مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟
مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟
یک مبدل صفحهای از یک سری صفحات موازی تشکیل شده است. این صفحات روی هم قرار گرفته و یک کانال برای جریان سیالات ایجاد میکنند. نازلهای ورودی و خروجی در گوشههای صفحات، توسط کانالهای متناوب به سیالات سرد و گرم اجازه داده تا از یک طرف با سیال داغ و در طرف دیگر با سیال سرد در تماس باشند. اندازه یک صفحه میتواند از چند سانتیمتر مربع ( 10 در 20 سانتی متر) تا 2 یا 3 مترمربع ( 200 در 300 سانتی متر ) متغیر باشد. تعداد صفحات در یک مبدل منفرد از 10 تا چند صد عدد متغیر است؛ بنابراین گاهی وسعت مناطق تبادل سطحی تا هزاران مترمربع میرسد.
مخترع مبدل صفحه ای ریچارد سلیگمن می باشد. این اختراع، تحول عظیمی در سیستمهای انتقال حرارت غیرمستقیم در گرمایش و خنکسازی سیالات به وجود آورد. به طور کلی هدف تولید مبدل حرارتی صفحهای، انتقال انرژی حرارتی بین دو سیال است، بهگونهای که سیالات با هم مخلوط نشوند. به عنوان مثال، در خط تولید کارخانهها، برای خنککردن روغن توسط آب، بدون مخلوطشدن آب و روغن، مبدلهای حرارتی صفحهای بهترین کارایی را دارند.
هدف از ساخت مبدل حرارتی صفحه ای چیست ؟
هدف هر مبدل حرارتی، به عبارت ساده، سردتر کردن سیال گرم و یا گرم تر کردن سیال سرد، به ویژه بدون مخلوط کردن آن ها می باشد. ممکن است خسته کننده به نظر برسد، اما هرکسی که ترمودینامیک را به خاطر می آورد، می داند که با گرما، انرژی می آید و انرژی یک کالای مهندسی است. با استفاده از مفاهیم خاصی مانند رسانایی، آنتروپی و مکانیک سیالات، این دستگاه ها می توانند گرما را از یک جریان به جریان دیگر منتقل کنند و می توانند به عنوان کندانسور، تبخیرکننده و موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرند. مبدل حرارتی صفحه ای تنها یکی از روش های انتقال حرارت بین دو سیال است و به ویژه برای انتقال حرارت بین دو مایع مفید است.
طرز کار مبدلهای حرارتی صفحهای چیست ؟
مبدلهای حرارتی صفحهای، شامل یک سری صفحات موازی هستند که روی هم قرار گرفتهاند تا تعدادی کانال برای جریان سیالات بین آنها تشکیل شود. در واقع شیارهای راهراه روی صفحات، با ایجاد فاصلهای بین 1 تا 5 میلیمتر، سیال را در مسیری پر پیچوخم به جلو میرانند. طرز کار مبدل حرارتی صفحهای بدین صورت است که دو سیال سرد و گرم در خلاف جهت هم از نازلهایی به درون مبدل وارد می شوند. و پس از تبادل حرارتی در بین صفحات متقارن پشتسرهم، از سوراخهای گوشه مبدل خارج میشوند.
به طور کلی، صفحات مبدل را برای افزایش آشفتگی جریان سیال، سطح تبادل حرارتی، نرخ تعمیر مبدل حرارتی و بهبود صلبیت مکانیکی مبدل، بهصورت موجدار طراحی میکنند. در این حالت، میزان انتقال حرارت بیشتر می شود و راندمان نیز افزایش می یابد. همچنین این صفحات را از جنس فولاد ضدزنگ، تیتانیوم و آلومینیوم میسازند تا علاوه بر رسانایی بالا در مقابل خوردگی و زنگزدگی مقاوم باشند.
اجزای مبدل صفحه ای
انواع مبدل حرارتی صفحهای
به طور کلی با توجه به ساختار، نوع چینش صفحات، ابعاد مبدل، کارایی و عملکرد آن و در نهایت طریقه نصب مبدل حرارتی صفحهای، این تجهیزات در گروههای مختلفی تقسیم بندی میشوند که در ادامه معرفی میکنیم.
