مبدل حرارتی صفحه ای
مبدل صفحه ای (Plate Heat Exchanger) وسیله ای برای انتقال حرارت بین دو سیال ( مایع یا گاز) که در صفحات مجاور یکدیگرند، می باشد. این انتقال حرارت از طریق صفحات نازک فلزی که در کنار یکدیگر چیده شده اند، انجام می شود. معمولا جریان های آب گرم و سرد در صفحات به صورت یک در میان و خلاف جهت یکدیگرند به طوری که بیشترین اختلاف دمای موثر و راندمان بالا حاصل شود. استفاده از مبدل های صفحه ای در سیستم های تهویه مطبوع، صنایع غذایی و آشامیدنی، سیستم های گرمایشی موتورخانه ها و صنایع دریایی رایج می باشد.
مزایای استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای
- راندمان حرارتی بالا و صرفه جویی در مصرف انرژی
- فشردگی مبدل ها و صرفه جویی در فضا
- انعطاف پذیری و قابلیت توسعه صفحات مبدل های صفحه ای واشر دار
- کاهش رسوب گذاری درون سیستم به دلیل آشفتگی در جریان سیال
- هزینه نصب و راه اندازی پایین و مقرون به صرفه بودن
- تلفات حرارتی کم به محیط خارجی
انواع مبدل های حرارتی صفحه ای
مبدل های حرارتی صفحه ای از نظر نوع ساختار به دو دسته واشر دار و جوشی تقسیم می شوند.
-
مبدل حرارتی صفحه ای واشر دار (Gasketed – GPHE)
مبدل صفحه ای واشر دار یا گسکتی، رایج ترین نوع مبدل صفحه ای است که صفحات مبدل حرارتی توسط گسکت های پلیمری آب بندی شده، از یکدیگر جدا شده اند و توسط یک قاب و پیچ های بلند به هم فشرده شده اند.
ویژگی های مبدل حرارتی گسکتی
- قابلیت باز شدن کامل برای تمیزکاری و سرویس
- قابلیت تغییر ظرفیت حرارتی و اضافه کردن صفحات
- محدودیت دما و فشار ( تحمل فشار دایم تا 30 بار و دما از 196- تا 200+ درجه سانتی گراد)
- فضای اشغالی کم
- کاربرد ایده آل در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز، غذایی، آشامیدنی و سیستم های HVAC
2.مبدل حرارتی صفحه ای جوشی (Brazed Plate Heat Exchanger)
در این نوع مبدل صفحه ای ، صفحات به صورت مونتاژ شده، توسط لحیم کاری به یکدیگر متصل شده اند.
ویژگی های مبدل صفحه ای جوشی
- بدون قاب و واشر و مناسب برای فضا های محدود
- مقاومت در برابر دما و فشار نسبتا خوب
- غیر قابل باز شدن و یکپارچه
- کاربرد در سیستم های تهویه مطبوع، گرمایش از کف، خنک کاری روغن های صنعتی
3.مبدل حرارتی نیمه جوشی (Semi Welded Plate H.E)
مبدل های حرارتی نیمه جوشی ترکیبی از مبدل حرارتی واشر دار و مبدل های تمام جوش می باشند، به طوری که نیمی از صفحات جفت شده، به طور جوشی به یکدیگر متصل شده اند و نیم دیگر، توسط واشر به هم وصل شده اند. کاربرد این مبدل ها بیشتر در اواپراتورها و کندانسور ها است. این نوع مبدل ها برای کاربردهای با فشار بالا که نمی توان از مبدل های صفحه ای واشر دار استفاده کرد، بهینه سازی شده اند.
اجزا مبدل های حرارتی صفحه ای
- صفحات حرارتی : این صفحات در واقع حاوی سیال هایی هستند که انتقال گرما را بر عهده دارند و تعداد و نوع آنها از اهمیت 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.
اجزا اصلی مبدل حرارتی واشردار
- صفحات حرارتی نازک فلزی که سیال از بین آن ها جریان می یابد
- واشر یا گسکت برای آب بندی صفحات و جلوگیری از مخلوط شدن سیال ها
- قاب (FRAME) که صفحات حرارتی درون آن قرار می گیرند
- پیچ های بلند برای فشره کردن و ثابت نگه داشتن صفحات
- پورت های اتصال برای ورود و خروج سیال به داخل مبدل حرارتی
اجزا اصلی مبدل حرارتی صفحه ای جوشی
- صفحات حرارتی (Plates) که معمولا از جنس استنلس استیل می باشد
- فیلم جوش (Brazing material) برای جوش دادن صفحات حرارتی به یکدیگر
- صفحه های انتهایی که معمولا ضخیم تر از دیگر صفحات است
- پورت های ورودی و خروجی
مبدل های صفحه از صفحات فلزی نازک و موج دار که به صورت متناوب کنار یکدیگر چیده شده اند تشکیل شده است. دو سیال با اختلاف دمای معنی دار در صفحات مجاور یکدیگر به صورت یک در میان جریان دارند. حرارت از سیال گرم تر به سیال سرد تر منتقل می شود. طرح موج دار صفحات، علاوه بر افزایش استحکام، به ایجاد آشفتگی در جریان و افزایش انتقال حرارتی نیز کمک می کند.
رسوب زدایی و اسیدشویی مبدل های صفحه ای
رسوب زدایی فرایند حذف رسوبات و آلودگی های انباشته شده روی صفحات مبدل است تا بازدهی حرارتی و هیدرولیکی اولیه بازیابی شود.
علائم و نشانه های نیاز به رسوب زدایی در مبدل های صفحه ای
- افت حرارتی و اختلاف دمای خروجی های مبدل از مقدار استاندارد
- افزایش افت فشار بین ورودی و خروجی هر سیال
- افزایش مصرف انرژی برای دستیابی به دمای خروجی مطلوب
- نشتی قابل مشاهده در مبدل های صفحه ای واشردار
- افزایش سر و صدا و لرزش در سیستم
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.
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
نکات مهم خرید مبدل حرارتی صفحه ای
برای خرید مبدل حرارتی باید به نوع کاربری و دبی و دمای سیال ورودی و خروجی برای تعیین ظرفیت و نوع مبدل های حرارتی توجه شود. برای کاربرد های خانگی که نیاز به باز شدن مبدل صفحه ای نیست و سیستم بسته است، مبدل صفحه ای جوشی مناسب است و برای سیستم های صنعتی که سیالات رسوب گذار در مدار جریان دارند، برای باز کردن مبدل و تمیزکاری، به مبدل حرارتی واشر دار نیاز است.