدیگر باشند. مبدل‌های صفحه ای معمولاً به جریان سیال با فشار پایین تر از bar25 و دمای کمتر از حدود 250 درجه سانتیگراد محدود می‌شوند. جریان قوی گردابه ای موجب بزرگ بودن ضرایب انتقال گرما و افت فشارها می‌گردد، بعلاوه بزرگ بودن تنش برشی موضعی، باعث کاهش تشکیل رسوب می‌شود. این مبدل‌ها، سطح انتقال حرارتی نسبتاً فشرده و با وزن کم ایجاد می‌کنند. دما و فشار آن‌ها به دلیل جزئیات ساخت و واشربندی، محدود هستند. این مبدل‌ها به آسانی تمیز. و استریلیزه می‌شوند زیرا می‌توانند کاملاً از یکدیگر باز و جدا گردند و بنابراین استفاده گسترده ای در صنایع غذایی دارند.

ب- مبدل‌های حرارتی صفحه ای حلزونی

مبدل‌های صفحه ای حلزونی، با پیچاندن دو صفحه بلند موازی به شکل یک حلزونی با استفاده از یک میله اصلی (مندرل) و جوش دادن لبه‌های صفحات مجاور به صورتی که یک کانال را تشکیل دهند، شکل داده می‌شوند. فاصله بین صفحات فلزی در هر دو کانال حلزونی، با استفاده از پین‌های فاصله انداز که به ورق فلزی جوش می‌شوند، حفظ می‌شود. طول پین‌های فاصله انداز می‌تواند بین 5 تا 20mm تغییر کند. به همین دلیل است که با توجه به نرخ جریان، می‌توان فواصل مختلفی برای کانال انتخاب کرد. این بدان معناست که شرایط جریان ایده آل و بنابراین کوچک‌ترین سطوح گرمایش ممکن، بدست می‌آیند.

در هر یک از دو مسیر حلزونی، یک جریان ثانویه ایجاد می‌شود که انتقال گرما را افزایش، و تشکیل رسوب را کاهش می‌دهد. این مبدل‌ها کاملاً فشرده هستند ولی به دلیل ساخت خاص خود، نسبتاً گران قیمت می‌باشند.

سطح انتقال گرما برای این مبدل‌ها، در محدوده 0.5 تا 500 می‌باشد. حداکثر فشار کارکرد (تا 15 bar) و دمای کارکرد (تا 500 درجه سانتیگراد) در این مبدل‌ها محدود هستند.

مبدل‌های حرارتی حلزونی به ویژه در کاربرد سیال لجن آلود، مایعات لزج و مایعاتی با ذرات جامد معلق شامل ذرات بزرگ و جریان دو فازی مایع- جامد، استفاده می‌شوند. مبدل‌های حلزونی، در سه نوع اصلی که در اتصالات و آرایش‌های جریان، تفاوت دارند، ساخته می‌شود.

ج- مبدل‌های حرارتی لاملا

مبدل‌های حرارتی لاملا (ریمن) شامل مجموعه کانال‌های ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که به طور موازی جوشکاری شده‌اند و یا به شکل لاملا (لوله‌های تخت یا کانال‌های مستطیلی) می‌باشند که به صورت طولی در یک پوسته قرار گرفته‌اند. این مبدل، شکل اصلاح شده ای از مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله با صفحه لوله شناور است، لوله‌های تخت شده که به آن‌ها لاملا نیز گفته می‌شود، از دو صفحه باریک که برش خورده و در عملیاتی پیوسته، به یکدیگر جوش نقطه ای یا درزی شده‌اند، ساخته شده است. شکل دهی خاص صفحات باریک، فضای داخل لاملاها را ایجاد می‌کند و برجستگی‌هایی به سمت خارج، بیرون می زند که به صورت فاصله دهنده، بین لاملاها، برای ایجاد مقاطع جریان در سمت پوسته بکار می‌رود. لاملاها در هر دو انتها با قرار دادن میله‌های فولادی در وسط آن‌ها به یکدیگر جوش می‌شوند.

