بررسی و معرفی مبدل صفحه ای

در این مقاله به معرفی و بررسی عملکرد مبدل حرارتی صفحه ای که یکی از پر بازده ترین انواع مبدل های حرارتی هستند می پردازیم. در ادامه مزایا این نوع از مبدل حرارتی را برشمرده و انواع مبدل صفحه ای را معرفی می کنیم. در پایان نیز به نکاتی در خصوص نصب و نگهداری از آن ها اشاره می کنیم.

مبدل صفحه ای چیست

مبدل جرارتی صفحه ای در تاسیسات ساختمان جهت تبادل حرارت بین دو سیال که عموما آبگرم یا بخار آب با آب سرد است بوده و به خصوص در تامین آبگرم بهداشتی در ساختمان استفاده می شوند.

این تجهیزات تبادل حرارت ، یکی از انواع مبدل های حرارتی است که از تعدادی صفحه فلزی موج دار تشکیل شده است. این صفحات در جنس های مختلف و با طرح های مخصوصی ساخته شده و در کنار یکدیگر قرار می گیرند. چیدمان آن ها یک شبکه لانه زنبوری را ایجاد می کند که مسیر حرکت سیال سرد و گرم خواهد بود. دو سیال خلاف جهت یکدیگر از نازل هایی وارد مبدل شده و پس از انتقال حرارت ، از آن خارج می شوند.
سه انتقال دهنده حرارت صفحه ای صنعتی

مبدل حرارتی صفحه ای

صفحات سیال سرد و گرم به صورت یک در میان کنار هم قرار می گیرند. این تجهیزات به طور گسترده در اواپراتور ها استفاده می شود.

چند انتقال دهنده گرمایی صفحه ای واشردار

چند نمونه مبدل صفحه ای واشردار

ساختار این مبدل به گونه ای است که دسترسی به اجزای داخلی آن بسیار آسان است. این امکان قابلیت نظافت ، تعمیر و نگهداری آسان مبدل را فراهم آورده است. چین دار بودن صفحات باعث افزایش آشفتگی جریان سیال می شود. به همین دلیل میزان انتقال حرارت افزایش یافته و بازده گرمایی مبدل بالا می رود.

اجزای انتقال دهنده صفحه ای واشردار

اجزای مبدل صفحه ای واشردار

اجزای مبدل صفحه ای

یک مبدل صفحه ای علاوه بر صفحه اجزا دیگری چون قاب ، نازل و واشر دارد. عکس بالا نمای برشی یک بریز واشردار را نشان می دهد. در ادامه اجزا مهم این نوع از مبدل حرارتی معرفی می شوند.

انواع صفحه مبدل گرمایی plate

انواع صفحات بکار رفته در مبدل حرارتی صفحه ای

صفحه های مبدل

روی صفحات مبدل چین های برجسته یا فرو رفته ای واقع شده اند که کارشان بیشتر کردن آشفتگی ( توربولانس ) سیال است. همچنین چین ها باعث افزایش سطح تماس نیز شده و تحمل صفحه در برابر فشارهای جزئی را بالا می برند. به گونه ای که صفحه ای با ضخامت 0.6 میلی متر می تواند فشاری معادل 1600 کیلو پاسکال را تحمل نماید. چین و شیارهای صفحات در بیش از 60 طرح ساخته شده اند. معروف ترین آن ها مدل واشبرد و شورون هستند.

انواع الگوی شیار صفحه هیت اکسچنجر

در مدل واشبرد ( Washboard ) عمق شیار ها بیشتر از فاصله بین دو صفحه است. ازین رو فشار عملیاتی آن پایین تر است. مینیمم قطر کانال ایجاد شده 1.5 تا 3 میلی متر و ماکزیمم 3 تا 5 میلی متر می باشد. سرعت سیال بنا به افت فشار مورد نیاز از 0.2 تا 3 متر بر ثانیه متغیر خواهد بود. در مدل شورون ( Chevron ) عمق شیار با فاصله صفحات برابر بوده و قطر کانال بین 3 تا 5 میلی متر می باشد. سرعت سیال نیز در بازه 0.1 تا 1 متر بر ثانیه خواهد بود. این مدل نسبت به واشبرد تحمل فشار بالاتری را دارد. جنس صفحات بیشتر از فولاد ضدزنگ ، تیتانیوم ، مس / نیکل ، تانتالیوم ، پالادیوم ، قلع / آلومینیوم ، کروم / نیکل و اینکونل می باشد. از فولاد کربنی به دلیل مقاومت کم در برابر خوردگی و قیمت بالا به ندرت استفاده می شود.