مبدلهای حرارتی صفحهای واشردار چیست؟
از مهمترین اجزای مبدل حرارتی صفحهای، واشرهای پلیمری هستند که در بین صفحات قرار می گیرند و از نشتی سیالات جلوگیری میکنند. از طرفی این صفحات در میان دو قاب فولادی قرار می گیرند و توسط پیچومهره سفت میشوند. به همین دلیل به آنها مبدلهای حرارتی صفحهای قابدار نیز میگویند. قسمت حلقوی واشر از ورود سیال به صفحه جلوگیری کرده. و آن را به دهانه بعدی میفرستد؛ بخش دیگر واشر نیز سیال را به داخل صفحه هدایت میکند.
این مبدلهای حرارتی تا فشار ۲۵ بار را تحمل کرده و در محدوده دمایی بین ۳۵ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد برای صنایع مختلفی همچون مواد غذایی، HVAC و داروسازی مناسب می باشند. همچنین به دلیل اینکه صفحات بهراحتی برای تعویض و تمیزکردن از هم جدا میشوند، هزینههای تعمیر و نگهداری این نوع مبدلها کاهش مییابد.
مبدلهای حرارتی صفحهای لحیمکاری شده چیست؟
در این مدل از انواع مبدل حرارتی صفحهای، برای آببندی صفحات از لحیمکاری بهجای واشر استفاده میشود. مهمترین مزایای این نوع مبدل، مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی به دلیل ترکیب فولاد ضدزنگ و لحیمکاری مس و در نهایت کاهش احتمال نشتی است. البته در این روش، امکان تعمیر و تمیزکاری صفحات وجود ندارد. از این مبدل ها ، در دمای بالای ۲۰۰ درجه سانتیگراد و فشار ۳۰ بار برای کاربردهای تبرید و صنعتی استفاده میکنند.
مبدلهای حرارتی صفحهای جوشی چیست؟
صفحات این نوع مبدلهای حرارتی با فاصله 5 میلیمتر توسط روش جوشکاری به هم متصل شدهاند. به همین دلیل جابهجایی، تعویض و تمیزکردن صفحات فلزی امکانپذیر نبوده و هزینههای نگهداری و تعمیر مبدل حرارتی صفحهای جوشی بسیار گران خواهد شد. البته استفاده از جوشکاری باعث شده که مبدل فشار تا ۶۰ بار و دمای تا ۳۵۰ درجه را تحمل کند.
از مزایای این مبدلهای حرارتی میتوان به دوام بالای آنها برای انتقال سیالات خورنده یا سیالاتی که به دمای بالا میرسند، اشاره کرد. به همین دلیل از این تجهیزات عمدتاً در سیستمهای تبرید صنایع نفت، گاز و شیمیایی استفاده میکنند.
مبدلهای حرارتی صفحهای نیمه جوشی
این نوع مبدلهای حرارتی صفحهای، ترکیبی از صفحات جوشی و واشردار هستند. در این مدل، ترکیب دوتایی از صفحات به هم جوش داده شده و سپس به صفحات دیگر واشر میشوند. بهگونهای که یکی از گذرگاههای سیال جوشکاری بوده و دیگری واشر میشود.
مزیت مهم مبدلهای صفحهای نیمه جوشی در این بوده که سیالات با دمای بالا و خوردگی زیاد را از طرف صفحات جوش داده شده عبور میدهند، در حالی که از سمت دیگر، سیال معمولیتر گذر میکند. در نهایت میتوان گفت روش تعویض و شستشوی صفحات و همچنین تعمیر مبدل حرارتی صفحهای نیمه جوشی از مبدلهای جوشی بسیار آسانتر و کمهزینهتر است.
ساختار مبدل حرارتی صفحه ای
شامل پلیت ها یا صفحات استیل یا گسگیت یا واشرهای آب بند و فریم های ابتدا و انتها، پیچ و مهره، میله راهنما، میله نگه دارنده و قطعات دیگر
قطعات اصلی مبدل صفحه ای
شامل پلیت ها یا صفحات استیل یا گسگیت یا واشرهای آب بند و فریم های ابتدا و انتها، پیچ و مهره، میله راهنما، میله نگه دارنده و قطعات دیگر
دور پلیت ها، گسکت ها یا واشرها قرار میگیرند جهت آبندی و فریم ابتدا و انتها، که ابتدا و انتهای گسگت قرار میگیرند این صفحات بهم مونتاژ میکند و تشکیل مبدل حرارتی صفحه ای را می دهند.
