مبدل Plate Heat Exchanger آلپ

نقد و بررسی : مبدل Plate Heat Exchanger آلپ

امروزه با پیشرفت تکنولوژی ابعاد و اندازه تجهیزات حرارتی و برودتی هر روز کوچک و کوچکتر شده و راندمان حرارتی آنها نیز روز به روز بالاتر می رود و به تبع آن سیستم و ساختار مبدل های حرارتی نیز دگرگون گشته است.

مبدل های حرارتی صفحه ای جدیدترین نسل های مبدل های حرارتی عصر حاضر بوده و در صنایع مختلف از قبیل صنایع غذایی،  صنایع داروسازی، شیشه سازی، کاغذسازی، صنایع پتروشیمی، تهویه مطبوع و بخصوص در سیستم های حرارت مرکزی به جای منابع دوجداره و منابع کویلدار جهت تهیه آبگرم مصرفی مورد استفاده قرار می گیرند.

وقتی دو جسم با دماهای متفاوت در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند، بین آن ها پدیده ای به نام انتقال حرارت صورت می گیرد که بر اساس این پدیده گرما از جسم با دمای بیشتر به جسم با دمای کمتر منتقل می شود. مبدل های صفحه ای نسل نسبتا جدیدی از مبدل های حرارتی هستند که در آن سیال‌های گرم و سرد بین صفحات شیار دار جریان دارند، بطوری که سطح گسترده‌ای برای انتقال‌ حرارت بوجود می‌آید.

مبدل حرارتی صفحه ­ای، نوعی از مبدل حرارتی است که عموما از تعداد زیادی صفحات چیندار از جنس فولاد ضد زنگ تشکیل شده است. این صفحات توسط واشرهای پلیمری از هم جدا گشته اند و درون یک قاب فولادی قرار گرفته اند.

اجزای اصلی تشکیل دهنده­­­ مبدل حرارتی صفحه ای شامل قاب، صفحات و واشرها می باشد. صفحات که سطح تبادل حرارت را تشکیل می دهند، توسط پیچ و مهره بین دو صفحه­ ی فولادی محکم شده اند. ساختار این مبدل های حرارتی به گونه ای است که امکان باز کردن صفحات برای بازرسی و تمیز کردن آنها را فراهم آورد. هر صفحه دارای یک واشر است که وظیفه­ ی آن آب بندی صفحه و تامین شبکه انتقال سیال در مجموعه ­­ی صفحات است.

علاوه بر این نوع مبدل حرارتی صفحه ­ای که به آن صفحه­ ای قابدار می گویند، دو نوع دیگر نیز وجود دارند که شامل مبدل­ های صفحه­ ای لحیم ­کاری شده و مبدل­ های صفحه ای جوشکاری شده می باشد. در مبدل صفحه ای لحیم کاری شده که از لحیم ­کاری برای اتصال صفحات به هم به جای واشر استفاده شود، مبدل می تواند در فشار های ۳۰ بار نیز کار کند، در حالی که مبدل های حرارتی واشردار نهایتا فشار ۲۵ بار را می توانند تحمل کنند. در صورت استفاده از جوشکاری برای اتصال صفحات در مبدل حرارتی جوشکاری شده، این فشار تا حدود ۶۰ بار ارتقا می یابد.

در حالت واشر دار، محدوده دمایی کارکرد بین ۳۵- تا ۲۲۰ درجه­ ی سانتی­گراد قرار دارد و برای حالت لحیم­ شده محدوده ­ی آن بین ۱۹۵- تا ۲۰۰ درجه­ ی سانتی­گراد است. در حالت جوشکاری شده، محدوده­ ی دما توسط ماده­ ی به کار رفته تعیین می شود.

مبدل حرارتی صفحه ای چگونه عمل می کند

در مبدل حرارتی صفحه ای سیال گرم و سرد در جهات خلاف هم وارد شبکه­­ ی مجاری مبدل می­ شوند. صفحات سیال سرد و گرم به صورت یک در میان کنار هم قرار گرفته ­اند تا تبادل حرارت بین دو سیال صورت بگیرد. در دو صفحه­ ی مجاور هم، جریان سیال سرد و گرم در جهات مخالف از کنار یکدیگر عبور می کنند.