اندازه میله‌های فولادی بسته به فاصله مرد نیاز بین لاملاها دارد. هر دو انتهای دسته لاملا بوسیله جوش‌های محیطی، به درپوش کانال متصل می‌شوند که آن هم خود، در انتهای خارجی به نازل ورودی و خروجی جوش شده است. بنابراین سمت لاملا کاملاً توسط جوش‌ها آب بندی شده است.

سطوح ما بین لاملاها برای تمیز کاری شیمیایی مناسب هستند بنابراین سیال‌های رسوب دهنده باید در سمت پوسته جریان یابند. جریان سمت پوسته عموماً یک گذر حول صفحات است و به صورت طولی در فضای بین کانال‌ها جریان می‌یابد. هیچگونه بافلی در سمت پوسته وجود ندارد و بنابراین مبدل‌های لاملا می‌توانند برای آرایش جریان مخالف جهت واقعی در نظر گرفته شوند. به دلیل آشفتگی زیاد جریان، توزیع یکنواخت جریان و سطوح صاف، لاملاها به سادگی رسوب نمی‌گیرند.

دسته صفحه می‌تواند به راحتی برای بازرسی و تمیز کاری بیرون آورده شود. این طرح دارای ظرفیت تحمل فشار تا 35 bar و تحمل دما تا 200 درجه سانتیگراد برای واشرهای تفلون و 500 درجه سانتیگراد برای واشرهای آزبست می‌باشد.

3- مبدل‌های حرارتی با سطوح پره دار

مبدل‌های حرارتی با سطوح پره دار، دارای پره‌ها و یا ضمائمی در سطح اصلی (لوله‌ای یا صفحه ای) انتقال گرما به منظور افزایش این سطح می‌باشند. از آنجا که ضریب انتقال گرما در سمت گاز بسیار کوچک‌تر از سمت مایع است، سطوح انتقال گرمای پره دار، در سمت گاز برای افزایش سطوح انتقال گرما استفاده می‌شوند. پره‌ها به صورت وسیع در مبدل‌های حرارتی گاز – گاز یا گاز – مایع در جایی که ضریب انتقال گرما در یک یا هر دو سمت کوچک باشد و به مبدل‌های حرارتی فشرده نیاز باشد استفاده می‌گردند. دو نوع از رایج‌ترین مبدل‌های حرارتی دارای صفحات پره دا عبارت‌اند از:

الف- مبدل‌های صفحه ای پره دار

ب‌-مبدل‌های لوله‌ای پره دار

 الف- مبدل‌های صفحه ای پره دار

نوع مبدل‌های صفحه ای پره دار عمدتاً برای کاربردهای گاز- گاز و مبدل‌های لوله‌ای پره دار برای کاربردهای مایع- گاز استفاده می‌شوند. در اکثر کاربردها (ماشین‌های باری، اتومبیل‌ها و هواپیماها) کاهش جرم و حجم مبدل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به دلیل دست یافتن به این کاهش حجم و وزن، مبدل‌های حرارتی فشرده همچنین به صورت وسیع در تبرید با دمای خیلی کم (کرایوژنیک)، بازیابی انرژی، صنایع فرآیندی، تبرید وسیستم های تهویه استفاده می‌گردند.

جریان‌های سیال با صفحات تخت که بین آن‌ها پره‌های موج دار قرار داده شده‌اند، از هم جدا می‌شوند. آن‌ها می‌توانند با توجه به جریان‌های سیال با شکل بندی‌های متفاوت آرایش داده شوند. این واحدهای بسیار فشرده دارای سطح انتقال گرما در واحد حجم حدود 2000 می‌باشند. صفحات عموماً دارای ضخامت 0.5 تا mm 1 و پره‌ها دارای ضخامت 0.15 تا mm 0.75 می‌باشند. کل مبدل از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است و اجزاء مختلف، در حمام نمک یا کوره خلاء به یکدیگر لحیم می‌شوند.