مبدل ها در صنایع مختلف استفاده میشوند، برای استحمام، آبگرم حمام، استخر، جکوزی، ساختمان سازی برای صنایع لبنی، پاستوریزه کردن شیر، وقتی میخوایم دمای شیر را به 100 درجه برسونیم، آب داغ وارد میشود شیر هم وارد مبدل میشود، دمای آب داغ به شیر منتقل میشود شیر به یک دمای بالا میرسد میاد بیرون، آب برمیگرده به دمای بالا میرسد
صرفه جویی در مصرف انرژی و راندمان حرارتی زیاد و اشغال فضای کمتر و مزایای فراوان دیگری که در مبدل حرارتی صفحه ای وجود دارد، سبب شده که جایگزین مناسبی به جای مبدل های حرارتی سنتی محسوب شود.
ویژگیهای مهم مبدلهای حرارتی صفحهای چیست؟
به طور کلی هر نوع مبدل صفحهای با توجه به کاربرد، ویژگیهای منحصربهفردی دارد. در اینجا به برخی از مزایای مبدل حرارتی صفحهای اشاره میکنیم:
- این نوع مبدلهای حرارتی صفحهای، بهراحتی بازرسی و تمیز میشوند.
- در صورت نیاز برای بهبود قابلیتهای انتقال حرارت، میتوانید صفحات این مبدل را افزایش دهید.
- به دلیل آشفتگی زیاد در جریان سیالهای سرد و گرم و ضرایب انتقال حرارت، راندمان مبدل بسیار بالا خواهد بود.
- تعمیر مبدل حرارتی صفحهای و تعویض صفحات آن، آسانتر است.
- یک مبدل صفحهای به دلیل عملکرد بالا و فضای کم بین صفحات، سطح انتقال حرارت کمتری نیاز دارد. از این رو معمولاً 20 تا 40 درصد فضای کمتری را نسبت به سایر مبدلهای حرارتی اشغال میکند.
- تبادل حرارت به دلیل فاصله کم بین صفحات، سریعتر انجام میشود.
- به دلیل فضای کم بین صفحات و مقدار کم سیال سرد و گرم ورودی بین آنها، این مبدلها وزن سبکتری دارند.
- با توجه به آشفتگی بالای جریان سیالهای سرد و گرم، رسوب کمتر الگوی صفحات، نقاط تماس زیاد و فاصله کم بین صفحات؛ رسوبگیری کمتری اتفاق میافتد.
- ضرایب انتقال حرارت بالا باعث شده تا در برخی موارد مبدلهای با ابعاد کوچکتر نیز پاسخگو باشند؛ به همین دلیل هزینه کمتری نیاز خواهد بود.
مهمترین کاربردهای مبدل حرارتی صفحهای کداماند؟
همانطور که به آن اشاره کردیم؛ انواع مختلفی از این نوع مبدلها طراحی و تولید میشوند. در واقع طیف وسیعی از دماها و فشارهای متفاوتی توسط مبدلهای صفحهای تحمل شده و با توجه به آشفتگی جریان بسیار زیاد در بین صفحات این مبدلها، تبادل حرارت در آنها با راندمان بسیار خوبی انجام میشود. به همین دلیل در صنایع گوناگونی میتوان از این تجهیزات استفاده کرد که عبارتاند از:
- سیستمهای خنککننده در کندانسور و تبخیرکنندهها
- سیستمهای سرمایشی و گرمایشی برجهای مسکونی، مراکز تجاری و اداری
- سیستمهای انتقال حرارت موتورخانهها
- سیستمهای تبرید و چیلرها
- سیستمهای خنککننده صنایع غذایی
- سیستمهای انتقال حرارت صنایع نفت و گاز
کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای در صنعت تاسیسات ساختمان چیست؟
مبدل های حرارتی صفحه ای کاربرد فراوان در صنعت ساختمان دارد که عبارتند از:
- تولید آب گرم بهداشتی در ساختمان ها از قبیل هتلها بیمارستانها و غیره
- گرمایش آب استخر و جکوزی
- در گرمایش کف که یکی از روشهای جدید گرمایش ساختمان هاست که دارای صرفه جویی زیادی در مصرف انرژی است.