نمایش جریان سرد و گرم در صفحات مبدل حرارتی صفحه ای

باریک بودن مجاری در مبدل حرارتی صفحه ای باعث می شود عمده­ ی حجم سیال با صفحات تماس داشته باشد. صفحات مبدل حرارتی چین دار هستند که باعث افزایش آشفتگی جریان و در نتیجه افزایش انتقال حرارت بین صفحات می شود.مبدل حرارتی صفحه ای در مقایسه با سایر مبدل های حرارتی مزایا و محاسن متعددی دارد از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:

نرخ تبادل بالای حرارتی مبدل های صفحه ای: به سبب آشفتگی بالای جریان سیال در مبدل حرارتی صفحه ­ای، تبادل حرارت با بازدهی بیشتری انجام می گردد. ضرایب انتقال حرارت در مبدل های حرارتی صفحه ای حدود ۳ تا ۶ برابر مبدل های لوله­ ای می باشد.

رسیدن به اختلاف دماهای پایین توسط مبدل حرارتی صفحه ای: مبدل حرارتی صفحه ای این قابلیت را دارد که اختلاف دمای بین ورودی یک سیال و خروجی سیال دیگر را به کمتر از ۱ درجه سانتیگراد برساند. این ویژگی به طور خاص در کاربردهایی بهبود و بازیابی حرارتی قابل توجه می باشد.

نیاز به فضای کمتر برای جانمایی مبدل:به سبب داشتن بازدهی انتقال حرارت بالا، مبدل­ حرارتی صفحه ای نیاز به فضای کمتری دارد و حدود ۲۰ تا ۵۰ درصد نسبت به مبدل­ های پوسته و لوله ­ای فضای کمتری را اشغال می کنند. در نتیجه در مواردی که محدودیت فضا وجود دارد گزینه ی مناسبی محسوب می شود.

سبک­تر بودن مبدل های حرارتی صفحه ای: این مبدل­ ها در مجموع نسبت به انواع دیگر سبک­تر هستند. به دلیل اینکه فاصله­ ی بین صفحات کم است، مقدار کمتری از سیال عامل در این مبدل­ ها به کار می رود. همچنین با توجه به داشتن سطح کوچک­تر، وزن کمتری دارند.

رسوب گیری اندک در مبدل های حرارتی صفحه ای: به دلیل آشفتگی بالای جریان، رسوبات کمتری در مجاری باقی می ماند در نتیجه این مبدل ها نیاز کمتری به باز شدن و تمیز شدن دارند.

سادگی بازرسی در مبدل حرارتی صفحه ای: با توجه به نحوه طراحی مبدل حرارتی صفحه ای، باز کردن آن برای تمیز کردن یا بازبینی آن­ها به سادگی انجام می پذیرد.

عدم ترکیب سیالات در این مبدل های حرارتی: از آنجایی که هر سیال به طور جداگانه واشر بندی می شود و فضای بین واشرها به اتمسفر راه دارد، اختلاط بین دو سیال به وجود نمی آید.

انعطاف پذیری در افزایش و کاهش ظرفیت: یکی از ویژگی های برجسته ی مبدل حرارتی صفحه ای این است که به سادگی می توان با افزایش تعداد صفحات یا کاهش آن، به نرخ تبادل حرارت مطلوب دست یافت. این قابلیت به ویژه در مواردی که مقدار دقیق بار حرارتی در دست نیست کارایی دارد و می تواند باعث صرفه جویی در زمان و هزینه گردد.

تبادل حرارت همزمان بین چند نوع سیال مختلف در یک مبدل حرارتی: یکی از ویژگی­ های منحصر به فرد مبدل های حرارتی صفحه ای، امکان استفاده از صفحات و اتصالات برای سیالات دیگر است تا به ازای یک منبع سرمایش یا گرمایش، چندین سیال تبادل حرارت داشته باشند.

امکان بکارگیری مبدل حرارتی صفحه ای در تبادل حرارت بین سیالات با لزجت بالا: از آنجا که در این مبدل­ های حرارتی سیال دارای آشفتگی جریان بالا در سرعت­ های پایین می ­باشد، در مواردی که سیال مورد نظر دارای لزجت بالا باشد کاربرد دارد. فرآیند کنترل در مبدل حرارتی صفحه ای سریع تر انجام می شود. با توجه به اینکه فاصله­ ی کمی بین صفحات وجود دارد و مقدار سیال به کار رفته در مبدل کمتر است، سریع­تر نسبت به تغییرات شرایط کارکرد پاسخ می دهد و در نتیجه کنترل آن راحت­تر و سریع­تر انجام پذیر است.

هزینه تعمیرات و نگهداری کمتر در مبدل های حرارتی صفحه ای: به سبب داشتن بازدهی بالای حرارتی، دبی های جریان در این مبدل ها کمتر بوده و به سبب اشغال فضای کمتر، هزینه­ های نگهداری کمتری دارند.

بازدیدها: ۸۹