مبدل حرارتی صفحه ای
مفهوم مبدل های حرارتی صفحه ای یکی از چندین حالتی است که معمولا توسط برندهای مختلف در سراسر دنیا برای ساخت دستگاه های این چنین مورد استفاده قرار می گیرد. اهمیت این تجهیزات خاص و ویژه زمانی بیشتر برای ما قابل درک می شود که بدانیم این سیستم ها از جمله حیاتی ترین بخش ها در ساختار فنی تولیدی های بزرگ و کارخانجات مختلف محسوب می شود و راندمان آنها برای بهبود انتقال سرما یا گرما، به شدت بر روی عملکرد کل سیستم اثرگذار خواهد بود. مبدل صفحه ای حرارتی را می توان یکی از چندین عنصر مهم در روند کاری صنایعی مانند پتروشیمی و برق معرفی کرد و سنگ بنای اولیه توسعه در یک کشور نیز محسوب می شود. به همین دلیل هم معمولا ابعاد بزرگ و گونه های غول پیکر این لوازم معمولا پر هزینه هستند، اما قیمت مبدل حرارتی صفحه ای در مقایسه با ارزش خرید آن موضوعی است که باید در ادامه به خوبی مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد.
مبدل صفحه ای جزو قطعات اصلی سامانه های گرمایشی و سرمایشی محسوب شده که در ساخت انواع چیلر، پکیج و موتورخانه های مرکزی کاربرد دارد. این دستگاه که ابعاد مناسب تری در مقایسه با روش های جایگزین خود مانند منابع کویلی و دوجداره دارد، از روی هم قرار گرفتن صفحات فلزی ایجاد شده و حرارت را بین دو یا چند سیال تبادل میکند.
مبدل حرارتی چیست
سیال ها عامل انتقال دما از یک بخش به بخش دیگری از محیط هستند. در واقع این واسط ها سبب می شوند که امکان انتقال گرما و سرما بین دو قسمت وجود داشته باشد و دقیقا در این حالت، مبدل های حرارتی وارد کار می شوند و عامل انتقال و مبادله حرارت بین سیال ها می باشند. اگر سیال های مختلف در بخش های مختلفی از فضا دارای دماهای گوناگون باشند، این مبدل ها عامل انتقال دما بین آنها خواهند بود.
اصل اولیه معرفی چنین سیستم هایی، عدم اتلاف حرارت تولید شده در سایر قسمت هایی است که می تواند برای بخش بعدی مورد استفاده قرار گیرد و مبدل حرارتی این وظیفه بسیار مهم را بر عهده می گیرد. به این ترتیب دیگر هیچ سوخت اضافی برای تولید این گرما مصرف نخواهد شد و صرفه جویی بی نظیری در روند کار صورت خواهد گرفت که دقیقا مطلوب پیمانکاران و تولیدکنندگان مختلف در سراسر جهان می باشد.
فاکتورهای موثر بر قیمت مبدل حرارتی صفحه ای
هزینه خرید دستگاه های مبدل حرارتی صفحه ای می تواند بسیار متفاوت و البته فاصله معنادار زیادی داشته باشد. در واقع عوامل متعددی در تعیین این قیمت موثر هستند که هر یک متناسب با میزان اهمیت آنها در روند کاری و راندمان سیستم، نقش خود را در بالا بردن یا کمتر کردن آن ایفا خواهند کرد :
- کیفیت قطعات و اجزای درونی : طبیعی است که استفاده از آلیاژها یکی از مهمترین عوامل موثر در بازدهی مبدل های حرارتی محسوب می شوند. طبیعی است که هر چه کیفیت و مرغوبیت این آلیاژ بیشتر باشد، امکان انتقال و مبادله میزان بیشتری از حرارت را در واحد زمان خواهند داشت و اتلاف کمتری را در روند انتقال ایجاد خواهند کرد. بخش های دیگر و قطعات جانبی مختلف در این عملکرد هم دقیقا همین اهمیت را البته با مراتب کمتر خواهند داشت که برند سازنده باید ایده خود در زمینه بهبود راندمان دستگاه پیاده سازی کند. به همین دلیل است که برخی از شرکت ها، دستگاه های تولیدی خود را در سطح قیمتی بالاتر عرضه می کنند
- طول عمر مبدل : نوع کارکرد یک دستگاه مبدل حرارتی به گونه ای است که معمولا در معرض خرابی های احتمالی بیشتری قرار دارد و می تواند منجر به توقف روند تولید یا هر موضوع اختلال زای دیگری شود. هر چه مبدل مورد نظر از میزان عمر مفید بیشتری برخوردار باشد و بتواند ساعات بیشتری سرویس دهی کند، قیمت بالاتری برای مشتری خواهد داشت. از سوی دیگر این دستگاه در طول مدت زمان عمر مفید خود، کمتر دچار هزینه های جانبی و تعمیرات و نگهداری خواهد شد.