- در ذوب سریع برف در محوطه ها و رمپ ها و پارکینگ های باز
- در تهویه مطبوع (بخش گرمایش و سرمایش) ساختمان های بلند مرتبه برای زون بندی فشار
- گرمایش آب استخر و جکوزی با استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای
استفاده از مبدل صفحه ای برای تامین آب گرم مصرفی
مبدل های حرارتی صفحه ای از نوع آبگرمکن غیر مستقیم و فوری هستند که می توانند نیازهای آب گرم بهداشتی را تامین کنند. مبدلهای حرارتی صفحهای عمدتاً در دو نوع لحیم کاری شده و واشردار هستند.
نوع مبدل های حرارتی واشردار به دلیل امکان باز شدن صفحه ها دارای مزیت بیشتری هستند. یک مبدل صفحه ای دارای صفحات زیادی در مجاورت یکدیگر است. و فاصله بین این صفحات بین ۳ میلیمتر تا ۵ میلیمتر می باشد. جریان سیال گرم کننده و گرم شونده به صورت یک لایه نازک بین صفحات یک در میان حرکت میکند و آب دیگ سریع ،آب مصرفی را گرم میکند.
مزایای مبدل های حرارتی صفحه ای برای تامین آبگرم مصرفی چیست؟
- این مبدل ها در مقایسه با سیستم های گرمایش سنتی ( آبگرمکن های مخزن دار قدیمی و منابع دوجداره و منابع کویلی ) فضای بسیار کمی را اشغال می کنند.
- مبدل صفحه ای در مقایسه با سیستم های گرمایشی سنتی وزن بسیار کمتری دارند.به دلیل فاصله کم بین صفحات حجم سیال فرایندی در مبدل های صفحه ای بسیار کم است.
- صفحات مبدل های صفحه ای از نوع فولاد ضد زنگ می باشد که تغییری در رنگ آب به وجود نمی آورد . ( معمولا استیل 316 )
- روی صفحات، موج ها یا شیارهای ( شورون ) وجود دارد که سبب ایجاد جریان های گردابی یا تلاطمی میشود که با قطر هیدرولیکی کوچک سبب افزایش سطح موثر برای انتقال حرارت می شود.
- ارتعاشات ناشی از جریان، سر و صدا و خوردگی در این مبدل ها وجود ندارد.
- در مبدل صفحه ای تنها لبه صفحات در معرض هوای آزاد هستند، بنابراین نیازی به عایق کاری ندارند.
- در مبدل صفحه ای به دلیل در هم بودن جریان و عدم وجود نقاط راکد و مرده رسوب کمتر تشکیل می شود.
- تعمیر و نگهداری مبدل صفحه ای بسیار راحت است ، با باز کردن پیچ ها و جدا کردن صفحات امکان تمیز کاری صفحات وجود دارد.
- در مبدل صفحه ای به دلیل سیستم واشر بندی احتمال مخلوط شدن دو سیال گرم کننده و گرم شونده وجود ندارد.
- در مبدل صفحه ای امکان افزایش و یا کاهش سطح انتقال حرارت با افزایش و کاهش تعداد صفحات وجود دارد.
- در این سیستم آب گرم دائمی و بدون توقف با هر دمایی که مورد نیاز باشد تولید میشود و میتوان به جای تولید آب 60 درجه سانتیگراد ، آب با دمای 40 تا 50 درجه تولید کرد که سبب صرفه جویی انرژی تولید رسوب کمتر و صرفه جویی مصرف آب خواهد شد.
- قیمت مبدل های حرارتی صفحه ای نسبت به منابع سنتی بسیار پایینتر می باشد.
گرمایش آب استخر و جکوزی با استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای
یکی از کاربرد های مبدل صفحه ای در ساختمانها گرمایش آب استخر و جکوزی می باشد. میزان بار گرمایی مورد نیاز برای استخرها و جکوزی ها به زمان پیش راهاندازی سیستم مربوط میشود.