انواع قاب انتقال دهنده گرمای صفحه ای

انواع قاب مبدل حرارتی صفحه ای

قاب مبدل صفحه ای

قاب های مبدل حرارتی بریز، صفحاتی فولادی هستند که صفحات را نگه می دارند. چون با سیال در تماس اند اغلب رنگ آمیزی شده تا خورندگی سیال اثر کمتری داشته باشد. همچنین ورودی و خروجی سیال در این قاب ها قرار دارد. به سه شکل وجود دارند: قاب B که قاب معلق نیز نامیده شده و برای مبدل های بزرگتر کارایی دارند. قاب C که پایه دار بوده و برای مبدل های کوچک استفاده می شوند. در نهایت قاب F که معلق بوده و برای سایزهای متوسط بکار می روند.

انواع پورت ورودی خروجی انتقال دهنده حرارتی صفحه ای

انواع ورودی خروجی مبدل حرارتی صفحه ای

نازل مبدل حرارتی

نازل ها در یک یا هر دو قاب دو طرف مبدل حرارتی قرار می گیرند. در مدل های تک مسیره هر چهار نازل ورودی و خروجی دو سیال در یک قاب ثابت قرار گرفته و می توان مجموعه را بدون دست زدن به لوله کشی ها از پشت مبدل باز کرد. اما در مدل چندمسیره همیشه دو پورت در قاب جلو و دو پورت در قاب پشتی واقع می شود. در این حالت برای باز کردن مبدل باید لوله کشی ها را نیز جابجا نمود.

دو انتقال دهنده حرارت صفحه ای تک مسیره و چندمسیره

واشر مبدل حرارتی

واشر بصورت مقاوم در برابر دما و خورندگی طراحی می شوند تا ضمن تماس با سیال موجب فرسایش و آسیب آن نشود. جنس واشر از انواع فیبر فشرده آزبست ، پلاستیک های فلوئورکربنی ، اتیلن پروپیلن و الاستومرهای سیلیکونی می باشد.

مدل های انتقال دهنده حرارتی صفحه ای واشردار حلزونی لحیم شده و جوشکاری

انواع مبدل حرارتی صفحه ای

انواع مبدل حرارتی صفحه ای

این تجهیزات تبادل حرارت بخاطر انعطاف پذیری و بازدهی بالا ، در میان مصرف کنندگان محبوبیت گسترده ای پیدا کرده است. به همین دلیل ، سازندگان بصورت پیوسته طراحی آن را بروز کرده و قابلیت های مبدل را ارتقا داده اند. از این رو انواع بریز با کاربردهای مشخص در بازار وجود دارد.

سه انتقال دهنده گرمایی صفحه ای واشردار صنعتی

استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای در صنعت

از میان انواع مبدل صفحه ای ، سه نوع زیر بیشترین استفاده را در مصارف خانگی و صنعتی دارند:

  • مبدل واشردار ( Gasketed )
  • مبدل لحیم کاری شده ( Brazed )
  • مبدل جوشی ( Welded )

 

"نمای

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

در مبدل حرارتی صفحه ای، برای آب بندی صفحات از واشر های پلیمری استفاده می شود. مجموعه صفحات توسط پیچ و مهره بین دو قاب­ فولادی محکم شده اند. به همین خاطر به آنها مبدل قابدار هم می گویند. بین هر دو صفحه یک واشر قرار گرفته است. قسمت حلقوی واشر مانع ورود سیال به صفحه می­ شود و آن را به دهانه­ بعدی هدایت می کند. قسمت دیگر واشر ، سیال را به سمت داخل صفحه هدایت می کند. مبدل های صفحه ای واشردار نهایتا فشار 25 بار را می توانند تحمل کنند. محدوده دمایی کارکرد بین 35 تا 220 درجه­ سانتی­گراد قرار دارد. با انتخاب واشر مناسب یک مبدل صفحه ای واشردار قابلیت تحمل دمای ۲۰۰ درجه سانتی گراد و فشار ۲۵ بار را دارد.

انتقال دهنده گرمای صفحه ای لحیم کاری شده Brazed

مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده

مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده

در این تجهیز تبادل حرارت سیال ، برای آب بندی صفحه ها از لحیم ­کاری به جای واشر استفاده می شود. معمولا از مس به عنوان ماده لحیم استفاده می شود. حذف قاب و واشر ، احتمال نشتی را به کلی حذف کرده که مهم ترین مزیت این مدل است. اما دیگر قابلیت بازکردن آسان جهت نظافت و تعمیر یا افزودن صفحات برای افزایش ظرفیت وجود ندارد. مبدل لحیم شده قابلیت کار در دما بالای 200 درجه سانتی گراد و فشار 30 بار را دارند. از این مبدل ها بیشتر در سیستم تبرید به عنوان کندانسور و اواپراتور در چیلر استفاده شده و برای مصارف آبگرم بهداشتی خانگی ، گرمایش استخر و گرمایش از کف منازل نیز کارایی دارند.

عملکرد و نمای برشی یک انتقال دهنده گرمای صفحه ای جوشکاری شده

اجزا و عملکرد مبدل صفحه ای جوشی

مبدل صفحه ای جوشی

در صورت استفاده از جوشکاری برای اتصال صفحات در مبدل ، فشار تحمل تا حدود 60 بار و دما تا 350 درجه ارتقا می یابد. این تحمل فشار و دما برای مبدل های صفحه ای مزیت بزرگی محسوب می شود. البته قابلیت ارتقا ظرفیت ندارند و امکان نظافت مکانیکی برایشان فراهم نیست و فقط بصورت شیمیایی تمیز می شوند.

انتقال دهنده گرمایی صفحه ای PHE و شل اند تیوب

یک بریز و یک مبدل پوسته لوله

مزایای مبدل صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای در مقایسه با سایر مبدل های حرارتی مزایا و محاسن متعددی دارد :

  • نرخ بالای انتقال حرارت در حدود 3 تا 6 برابر مبدل های پوسته لوله
  • کاهش اختلاف دمای خروجی دو سیال تا ۱ درجه سانتی گراد
  • کاهش وزن و فضای اشغال شده توسط مبدل
  • رسوب گیری اندک به دلیل آشفتگی بالای جریان
  • انعطاف پذیری و قابلیت افزایش یا کاهش ظرفیت با تغییر تعداد صفحات
  • قابلیت استفاده برای سیالات با ویسکوزیته بالا
  • افزایش کنترل بر عملکرد به دلیل ساختار موثر
  • هزینه تعمیر و نگهداری پایین تر

البته اگر چگالی سیال پایین و دبی آن بالا باشد ( مانند گاز ها ) برای استفاده از مبدل صفحه ای محدودیت وجود دارد. چرا که افت فشار در این سیالات افزایش می یابد. همچنین استفاده از مبدل های حرارتی لوله ای از نظر قیمت مقرون به صرفه تر می باشد.

مهندسین طراح شیار های صفحات انتقال دهنده گرمایی

مهندسین مشغول طراحی صفحه میدل حرارتی

نکات نگهداری مبدل حرارتی

در استفاده از این نوع مبدل حرارتی ، توجه به موارد زیر ضروری است. چرا که باعث افزایش طول عمر مبدل حرارتی شده و در مصرف انرژی و هزینه صرفه جویی خواهد شد. در تعمیر و نگهداری چیلر نیز بیشترین توجه معطوف به رسوب گیری و سوراخ شدن مبدل حرارتی است.

  • تغییرات ناگهانی فشار
  • رسوب دهی سیال
  • تحمل دما یا خورندگی سیال
  • تخلیه کامل در زمان کار نکردن
  • بازرسی و سرویس دوره ای
  • میزان فشرده سازی صفحات

در ادامه هرکدام ازین موارد توضیح داده شده اند.

مهندس مشغول اندازه گیری فاصله و عمق شیار صفحات انتقال دهنده گرمایی تخت

اندازه گیری عمق شیار صفحه مبدل حرارتی

تغییرات ناگهانی فشار در مبدل

برای اطمینان از عملکرد صحیح مبدل ، پرهیز از تغییرات ناگهانی فشار بسیار مهم است. تغییر ناگهانی بیشتر در اثر عواملی مانند بسته شدن ناگهانی شیر ، اثر چکش آبی و… رخ می دهد. در اثر تغییر ناگهانی فشار ممکن است واشرها آسیب دیده و نشتی رخ دهد. معمولا از تغییرات فشار بیشتر از 7 کیلو پاسکال بر دقیقه و تغییرات دمایی بیشتر از 10 درجه سانتی­گراد بر دقیقه بهتر است پرهیز شود. برای این کار می توان از تجهیزاتی مانند شیر تخلیه و دمپر استفاده نمود.

صفحات رسوب گرفته یک انتقال دهنده حرارتی تخت واشردار

صفحات رسوب گرفته مبدل

رسوب دهی سیال مبدل حرارتی

چون فاصله­ بین صفحات در یک مبدل بسیار کوچک می باشد ، ذرات بزرگتر از 0.5 میلی­متر ممکن است در این فضا گیر کنند. پس می بایست از ورود این ذرات توسط یک صافی­ یا فیلتر جلوگیری کرد. افزایش سرعت سیال می ­تواند به عبور ذرات و کاهش رسوب کمک نماید. وجود رسوب سبب کاهش جریان سیال ، کاهش بازدهی و کوتاه شدن عمر آن می گردد. بنابراین رسوب گیری از این تجهیزات نقش بسیار موثری در عملکرد آن ها دارد.

سرهم بندی و نصب واشر انتقال دهنده حرارت صفحه ای

نصب واشر صفحات مبدل حرارتی

تحمل دما یا خورندگی در مبدل حرارتی

اجزای مبدل ( صفحات ، واشر ها و قاب ) که با سیال در تماس اند باید تحمل دما و خورندگی را نیز داشته باشند. استفاده از انواع مبدل روکش دار برای کنترل این مورد بکار می آید.

متخصص در حال اسیدشویی انتقال دهنده حرارتی تخت با مواد اسیدی متناسب با جنس صفحات

اسیدشویی مبدل صفحه ای

تخلیه کامل در زمان کار نکردن مبدل حرارتی

اگر سیستم حاوی مبدل حرارتی به هر دلیلی متوقف گردد. مبدل باید به طور کامل تخلیه و خشک شود. چرا که باقی ماندن سیال در صفحات به مبدل آسیب جدی وارد می کند.

شسشتوی صفحات انتقال دهنده گرمایی توسط نظافت مکانیکی

شسشتشوی مکانیکی صفحات مبدل حرارتی

بازرسی و سرویس دوره ای مبدل حرارتی

برای بازرسی یا تمیز کردن مبدل حرارتی صفحه ای ، سیستم باید متوقف شود. همچنین باید دمای آن به زیر 40 درجه ­ی سانتیگراد رسیده باشد. سرویس دستگاه در فواصل زمانی منظم نیز اهمیتی ویژه دارد.

تنظیم هیدرولیکی پیچ و مهره های محکم کننده صفحات مبدل

تنظیم سفتی صفحات مبدل حرارتی صفحه ای

میزان فشرده سازی صفحات مبدل حرارتی صفحه ای

قطعا پیش گیری از نشتی در بریز ها ، آسان تر از ترمیم آن است. شرکت سازنده با توجه به مدل محصول و تعداد صفحات ، یک طول مشخص را برای مجموعه­ صفحات تعیین می کند. میزان سفتی باید با توجه به عدد اعلام شده توسط سازنده صورت بگیرد. توصیه می­ شود سالی یک بار میزان فشرده سازی بررسی شده و همزمان ساختار قاب و اتصالات بازبینی شوند.

جانمایی صفحات انتقال دهنده حرارت تخت در مجموعه

نصب مبدل حرارتی صفحه ای

نکات نصب مبدل حرارتی صفحه ­ای

در نصب مبدل حرارتی صفحه ای باید نکات زیر را رعایت در نظر داشت :

  • جانمایی صحیح
  • جابجایی
  • کنترل اوزون
  • اتصال لوله ها
  • استفاده از تشتک
  • استفاده از صافی

هر یک از موارد بالا در ادامه توضیح داده می شوند.

جانمایی فضای مناسب برای تعمير و نگهداری مبدل

فضای مناسب اطراف مبدل حرارتی صفحه ای

جانمایی صحیح مبدل حرارتی

در نظر گرفتن فضای کافی اطراف مبدل برای سرویس دستگاه ( تعویض صفحات، سفت کردن مجموعه صفحات و… ) ضروری می باشد. قاعده کلی فاصله ­ی 1.5 تا 2 برابری عرض دستگاه با اطراف است.

جابجایی انتقال دهنده حرارتی

جابجایی صحیح مبدل صفحه ای

جابجایی مبدل حرارتی

برای بلند کردن دستگاه مبدل حرارتی هیچ­گاه از اتصالات اطراف آن استفاده نکنید.

نصب و تعویض واشر صفحات

تعویض واشر صفحات مبدل واشردار

کنترل اوزون مبدل حرارتی

در نزدیکی مبدل حرارتی ، دستگاه­ هایی مانند موتور الکتریکی یا دستگاه­ جوش که قوس الکتریکی ایجاد می کنند نباید وجود داشته باشند. چون اوزون ایجاد شده بسیاری از مواد لاستیکی مانند واشرها را از بین می برد.

روش صحیح و غلط جابجایی مبدل صفحه ای

روش درست و نادرست حمل مبدل حرارتی

اتصال لوله ها در مبدل حرارتی صفحه ای

هنگام اتصال لوله­ ها نباید فشاری اضافه از طرف به مبدل حرارتی اعمال شود. اگر اتصالات لوله ها رزوه­ دار هستند ، مراقب باشید هنگام نصب نچرخند چون به واشر اولین صفحه آسیب می­ رسد.

قرارگیری تشتک زیر انتقال دهنده حرارتی صفحه ای

جانمایی تشتک زیر مبدل حرارتی

استفاده از تشتک در مبدل صفحه ای

توصیه می شود هنگام نصب ، یک سینی یا تشتک زیر مبدل تعبیه شود. با این کار در صورت نشتی ، به تجهیزات الکتریکی اطراف مبدل آسیبی نمی رسد.

صافی نازل انتقال دهنده حرارتی صفحه ای واشردار

استفاده از صافی در نازل ورودی مبدل حرارتی صفحه ای

استفاده از صافی در مبدل حرارتی

همیشه یک صافی در ورودی سیال تعبیه گردد. حتی اگر سیال مورد استفاده تمیز و عاری از ذرات آلودگی باشد.

وجود ذرات در سیستم می تواند باعث افت فشار ، کاهش بازدهی یا آسیب به آن شود.

برداشت و ترجمه از slidesharewcrhx , tranter

تحریریه کلینیک ساختمانی بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس امری حرفه ای و اخلاقی است”

تاریخ : 1396 / 01 / 31
دسته :

نظرات کاربران

سلام
یه پروژه داریم که محدوده دمایی ۳۰۰ درجه است و فشار کاری ۴۵ بار هستش. کدوم نوع مبدل حرارتی صفحه ای رو پیشنهاد میکنین؟

    سلام
    با توجه به اینکه دمای کاری و فشار پروژه شما بالا است بهترین نوع مبدل حرارتی صفحه ای قابل استفاده برای شما مبدل نوع جوشکاری شده است.

سلام
مبدل حرارتی صفحه ای خونه ما نشتی داره. چیکار میشه کرد؟

    با سلام
    در صورت بروز نشتی بستگی به نوع مبدل صفحه ای دارد که استفاده می کنید. مثلا در مبدل واشردار قابلیت کم و زیاد کردن صفحه ها وجود دارد و قابلیت تعمیر دارد اما مبدل جوشکاری شده و مبدل لحیم کاری شده این قابلیت را ندارند.

سلام
ما میخایم حرارت رو از بخار به سیال روغن انتقال بدیم. این بخار پر فشار هستش ولی سیال روغنی فشار ۲ بار داره. مبدل صفحه ای مورد نیاز ما رو میشه معرفی کنید؟ اگه ویسکوزیته روغن زیاد باشه چطور؟ باز هم جوابگو هستش؟

    سلام
    بسته به نوع مبدل صفحه ای که استفاده می کنید میزان تحمل فشار مبدل حرارتی متفاوت هستش. نوع جوشی و لحیمی به ترتیب تحمل فشار بالایی دارند. توجه کنید که اگر سیال مورد استفاده شما رسوب زیادی داشته باشد نوع صفحه ای مناسب نیست. در ویسکوزیته بالا هم افت فشار زیادی ایجاد می شود.

شیار های مبدل صفحه ای برای چه کاری تعبیه شده و واشر ها چه کاربردی دارن؟

    شیار های مبدل حرارتی صفحه ای برای ایجاد آشفتگی در جریان عبوری از بین صفحات ایجاد می شود. آشفته بودن جریان میزان انتقال حرارت را افزایش می دهد و همچنین از رسوب گیری هم تا حدی جلوگیری می کند.

کارشناس بیلدینگ پلاس

سلام کارشناس بیلدینگ پلاس هستم به شما کمک میکنم متناسب با کار و نیاز خود محصول مناسب را انتخاب نمایید از صحبت با شما خوشحال خواهم شد.

02188662433