- ظرفیت و توان : این موضوع احتمالا مهمترین عامل در تعیین قیمت یک دستگاه مبدل حرارتی باشد. بدون شک دستگاه هایی با ظرفیت بالاتر قیمت های بیشتری نیز خواهند داشت که نتیجه میزان حرارت انتقالی بالاتری هم خواهد بود. صنایع سنگین و مراکز تولیدی غول پیکر در صنایع مادر، از این سیستم های بزرگ و قدرتمند استفاده می کنند و ارزش چنین عملکردی را در روند تولید و بهبود هزینه های آن می دانند. به همین دلیل هم معمولا هزینه کرد اولیه برای تهیه و راه اندازی چنین سیستمی را کاملا توجیه شده و علمی تلقی می کنند.
- نوع مبدل ها : معمولا مبدل ها در اشکال مختلفی تولید می شوند که از آن جمله می توان به انواع لوله ای، پوسته ای و صفحه ای اشاره کرد. قیمت انواع مبدل های حرارتی صفحه ای نیز در مقایسه با سایر نمونه ها، براساس راندمان عملکرد نسبی تعیین می شود.
در خرید مبدل حرارتی صفحه ای رعایت چه نکاتی لازم است
باید در هنگام خریداری مبدل های حرارتی صفحه ای، حتما نسبت به آگاهی از موارد زیر اقدام کنید :
- نوع کاربرد : این عنوان در مورد نوع استفاده شما از یک مبدل حرارتی صفحه ای در صنعت است. نوع صفحه ای یک مبدل تنها می تواند بخشی از نیازهای صنعتی در کارخانجات و صنایع مشخصی را تامین کند و بهتر است ابتدا با مشورت متخصصین مراکز رسمی مانند سماسازان، در مورد این موضوع به نتیجه قطعی برسید. بدون شک در این صورت راندمان مبدل به بیشترین حالت ممکن خواهد رسید و می تواند در راستای برآورده ساختن نیازهای شما باشد.
- میزان فضا : دستگاه های مبدل صفحه ای حرارتی، از جمله سیستم هایی هستند که فضای زیادی از کاربر اشغال می کنند و بهتر است قبل از خریداری و راه اندازی، نسبت به تامین فضای مورد نیاز آن اقدام شود. این موضوع یک تدارک اولیه در مورد به کارگیری سیستم خواهد بود و حتما باید قبل از خرید در مورد آن فکری کرد.
- مشخصات فنی و آلیاژی : نوع جنس به کار رفته در ساخت یک مبدل حرارتی نیز تعیین کننده خواهد بود. هر نوع آلیاژی برای بخش خاصی از صنعت و کاربرد تعریف شده است و حتی در روند طراحی و ساخت این دستگاه در برند مورد نظر هم قطعا مدنظر قرار می گیرد.
- هزینه ها : خرید یک مبدل حرارتی صفحه ای بدون شک نیاز به هزینه کرد خاص خودش خواهد بود و بخش مالی شما را به چالش می کشد. اما بحث اصلی در این میان، توجه به ارزش خرید این سیستم است که می تواند بسیاری از هزینه های بعدی را از بین برده و صرفه جویی های اقتصادی بی نظیری را برای کارفرما ایجاد نماید. به همین دلیل هم معمولا با استقبال آنها روبرو می شود اما توصیه سماسازان در این میان، انتخاب از برندهای معتبر و مطالعه در مورد ویژگی های هر کدام از محصولات بازار به صورت دقیق است.
کاربرد مبدل صفحه ای
وظیفه مبدل های صفحه ای تبادل حرارت بین چند مایع یا گاز های مختلف می باشد به نحوی که با هم در تماس نبوده و معمولا از جنس فولاد و یا استیل ساخته می شوند. مبدل حرارتی در گذشته به صورت منابع آبگرم مصرفی مانند منبع کویل دار و دوجداره در موتورخانه ها وجود داشتند ولی امروزه مبدل های صفحه ای به دلیل ویژگی های زیاد به تدریج جای آها را گرفته است. مبدل های پوسته و لوله نیز نمونه دیگری از مبدل حرارتی می باشند که در صنایع مختلف و کاربرد های متفاوت برای تبادل حرارت استفاده می شود.
صفحات مبدل صفحهای از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شده که در برابر خوردگی و اسیدیته بالا بسیار مقاوم بوده و همچنین در مقایسه با مواد دیگر سرعت انتقال حرارت بیشتری دارد. قیمت ارزان، نصب راحت مبدل صفحهای و همچنین ابعاد مناسب و تنوع بی شمار مدل ها برای هر کاربردی از مهمترین ویژگی های مبدل صفحهای محسوب می شود.
فعالیت این دستگاه می‌تواند گرما را بین مواد گازی و سیالات مختلفی همچون آب، انواع روغن‌ها، آب صابون صنعتی و مواد اسیدی تبادل نماید. مواد گازی و سیالات سرد و گرم از دو سو وارده دستگاه شده و بدون هیچ‌گونه تداخل و ترکیبی در داخل صفحات فلزی جریان یافته و حرارت و گرما در بین صفحات در مدت زمان بسیار کوتاهی منتقل می‌شود.
انواع مبدل‌های صفحهای
مبدل های صفحه ای از نظر ساخت به دسته بندی های زیر تقسیم بندی می شود که هر کدام با توجه به شرایط کاری خود مزیت هایی دارند که در این بخش سعی داریم تا توضیحات مختصری در این زمینه ارائه دهیم.
- مبدل صفحهای واشر دار
در این نوع از مبدل‌های صفحهای، واشرهایی از جنس پلاستیک مخصوص در میان صفحات مبدل استفاده شده تا از ترکیب سیال داغ و سرد جلوگیری کند. واشرها آب و مواد گازی را در داخل صفحات طبق طراحی قبلی هدایت کرده و جریان سیال‌ها را به نحوی تنظیم میکند که مواد سرد و گرم در خلاف جهت یکدیگر در داخل صفحات حرکت نمایند.
مهمترین مزیت مبدل های واشر دار(گسکتی) که توسط پیچ و مهره باز و بسته می شوند، قابلیت رسوب برداری صفحات به کمک باز کردن مبدل می باشد.
- مبدل‌های صفحهای لحیم‌کاری شده
در ساختار مبدل های لحیمی برای اتصال صفحات به هم از لحیم مسی استفاده شده است؛ این مبدل ها می‌توانند کارایی دستگاه را تا فشار 30 بار و دمای 200 درجه سلسیوس ارتقا دهند. مبدل های لحیمی پر فروش ترین مدل مبدل می باشد که تقریبا 90 درصد مبدل های موجود در بازار از این نوع می باشند، این مبدل ها ابعاد کوچکتری در مقایسه با مبدل های واشر دار داشته و از قیمت مناسب تری برخودار است.
- مبدل‌های صفحهای جوشکاری شده
مبدل های جوشکاری شده به دلیل طراحی برای فشار کاری تا 60 بار و دمای بالا، معمولا به صورت سفارشی و بر اساس خواسته مشتری ساخته می شود. این مبدل ها در مصارف معمولی به دلیل قیمت بالا و داشتن زمان ساخت، کاربردی نداشته و معمولا برای صنایع بزرگ و با حجم کاری زیاد استفاده می شود.
مزایای و ویژگی‌های مبدل صفحهای
مبدل‌های صفحهای نسبت به سایر وسایل گرمایشی(مانند منبع کویل دار) از وزن بسیار کمتری برخودار بوده و جابه جایی و حمل و نقل آنها بسیار راحت است، این ویژگی‌ها باعث شده تا توجه صنایع مختلف به سوی مبدل‌های صفحهای جلب شود.
- برخورداری از راندمان بالای حرارتی
- نصب آسان و رسوب گیری راحت
- اشغال فضای کمتر برای جانمایی
- کارکرد فوق العاده در شرایط مختلف آب وهوایی با فشار کاری مختلف
- قابلیت کار با انواع مایعات و گاز ها
نکات مهم در نصب و استفاده از مبدل‌های صفحهای
تنظیم فشار سیالات ورودی به داخل مبدل‌های صفحهای مهمترین نکته در هنگام نصب و کارکرد دستگاه است که در صورت افزایش ناگهانی فشار و بی توجهی به این مسئله می‌تواند منجر به ترکیدگی صفحات مبدل و نشتی سیالات ختم شود.
اگر از سیستم حرارتی به مدت طولانی استفاده نخواهید کرد، حتما آب و مواد سیال داخل مبدل را تخلیه کنید. چراکه آب باقی مانده در داخل صفحات مبدل می‌تواند در اثر یخ زدگی منجر به ترکیدگی اتصالات شود.
سعی کنید سالی یک‌بار دستگاه را رسوب‌گیری کرده و تمیز نماید چرا که رسوب باقی مانده در داخل صفحات هم راندمان و کارکرد دستگاه را کاهش داده و از سوی دیگر زمینه خوردگی و از بین رفتن قسمت‌های مختلف مبدل را فراهم می‌نماید.
در مبدل¬های واشر دار اگر یک واشر دارای مشکل شود امکان دارد آب سرد و گرم با هم تداخل یافته و یا حتی دستگاه حرارتی دچار نشتی گردد. یافتن واشر مشکل‌دار در مبدل‌های صفحهای بسیار مشکل است و حتی جایگزینی آن می‌تواند کاری غیر ممکن باشد.
برای گرم نمودن سیالات سنگین و پرچگالی از مبدل های صفحه¬ای مناسب استفاده کنید ، چراکه عدم تناسب کارکرد و ظرفیت دستگاه با چگالی مایعات نه تنها فشار زیادی به دستگاه وارد میکند بلکه موجب رسوب و تشکیل کفی در داخل صفحات می‌شود.
مبدل صفحه ای بهتر است یا منبع دوجداره
انتخاب از میان این دو سیستم به عنوان جایگزین نیاز به بررسی های بسیار علمی و همراه با محاسبه هزینه ها، تغییر راندمان و موارد مشابه دیگری خواهد بود. در واقع منبع دو جداره برای بدل شدن به یک مبدل حرارتی و حتی ایجاد اتصال بین آنها، نیازمند صرف پول زیادی برای تامین قطعات جانبی و لوله کشی خواهد بود. این موضوع در آینده به صورت دقیق مورد بحث خواهد بود اما در همین حد بدانیم که هیچ یک از آنها به عنوان جایگزین برای دیگری نمی تواند مطرح شود و چندان عقلانی نیست.
مقایسه مبدل صفحه ای و مبدل پوسته و لوله(شل اند تیوب)
مبدل پوسته و لوله نوع دیگری از مبدل های می باشند که به دلیل شکل ظاهری خود به این اسم شناخته می شوند. این مبدل ها از یک استوانه در بسته(پوسته) و لوله های رفت و برگشتی(لوله) در داخل این استوانه تشکیل شده است که سیال گرم و سرد به صورت جداگانه در یکی از آنها عبور می کند.
مبدل های پوسته و لوله(Shell and Tube) به دلیل ابعاد بزرگ و محدودیت تبادل انرژی در مقایسه با مبدل صفحه ای از اقبال کمتری بر خوردار است. مهم ترین تمایز مبدل های صفحه ای نسبت به سایر مبدل ها قیمت ارزان و تنوع آن می باشد که این مبحث به تنهایی توانسته توجه بسیاری از صنایع را برای استفاده از این مبدل ها جلب نماید.
در مبدل های صفحه ای به دلیل اینکه جریان سیال گرم و سرد بر خلاف جهت هم حرکت می کنند نرخ انتقال حرارت بالاتری نسبت به مبدل های پوسته لوله دارند.برای استفاده از مبدل شل اند تیوب در فشار کاری زیاد، مجبور به افزایش ضخامت لوله ها داریم که همین امر موجب کاهش نرخ انتقال حرارت و افزایش قیمت مبدل می شود.
برخلاف مبدل های صفحه ای در صورتی که لوله ها و اجزای داخلی مبدل پوسته و لوله دچار خوردگی و آسیب دیدگی شود، ممکن است که سیالات گرم و سرد باهم مخلوط گردند.
مبدل های پوسته و لوله فضای بسیار زیادی را اشغال می کنند و به خاطر وزن سنگینی که دارد، امکان جابه جایی آن ها سخت می باشد. این مبدل ها نیز جهت راندمان بالاتر نیاز به عایق کاری دارند تا در هنگام فعالیت، حرارت کمتری هدر رفته و عملکردی بهتری داشته باشند.
اختلاف کم دمای سیالات و تلاطم بالای سیالات در کنار نبود حرفه و فضای اضافی برای ته نشینی رسوبات در داخل مبدل های صفحه ای باعث شده تا این مبدل نسبت به مبدل های پوسته و لوله از رسوب گیری ناچیزی برخودار باشد.
مبدل‌های صفحهای چه کاربردی دارند؟
مهم ترین کاربرد مبدل های صفحهای در سیستم های گرمایشی و سرمایشی تعبیه شده در امکان مسکونی و تجاری است. اما این مبدل در صنایعی مختلفی کاربرد دارد که می توان به صنایع نفتی و پتروشیمی ،صنایع اسانس گیری و عطرسازی، صنعت چوب و تولید و فرآوری مواد غذایی اشاره نمود.
معرفی برندهای تولید کننده مبدل صفحهای
در حال حاضر شرکت های مختلفی در سراسر دنیا در حال تولید انواع مبدل های حرارتی صفحه ای هستند که از معروف ترین برندهای این مبدل می تواند به شرکت انفوس (Danfoss) ، طاها قالب توس ، هپاکو و کائوری اشاره نمود.
اطلاعات بیشتر در خصوص: مبدل صفحه ای htm
اجزای مبدل حرارتی صفحه ای
انواع مبدل های صفحه ای دارای بخش های اصلی و مهمی هستند که هر یک باید در عملکرد خود بهترین راندمان را داشته باشند تا در نهایت میزان انتقال گرما به بهترین و بیشترین شکل ممکن صورت گیرد :
- صفحات حرارتی : این صفحات در واقع حاوی سیال هایی هستند که انتقال گرما را بر عهده دارند و تعداد و نوع آنها از اهمین بسیار بالایی برخوردار است.
- واشرها : اتصال میان صفحات مختلف حرارتی همراه با چالشی به نام آب بندی است که توسط واشرها صورت می گیرد. این واشرها باید از بهترین جنس و همراه با در نظر گرفتن آیتم هایی مانند دما و فشار باشند.
- اجزای مکانیکی : برخی از بخش ها و قطعه ها هستند که برای تامین استحکام دستگاه و حفظ کارکرد مکانیکی آن مورد استفاده قرار می گیرند. فریم ها، میله ها و پیچ ها از همین دسته می باشند.
- اجزای ورود و خروج سیال : نازل های مختلف در قالب یک مبدل حرارتی، امکان هدایت سیال در مسیر خاصی را بر عهده دارند و نقش بسیار مهمی در روند عملکرد آن ایفا می کنند.
قیمت مبدل حرارتی صفحه ای از جمله اصلی ترین چالش ها برای خرید این دستگاه خصوصا برای صنایع بزرگ است. گاه مدیران بدون آگاهی کافی از میزان تاثیرگذاری این سیستم ها بر روی هزینه های نهایی تولید و کار، از انتخاب آنها اجتناب می کنند. سماسازان آمادگی دارد تا به صورت کامل در تشریح اثرگذاری آنها اقدام کند و مدیران را برای انتخاب این سیستم های قدرتمند و موثر توجیح نماید. مبدل صفحه ای حرارتی بدون شک یکی از بهترین تصمیم های کارفرمایان برای بهبود روند کار در کارخانجات و صنایع کوچک و بزرگ خواهد بود.