گرمایش از کف با مبدل صفحه ای
یکی دیگر از کاربرد مبدل صفحه ای استفاده از این مبدل ها در سیستم گرمایش کف است. دمای آب دیگ در سیستم آب گرم ۱۸۰ درجه فارنهایت معادل ۸۲ درجه سانتیگراد میباشد و این آب با این دما نمیتواند وارد سیستم گرمایش کف شود. دمای مناسب برای گرمایش کف در حدود ۴۰ درجه سانتیگراد تا ۵۰ درجه سانتیگراد است، بنابراین در این زمینه باید از مبدل صفحه ای استفاده کرد.
ذوب سریع برف در محوطه و رمپ ها و پارکینگ های روباز با استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای
یکی دیگر از کاربردهای مبدل صفحه ای استفاده از این مبدل ها در ذوب سریع برف در محوطه های روباز و یا حتی زمین های چمن مخصوص مسابقه فوتبال می باشد.
در این کاربری ها یک سمت مبدل صفحه ای به دیگ آب گرم متصل است. که آب با دمای ۱۸۰ درجه فارنهایت وارد مبدل صفحه ای می شود و با دمای ۱۶۰ درجه فارنهایت از مبدل صفحه ای خارج میشود و به دیگ آبگرم برمیگردد. به سمت دیگر آن آب به همراه محلول اتیلن گلیکول است. معمولاً درصد ترکیب اتیلن گلیکول و آب به دمای محیط وابسته است که به چه میزان در شب این دما به زیر صفر میرود. دمای مناسب آب برای ورود به شبکه لوله کشی ذوب سریع برف در حدود ۱۳۰ درجه فارنهایت می باشد .
کاربرد های دیگر مبدل صفحه ای چیست؟
علاوه بر گرمایش آب مصرفی، گرم کردن آب استخر ، جکوزی و غیره سیسات مکانیکی و در بخشهای مختلف گرمایش و سرمایش از مبدل های حرارتی صفحهای به طور گسترده استفاده میشود که در این قسمت به موارد مهم آن می پردازیم.
گرم کردن آب رادیاتور ها ، فن کویل ها و هواساز ها توسط بخار
در ساختمان هایی که سیستم حرارت مرکزی آنها بخار می باشد برای گرم کردن آب رادیاتور ها، فن کویل ها یا هواسازها توسط بخار باید از مبدل های صفحه ای استفاده کرد. در این نوع مبدل های حرارتی صفحه ای یک طرف بخار و طرف دیگر آب تغذیه رادیاتور، فن کویل یا هواساز می باشد. دمای آب ورودی به مبدل صفحه ای۱۶۰ درجه فارنهایت و دمای آب گرم خروجی از مبدل صفحه ای ۱۸۰درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود. معمولا بهتر است بخار در فشار پایین وارد مبدل صفحه ای شود تا گرمای نهان بیشتری در اثر میعان آزاد شود.
زون بندی ساختمانهای بلند مرتبه برای کاهش فشار وارده به تجهیزات
با توجه به اینکه فشار آب تابع ارتفاع می باشد. در ساختمانهای بلند مرتبه فشار آب در لوله ها و تجهیزات مثل رادیاتور ، فن کویل و هواساز در طبقات پایین تر از حد مجاز فراتر می رود . از این رو برای جلوگیری از افزایش فشار وارده بر لوله ها و تجهیزات باید ساختمان های بلند مرتبه را به دو یا چند زن تقسیم کرد و افزایش فشار بیش از حد جلوگیری کرد . برای این منظور باید از مبدل های حرارتی صفحه ای استفاده کرد. گفتنی است این سیستم از لحاظ فشار کاملاً تفکیک میشود و سیالهای دوطرف مبدل صفحه ای هیچ ارتباطی با هم ندارند هر طرف از مبدل صفحه ای نیاز به یک منبع انبساط جداگانه دارد.
