ارزیابی مبدل حرارتی صفحه ای

منظور از ارزیابی مبدل حرارتی صفحه ای ، محاسبه بار حرارتی آن مبدل حرارتی صفحه ای یا محاسبه دمای خروجی هر جریان و نیز محاسبه افت فشار هر یک از جریان هاست.

از زمان آغاز استفاده تجاری از مبدل حرارتی صفحه ای معمولی در دهه 1920 (بیشتر در صنایع لبنی) روند رشد این مبدل و مدل های مختلف آن آغاز شد هر چند شماری از اصلاحات صورت گرفته در این مدل ها در پرتوی استراتژیهای جدید برای ساخت تجهیزات جمع و جورتر صورت گرفته است .

این روند تکاملی یا به صورت تغییر ساختار این مبدل و یا به صورت تغییر در الگو های شیار صفحات بوده است.در تغییرات ساختاری که طی چند  دهه اخیر صورت گرفته اند  مبدل های دو جداره دارای شکاف عریض ،‌کاملا جوشکاری شده ، تا نیمه جوشکاری شده و لحیم کاری شده ساخته شده اند که در شماری از آنها واشر بندی نیز حذف شده اند .
در ادامه مقاله از سایت بامین تهویه به ارزیابی مبدل حرارتی صفحه ای و انواع مبدل حرارتی صفحه ای خواهیم پرداخت. همراه ما باشید.

مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده (BPHE)

مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده (BPHE) از مجموعه ای از صفحات فولاد زنگ نزن نازک و شیار دار ساخته شده اند که با استفاده از مس (به عنوان ماده لحیم کاری سخت) به هم لحیم شده اند تا یک واحد مستقل ایجاد شود . استفاده از لحیم کاری سخت برای پیوند این صفحات سبب رفع نیاز به قاب یا واشر می شود و در نتیجه مبدل حاصل یک مبدل جمع و جور و کوچک خواهد شد.
همچنین در این مبدل به جای مس که استفاده از آن سبب ایجاد مشکلات سازگاری آنها با سیال فرایند (مثلا با آمونیاک) می شود، از نیکل یا دیگر فلزات لحیم کاری سخت استفاده می شود.
چون این صفحات به هم لحیم شده اند و فاقد واشر یا قاب هستند در نتیجه مبدل های حرارتی لحیم شده (BHE) قادرند فشار و دمای بیشتری را نسبت به مبدل های حرارتی صفحه  و قاب معمولی تحمل کنند . مثلا در وضعیت هایی که فشار تا 30bar و دما تا 400c است از مبدل های BHE استفاده می کنیم .
مبدل های حرارتی لحیم شده وزن بسیار کمی دارند چون از قاب استفاده نمی کنند .اما طول این مبدل معمولا به خاطر محدودیت های اندازه کوره لحیم کاری سخت کمتر از 1 متر است زیرا ظرفیت کوره محدود به یک واحد BPHE است.از این مبدل ها در سرمایش و گرمایش (محسوس یا با تغییر فاز) در صنایع فرایندی ، تبخیر و تقطیر در سیستم های تبرید و تاسیسات دیگر استفاد ه می شود.

مبدل حرارتی گسکتی

مبدل حرارتی گسکتی از صفحات شیاردار که بوسیله واشر های مخصوص آب بندی شده اند و توسط دو نگهدارنده و پیچ و مهره به یکدیگر متصل شده اند تشکیل میشود.
فشاو دما در این مبدل حرارتی بدلیل عدم استفاده از جوش و لحیم در حد پایین تر سایر مبدل هاست.
در مبدل حرارتی گسکتی عمل سرویس و اسیدشویی به راحتی با باز کردن صفحات انجام میشود. و در صورت نیاز میتوان با کم و زیاد کردن صفحات ظرفت مبدل حرارتی را تغییر داد.
از مبدل حرارتی گسکتی برای صنایع لبنی ، فشار شکن ها در زون بندی طبقات و صنایع غذایی و ... استفاده میشود.

مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوش شده

با جوشکاری مبدل های حرارتی به صورت دوبل ، جهت ساخت صفحات موسوم به صفحات دوقلو ،‌یک مبدل حرارتی صفحه ای نیمه جوش شده ایجاد می شود که این صفحات دوقلو در یک واحد قاب و صفحه قرار می گیرند و تنها در کانالهای صفحه واشربندی انجام می شود که جریان سیال فرعی را هدایت می کنند.این طرح به ویژه برای هدایت و کنترل سیالات نسبتا خورنده مفید است که در کانال های صفحه دوقلو جوش شده جریان می یابد. واشر هایی که با این مایعات در تماس هستند ، از نوع واشر های دارای سوراخ دایره ای هستند که میان جفت ورق جوش شده قرار می گیرند و معمولا از جنس الاستومر(یک جنس جهنده یا کشدار که مانند لاستیک مصنوعی در حرارت و تحت تنش های کم ارتجاع پذیر بوده و تا حداقل دو برابر خود کشدار است که پس از حدف فشار بلافاصله به حالت اولیه خود باز می گردد)بسیار مقاوم یا غیرالاستومر هستند .کانال های حاوی سیالات گرم کننده یا سرد کننده ثانویه غیر خورنده با استفاده از واشر های الاستومری معمولی آب بندی می شوند.
مبدل های حرارتی صفحه ای نیم جوش شده می تواند در سمت صفحه دو قلوی جوش شده در برابر تا 30bar فشار مقاومت کنند.با وجود این ،‌این قاب ها هنوز باید واحد یا پک صفحه را نگهدارند.این مبدل که توان  کار در فشار نسبتا بالاتر را داراست ،‌می تواند در سیستم های تهویه و تبخیر و چگالش در تبرید نیز مورد استفاده قرار گیرند.

در مقاله کاربرد مبدل حرارتی در سیستم های تهویه و تبرید به بررسی مزایای سیستم های خنک کننده با استفاده از مبدل حرارتی به تفصیل پرداخته ایم.

مبدل های حرارتی صفحه ای کاملا جوش شده

مبدل های حرارتی صفحه ای کاملا جوش شده که در شکل نمایش داده شده است از نوع مبدل های بدون واشر است که در آن از یک واحد از صفحات کاملا جوش شده میان دو صفحه انتهایی استفاده می شود که در روی یک قاب معمولی پیچ شده اند.
با اتصال صفحات از محل لبه هایشان و حذف واشر ها انسجام سازه ای مجموعه صفحات به شدت تقویت می شود و به همین دلیل حدود فشار و دمای کاری مبدل های حرارتی صفحه ای واشر بندی شده نیز بیشتر می شود.
جوش های لیزری در امتداد لبه ها و روی صفحه ها زده می شوند و این به مجموعه صفحات امکان می دهد که با تغییر فشار و دما در امتداد طول خود منبسط و منقبض شوند و از این رو مجموعه صفحات در برابر نشتی بسیار مقاوم خواهند شد.
بنابر این ، این طرح برای کارهایی مناسب است که در آن انتقال حرارت یا عمل آوری حرارتی با تغییرات سریع در  فشار و دما همراه است.اما مبدل های حرارتی کاملاجوش شده بر خلاف انواع واشر بندی شده و نیم جوش شده خود ،‌انعطاف در کاهش و افزایش مساحت سطح خود با اضافه  یا کم کردن صفحات جهت جوابگویی به تغییر شرایط بار حرارتی را ندارد . 
همچنین این مبدل ها نمی توانند به راحتی با روش های مکانیکی تمیز شوند و تنها باید از روش های شیمیایی برای تمیز کردن این مبدل ها استفاده کرد.
مبدل های حرارتی صفحه ای کاملا جوش شده برای فرایند های حرارتی به شمار می روند که ضوابط کاری آنها بسیار جدی است و غالبا کار کنترل و هدایت سیالات بسیار خورنده را انجام می دهند :این مبدل ها می توانند در برابر دماهای تا 350 دجه سانتی گراد و فشار های تا 40bar مقاومت کنند این مبدل ها در مافوق داغ زدایی سیستم های بازیافت مبدل های تبریدی و گرمکن های مواد شیمیایی آلی مانند حلال ها ،‌روغن های گیاهی ،بخار و راکتور های دوره ای استفاده می شوند.

در مقاله نصب مبدل حرارتی صفحه ای به تفصیل درمورد شرایط نصب و نکات نصب مبدل توضیح داده ایم.

مبدل حرارتی صفحه ای با شکاف عریض

مبدل های حرارتی صفحه ای دارای مجموعه صفحاتی با شکاف عریض کانال های بزرگ تر با سطح جریان آزاد را برای کنترل سیالات حاوی ذرات درشت یا الیاف و سیالات با لزجت بالا فراهم می کنند که معمولا در مبدل های معمولی سبب بسته شدن این کانال ها می شوند چون قادر نیستند این سیالات را به خوبی هدایت کنند ولی با این وجود شماری از مشخصات کارایی حرارتی –هیدرولیکی آنها بهتر است.
شیار های سطح صفحات و واشر ها طوری طراحی می شوند که مقطع جریان در کانال های آن صفحات دارای حداکثر شکاف یا درز 16 میلی متر است.
با وجود این شیار های صفحات هنوز سطح موثر بهتری دارند و جریان های گردابی ایجاد می کنند که روی ضرایب انتقال حرارتی بالا اثر گذار است.
اما درز یا شکاف جریان پهن تر سبب کاهش افت فشار می شود.از مبدل حرارتی صفحه ای با شکاف عریض در کارخانه های شکر ، سرد کردن و رنگ زدایی از خمیر کاغذ و کاغذ در کارخانه های کاغذ و بهداشتی کردن محصولات غذایی فیبری استفاده می شود.