ورق‌های موج دار که بین صفحات تخت قرار داده شده‌اند، باعث ایجاد سطح انتقال گرمای بیشتر می‌شوند و هم تکیه گاهی برای صفحات تخت ایجاد می‌کنند. شکل‌های مختلف بسیاری از ورق‌های موجدار در این مبدل‌ها استفاده می‌شوند ولی رایج‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از: پره ساده، پره ساده سوراخدار، پره دندانه ای یا کنگره ای، پره جناغی یا موجی شکل.

با استفاده از پره‌ها که در راستای جریان پیوسته نباشند، لایه‌های مرزی کاملاً شکسته می‌شوند و بهم می‌خورند، اگر سطح در راستای جریان دارای موج باشد، لایه‌های مرزی یا نازک می‌گردند و یا قطع می‌شوند که نتیجه آن ضرایب بزرگ‌تر انتقال گرما و افت فشار بزرگ‌تر است.

کانال‌های جریان در مبدل‌های صفحه ای پره دار کوچک هستند که بدین معناست که سرعت جرمی جریان در آن‌ها نیز باید کوچک باشد (10 تا 300) تا از افت فشار اضافی، اجتناب شود. این موضوع کانال را مستعد برای تشکیل رسوب نماید، با توجه به این موضوع که این مبدل‌ها نمی‌توانند به صورت مکانیکی تمیز شوند، استفاده از این مبدل‌های صفحه ای پره دار منحصر به سیال‌های تمیز است. آن‌ها به وفور برای مصارف چگالش در واحدهای مایع سازی هوا استفاده می‌شوند.

مبدل‌های صفحه ای پره دار برای استفاده در توربین‌های گاز، نیروگاه‌های مرسوم و هسته ای، مهندسی پیشرانه (هواپیماها، ماشین‌های باری و خودروها)، تبرید، گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع، سیستم‌های بازیابی گرمای اضافه، صنایع شیمیایی و سرمایش وسایل الکترونیکی بوجود آمده‌اند.

ب- مبدل‌های لوله‌ای پره دار

این مبدل‌ها شامل آرایه ای از لوله‌ها با پره‌هایی که در سمت بیرونی ثابت شده‌اند، می‌باشد. پره‌های سمت خارجی لوله‌ها ممکن است عمود بر محور لوله‌ها، اریب یا مارپیچ نسبت به محور، یا طولی (محوری) و در امتداد محور لوله باشند. پره‌های طولی معمولاً در مبدل‌های دو لوله‌ای یا پوسته و لوله‌ای که دارای بافل نیستند استفاده می‌شوند.

در مبدل‌های لوله‌ای پره دار عموماً لوله‌هایی با مقاطع گرد، مستطیلی یا بیضوی استفاده می‌شوند. پره‌ها با لحیم کاری، جوش برنجی، جوشکاری، اکستروژن، جا زدن مکانیکی، پیچاندن کششی و غیره به لوله وصل می‌شوند. این مبدل‌ها بطور متداول در سیستم‌های گرمایش، تهویه، تبرید و تهویه مطبوع استفاده می‌شوند. سطوح داخلی در سمت لوله‌ها عموماً در چگالنده‌ها و تبخیر کننده‌های سیستم‌های تبرید استفاده می‌گردند.

چگالنده‌های خنک شونده با هوا و دیگ‌های بخار بازیافت، مبدل‌های حرارتی لوله‌ای پره دار هستند که شامل یک دسته افقی از لوله‌ها است که هوا یا گاز از میان لوله‌ها و متقاطع با آن‌ها در سمت خارجی دمیده می‌شود و چگالش یا جوشش، در سمت داخل لوله‌ها اتفاق می‌افتد.