حفاظت کندانسور چیلر ها به وسیله مبدل های حرارتی صفحه ای
سیستم لوله کشی در برج های خنک کن از نوع سیستم باز میباشد و جریان آب برای خنک شدن در مجاورت هوا قرار می گیرد . آب گرم در بالای برج خنک کن با جریان هوا تماس می یابد. بر اثر تبخیر چند درصد از آن در حدود ۱۰ تا ۱۵ درجه فارنهایت خنک می شود. این آب خنک دوباره وارد کندانسور می شود تا عملیات جذب گرما را انجام دهد. گرد و غبار های موجود در هوا با آب در برج خنک کن ترکیب و سبب ایجاد لجن و ته نشین شدن در برج خنک کننده می شود. آب وارد کندانسور می شود و سبب ایجاد رسوب در جداره داخلی آنها می شود.
با توجه به راندمان بالای مبدلهای حرارتی صفحهای و نگهداری و تمیزکاری آسان آنها سبب می شود که از این مبدل های حرارتی در حدّفاصل برج خنک کن و سایر قسمت های سیستم تهویه مطبوع از جمله کندانسورها استفاده کرد و در نتیجه کندانسور را در برابر ذرات آلوده کننده محیطی محافظت کرد.
بازیافت حرارت ناشی از گرمای کندانسور چیلر ها
همانطور که می دانیم گرمای زیادی در کندانسور چیلر ها ایجاد می شود که باید این گرما دفع شود، یکی از روش های رفع گرمای کندانسور چیلر ها استفاده از آب و برج خنک کن است. می توان از گرمای موجود در کندانسور چیلر ها برای گرم کردن و پیش گرم کردن آب بهداشتی مورد نیاز استفاده کرد برای منظور می توان از مبدل صفحه ای استفاده کرد. بدین وسیله از هدر رفتن انرژی و پرت آب زیادی که در برج های خنک کن صورت میگیرد، جلوگیری و حرارت موجود در کندانسور ها بازیافت می شود.
به سبب ضریب انتقال حرارت بالا و امکان ایجاد جریان معکوس در مبدل صفحه ای دمای نزدیکی بین سیالات گرم کننده و گرم شونده می تواند حدود یک درجه سانتیگراد برسد که درصد بازیافت حرارت را بالا می برد. این خصوصیات سبب می شود که از این مبدل ها به طور وسیعی برای بازیافت حرارت از منابع حرارتی درجه پایین بارند چیلرها و برج خنک کننده استفاده کرد .
کاربرد های مبدل های حرارتی صفحه ای در صنعت
امروزه نیاز به تبادل حرارت برای انجام فرآیندهای صنعتی باعث شده است تا مبدل های حرارتی به طور گسترده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند. مبدل حرارتی صفحه ای جدیدترین نسل مبدلهای حرارتی عصر حاضر است. تعمیر، نگهداری و تمیزکاری آسان مبدل های حرارتی صفحه ای، دامنه نفوذشان را در تمام صنایع گسترش داده از صنایع غذایی تا صنایع خودروسازی، پتروشیمی، داروسازی، شیشه سازی، کاغذ سازی، تهویه مطبوع، نفت و گاز و صنایع دیگر به خصوص در سیستم های حرارتی مرکزی به جای منابع دوجداره و منابع کویل دار از مبدل حرارتی صفحه ای جهت تهیه آبگرم مصرفی استفاده میشود که جزء مرکزی مهندسی فرآیند حرارتی می باشد همواره پایه مهندسی تأسیسات بوده است.
در حالی که امروزه از این گونه مبدل صفحه ای در صنایع به طور گسترده استفاده می شود. بخش بزرگی از افزایش کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای به دلیل اهمیت صرفه جویی در مصرف انرژی در سالهای پایانی قرن بیستم روی داد .در این قسمت به کاربردهای مختلف مبدلهای حرارتی صفحه ای در صنعت می پردازیم .
صنایع غذایی
از مبدل صفحه ای در آغاز فقط در صنایع لبنی برای پاستوریزه کردن استفاده می شد. در حالی که امروزه از این گونه مبدل صفحه ای در صنایع به طور گسترده استفاده می شود. بخش بزرگی از افزایش کاربرد مبدل های حرارتی صفحه ای به دلیل اهمیت صرفه جویی در مصرف انرژی در سالهای پایانی قرن بیستم روی داد .در این قسمت به کاربردهای مختلف مبدلهای حرارتی صفحه ای در صنعت می پردازیم .
صنایع غذایی بخش های مختلفی دارد که از جمله میتوان به فراورده های لبنی ،نوشیدنی ها و روغن های خوراکی اشاره کرد .پاستوریزه کردن مداوم شایعترین روش استفاده در مبدل های حرارتی صفحه ای می باشد. عملیات پاستوریزه کردن شیر شامل عبور از سه مبدل صفحه ای است. ابتدا شیر سرد خام در دمای حدود ۵ درجه سانتی گراد از یک مخزن وارد مبدل صفحه ای بخش میانی میشود.
در این مرحله به کمک تبادل حرارت با جریان شیر به دمای ۵۸ الی ۶۸ درجه سانتیگراد میرسد. سپس شیر گرم خام در قسمت راست مبدل صفحه ای به صورت پیوسته تا دمای حداقل ۷۲ به وسیله بخار یا آب گرم داغ خواهد شد. سپس شیر در دمای پاستوریزه شدن و تحت فشار به سمت لوله ای هدایت میشود که قرار است در آن حداقل به مدت ۱۶ ثانیه نگهداری شود .
پس از آن شیری که کاملا پاستوریزه شده به قسمت میانی جریان می یابد. و در این مرحله حرارت از آن به شیر خام ورودی منتقل می شود و در نتیجه تا دمای ۳۲ الی ۹ درجه سانتی گراد سرد خواهد شد. در نهایت به بخش سرد کننده مبدل صفحه ای که قسمت چپ است هدایت می شود و در این مرحله تا دمای 5 درجه یا کمتر به کمک آب سرد چیلر خنک و سپس برای بسته بندی آماده می شود.
صنایع فولاد
در صنایع فولاد برای خنک کردن آب و روغن از مبدل صفحه ای به طور گسترده استفاده می شود .
صنایع شیمیایی
در صنایع شیمیایی برای خنک کردن اسید ها از مبدل صفحه ای استفاده می شود .در صنایع شیمیایی برای خنک کردن اسید ها از مبدل صفحه ای استفاده می شود .
مزایا و معایب مبدل های حرارتی صفحه ای
مزایا
مبدلهای حرارتی صفحه ای به دلیل طراحی های کوچک و در عین حال همه کاره خود به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند. در زیر برخی از مزایای استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای نسبت به مبدل حرارتی پوسته و لوله همیشه محبوب وجود دارد:
مبدل های صفحه ای معمولاً ضریب انتقال حرارت بیشتری دارند، زیرا سطح تماس بیشتری بین سیالات دارند.ضریب کلی انتقال حرارت در مبدل صفحه ای از مبدل های پوسته و لوله حداقل سه برابر بیشتر است.
آنها اندازه کوچکی دارند که به فضای نگهداری کمی نیاز دارد
نگهداری، تعمیر و سرویس آنها آسان است.
معایب
واشرها در صورت فشرده شدن بیش از حد خراب می شوند و باعث نشتی در سیستم شوند. همچنین از دمای بالای سیال برای خطر آسیب رساندن به مواد واشر استفاده کرد.
مسیرهای صفحه باریک به شدت فشار جریان را کاهش می دهد و به نیروی پمپ اضافی نیاز دارد
دو سیال با اختلاف دمای زیاد در مبدل صفحه ای انرژی را به خوبی در مبدل پوسته و لوله انتقال نمی دهند.
آنها تمایل دارند گرما را به محیط اطراف پخش کنند که باعث کاهش کارایی آنها می شود
مشخصات، معیارهای انتخاب، و کاربرد مبدل حرارتی صفحه ای :
مبدل حرارتی صفحه ای در اندازه ها، شکل ها و قیمت های مختلف موجود است.
اولین پارامترهایی که باید مشخص شوند، ویژگی های پروژه هستند
نوع سیالات مورد استفاده (آب، روغن، مبرد و غیره)
دمای هر مایع ورودی
نرخ هر جریان (واحد gal/min یا L/min)
در مرحله بعد، نوع انتقال حرارت مورد نظر (گرمایش یا سرمایش یا متعادل کردن) را تعریف کنید. و جهتی را که ورودی یا خروجی ها باید در آن قرار گیرند، تعیین کنید. با دانستن این موارد، میتوان از کاتالوگ سازنده گان مبدل مناسب را لنتخاب کرد.
در مرحله بعد، بررسی قیمت مبدل با توجه به سطح و کاررایی پروژه است.
کاربردهای بالقوه زیادی برای مبدلهای حرارتی صفحه ای وجود دارد. آنها سیستم های ظریف و مدولار هستند که انتقال حرارت عالی را در کسری از اندازه برخی دیگر از طرح های سنتی ارائه می دهند. اگر فضا باید به حداقل برسد و قابلیت باید به حداکثر برسد، مبدل حرارتی صفحه ای را در نظر بگیرید.
طریقه نصب مبدل حرارتی صفحهای
پس از خرید مبدل حرارتی صفحهای نوبت به نصب آن در مکان موردنظر میرسد. به این نکته توجه داشته باشید که برای نصب این نوع مبدلهای حرارتی، باید طبق دستورالعمل اجرایی و همچنین دفترچه راهنمای تولیدکننده مبدل، بهصورت قدمبهقدم پیش بروید. به طور کلی در هر نوع مدل، مواردی همچون روش قراردادن صفحات، گشتاور مجاز، ترتیب سفت نمودن پیچها و در نهایت توالی قرارگیری اجزای مبدل حرارتی صفحهای با هم متفاوت خواهد بود.
اما به طور خلاصه باید نکات زیر را در مورد طریقه نصب مبدل حرارتی صفحهای در نظر بگیرید:
- مسیر آب گرم شونده و گرمکننده باید خلاف جهت هم باشند.
- برای نصب مبدلهای حرارتی بزرگتر از پایههای مناسب استفاده کنید.
- برای جلوگیری از ارتعاش و لرزش مبدل حرارتی، در زیر پایهها لرزهگیر قرار دهید.
- پیچها را بیش از اندازه سفت نکنید.
- مبدل را به پایه و محل نصب آن جوشکاری نکنید.
- برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار در سیستم از شیر اطمینان در مسیرهای آب گرمکننده و گرم شونده استفاده کنید.
- احتمال تجمع رسوب در مبدلهایی که بهصورت افقی نصب میشوند، بالا میرود.
قیمت مبدلهای صفحه ای
به طور کلی قیمت مبدلهای حرارتی صفحهای به عوامل مختلفی همچون تعداد صفحات، جنس صفحات، ابعاد مبدل، نوع مبدل حرارتی ( لحیمکاری شده، واشردار، جوشی و نیمه جوشی) و سایر اجزای مبدل حرارتی صفحهای بستگی دارد.
سوالات متداول :
مبدل حراراتی چیست؟
مبدل صفحه ای چیست؟
طرز کار مبدل صفحه ای چیست؟
مزایای مبدل حرارتی صفحهای چیست؟
از مهمترین مزایای این نوع مبدلهای حرارتی میتوان به راندمان بسیار بالا، فضای کم، وزن سبک، تبادل حرارتی سریع، رسوبگیری کم و تعمیر و نگهداری بسیار آسان اشاره کرد.
کاربرد مبدل صفحه ای چیست ؟
به طور کلی استفاده در سیستمهای تبرید و چیلرها، سیستمهای خنککننده در کندانسور و تبخیرکنندهها، انتقال حرارت در موتورخانهها و سیستمهای سرمایشی و گرمایشی ساختمانهای مسکونی، اداری، تجاری و کارخانهها از مهمترین کاربردهای مبدل حرارتی صفحهای به شمار میروند.
چگونه مبدلهای حرارتی صفحهای را نصب کنیم؟
طریقه نصب مبدل حرارتی صفحهای به روش تولید این مبدلها توسط کارخانه و شکل قرارگیری صفحات در کنار هم (افقی یا عمودی) بستگی دارد. در نهایت میتوانید مشخصات و نحوه نصب مبدل را از شرکت سازنده سؤال کرده یا در دفترچه راهنمای دستگاه مشاهده کنید.