مبدل های حرارتی صفحه ای دو جداره

مبدل های حرارتی صفحه ای دو جداره برای کار با یک سیال واکنشی طراحی شده اند و یا وقتی استفاده می شوند که لازم است از آلودگی دو محصول در میان دو جریان سیال جلوگیری شود.
صفحات دوبل که با واشرهای معمولی  آب بندی می شوند  جایگزین تک صفحاتی می شوند که معمولا دو سیال را از هم جدا می کنند . در صورت واکنش سیال و خورده شدن سطح صفحات دو جداره نشتی در مسیر های میان دو صفحه هدایت می شود و این سبب حداقل شدن احتمال آلودگی میان  سیالی می شودونشتی نیز به راحتی ازخارج  مبدل قابل مشاهده است. این نوع مبدل بیشتر در گرم کردن و سرد کردن آب آشامیدنی ،‌سیالات دارویی ، روغن روانکاوی و روغن مبدل استفاده می شود.

مبدل حرارتی صفحه ای گرافیت دیابون

مبدل حرارتی صفحه ای گرافیت دیابون از صفحات گرافیکی استفاده می کندکه برای عمل آوری حرارتی سیالاتی استفاده می شوند که معمولا برای صفحات ساخته شده از فلزات نادر وآلیاژها بسیار خورنده است.
Diabon  F100   یا گرافیت  NS1 یک ماده کامپوزیت است که از گرافیت و فلوروپلاستیک ساخته شده است.
Frouroplastics  ماده ای است از خانواد ه ترموپلاستیک ها که خاصیت  بی اثری شیمیایی دارد و در دماهای بالا و پایین پایداری دارد ، خواص رسانی الکتریکی آن عالی است و از ضریب اصطحکاک کمی برخوردار می باشد.
این ماده به شکل صفحات شیار دار در می آید و صفحات شکل داده شده در میان واشر های مقاوم به خوردگی تخت و نازک نصب می شوند .
صفحات گرافیتی علاوه بر اینکه در برابر خورندگی مقاوت می کنند قادرند در دماهای بالا نیز مقاومت کنند و در وضعیت پر فشار و انبساط حرارتی کم خواص انتقال حرارت بسیار خوبی از خودشان نشان می دهند.
این مبدل ها بیشتر در گرم کردن حمام ها اسید شویی ، روکش کاری فلزات ، تولید اسید هیدرولیک و بازیافت حرارت تلف شده گاز سوخته استفاده می شوند.

مبدل حرارتی صفحه ای مینکس

طرح این مبدل کوچک شده مبدل حرارتی صفحه و قاب معمولی است . قاب های انتهایی این مبدل و میله های حامل یا هادی حذف شده اند و پیچ ها نیز دور صفحات انتقال حرارت قرار گرفته اند.این ترکیب امکان ایجاد یک طرح جمع و جور و انعطاف پذیر از مبدل حرارتی صفحه ای با قابلیت تمیز کاری دستی و با قابلیت کاهش یا افزایش صفحات برای جوابگویی به شرایط را دارند.اما چون برای نگهداشتن مجموعه صفحات واشر بندی شده تنها از پیچ استفاده می شود مبدل حرارتی صفحه ای Minex کوچک و جمع و جور معمولا در مواردی از انتفال حرارت به کار می روند که در آن مقدار انتقال حرارت مورد نیاز نیز بسیار کوچک است.این نوع مبدل کاربرد عمومی دارد و در مواردی که بار حرارت ثابت است (مثلا در گرم کردن آب بهداشتی)استفاده می شودو جایگزین مناسبی برای مبدل های بزرگ است.
در بازار انواع مبدل ها حرارتی صفجه ای و نمونه های اصلاح شده آن وجود دارند و نمونه های ذکر شده نمونه های بسیار مشهور آن هستند.

مشاوره و فروش انواع مبدل حرارتی در بامین تهویه

مشاورین شرکت بامین تهویه امکان ارائه مشاروه جهت انتخاب و خرید انواع مبدل حرارتی را به مشتریان محترم دارا میباشد.
فروشگاه اینترنتی بامین تهویه تمامی اطلاعات فنی و تصاویر دستگاه های مبدل حرارتی را با نازل ترین قیمت ها جهت مقایسه دستگاهها و خرید آسان، خارج از محدوده زمانی و مکانی و به آسان ترین روش ممکن را در اختیار مشتریان محترم قرار داده است.

بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات