مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟

مبدل حرارتی صفحه ای :

مبدل حرارتی صفحه ای (PHE) توسط دکتر ریچارد سِلیگمن در سال ۱۹۲۳ اختراع شد و از این طریق انقلاب عظیمی را در سیستم های انتقال حرارت غیر مستقیم در گرمایش و خنک سازی سیالات ایجاد نمود. صفحات با سطوح گسترده، مزیت بزرگی را برای این نوع مبدل ها فراهم می کنند؛ انتقال حرارت بین مایعات در یک سطح وسیع و با راندمان بالا، مهم ترین مزیت عملکردی مبدل حرارتی صفحه ای است. در واقع مبدل حرارتی صفحه ای در هر جایی که انرژی حرارتی (گرما) از یک سیال به مایعات دیگر منتقل شود، استفاده می شود. سیالاتی که انتقال حرارت میان آن ها باید انجام شود، روی سطح این صفحه ها پخش می شوند؛ این روش موجب تسهیل سرعت انتقال گرما و افزایش سرعت تغییر درجه حرارت می گردد. مزیت عمده ی آن این است که در مقایسه با مبدل حرارتی معمولی وجود دارد آن است که مایعات در معرض سطح بسیار بزرگتری قرار می گیرند، زیرا مایعات روی صفحات پخش می شوند و این کار انتقال حرارت را تسهیل می کند و سرعت تغییر دما را بسیار افزایش می دهد. مبدل حرارتی صفحه ای شامل یک پشته از صفحات تبادل گرما تمبر هستند که یا به هم چسبیده اند و یا در یک قاب با واشر پیچش می خورند. مبدل حرارتی صفحه ای شامل یک دسته از صفحات تبادل گرما مهر و موم شده هستند که یا به هم چسبیده اند و یا در یک قاب با واشر به هم پیچ خورده اند.

از دیگر مزیت این مبدل ها این است که بسته به دمای مایع خنک کننده، آن ها می توانند دمای مایعات را در سطح بسیار کم و پایداری حفظ کنند.
مبدل حرارتی صفحه ای یک مبدل ایده آل برای انتقال حرارت میان سیالات در فشار متوسط و پایین است. از مبدل های حرارتی جوشکاری شده، نیمه جوش و مبدل لحیم کاری شده نیز برای انتقال حرارت میان سیالاتی استفاده می شود که فشار بالایی دارند و یا به صورت متراکم و ترکیبی هستند.

مزیت این مبدل ها این است که بسته به دمای مایع خنک کننده، آن ها می توانند دمای مایعات را در سطح بسیار کم و پایداری حفظ کنند. و از دیگر مزیت عمده آن که در مقایسه با مبدل حرارتی معمولی وجود دارد آن است که مایعات در معرض سطح بسیار بزرگتری قرار می گیرند، زیرا مایعات روی صفحات پخش می شوند و این کار انتقال حرارت را تسهیل می کند و سرعت تغییر دما را بسیار افزایش می دهد. مبدل حرارتی صفحه ای شامل یک پشته از صفحات تبادل گرما تمبر هستند که یا به هم چسبیده اند و یا در یک قاب با واشر پیچش می خورند. مبدل حرارتی صفحه ای شامل یک دسته از صفحات تبادل گرما مهر و موم شده هستند که یا به هم چسبیده اند و یا در یک قاب با واشر به هم پیچ خورده اند.

 

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای

 

مبدل حرارتی صفحه ای در حال حاضر یکی از رایج ترین مبدل های مورد استفاده در صنعت هستند؛ انواع پیچیده تر این مبدل ها در مقیاس صنعتی برای انتقال حرارت آب داغ در سیستم های بویلرهای ترکیبی به کار می روند؛ راندمان بالای انتقال حرارت همراه با فشردگی خاص این نوع مبدلها، جریان آب داغ داخلی بویلرهای ترکیبی را افزایش می دهد.
مبدل حرارتی صفحه ای کاربرد زیادی در گرمایش سیستم های خانگی و تولید آب داغ دارد. صفحات انتقال حرارت در این مبدل ها، با استفاده از قرارگیری واشر مابین صفحات ، لحیم کاری یا جوش صفحات به یکدیگر آّب بند میشوند.
صفحاتی که در مبدل های حرارتی صفحه ای به کار می روند معمولاً با روش فرم دهی سرد و با استفاده از اعمال فشار روی ورق فلزی نازک ساخته می شوند. فولاد ضد زنگ، یک فلز بسیار مقاوم و رایج است که در ساخت این صفحات از آن استفاده می شود. فولاد ضد زنگ مقاومت بالایی در برابر خوردگی و تغییرات شدید درجه حرارت سیالات دارد.
وجود فرورفتگی ها . برجستگیهای فراوان در صفحه ها موجب افزایش آشفتگی در سیال شده که این عامل منجر به افزایش راندمان انتقال حرارت میان سیالها می شود؛ نتیجه نهایی، ضریب انتقال حرارت بالا در سرعت جریان پایین بدلیل افزایش میزان آشفتگی سیال خواهد بود.

از توالی صفحات در مجاورت یکدیگر، کانالی هایی برای جریان مایع سرد و گرم ایجاد می شود. این صفحه ها با سطح گسترده و ضخامت بسیار کم را برای عبور سیالات فراهم می کنند؛ بهترین شرایط را برای انجام فرآیند انتقال حرارت تامین می نمایند .
مبدل حرارتی صفحه ای در مقایسه با مبدل های حرارتی پوسته لوله ، دسترسی به تغییرات ۱ درجه سانتی گراد امکان پذیر است اما در مبدل های پوسته لوله، تغییرات دمایی در حدود ۵ درجه سانتی گراد گزارش شده است. انعطاف پذیری مبدل حرارتی صفحه ای نسبت به تفییر شرایط کاری ، از ویژگیهای منحصر بفرد این نوع مبدل حرارتی است و، با تغییر در تعداد صفحات مبدل، به راحتی و آسانی می توان به این مهم دست یافت.

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای

طراحی صفحه و قاب مبدل های حرارتی :

طراحی صفحه و قاب مبدل های حرارتی دارای یک طراحی تخصصی می باشد که به خوبی برای انتقال گرما بین مایعات با فشار متوسط و کم مناسب است. مبدل های حرارتی جوش داده شده، نیمه جوش داده شده و بدون جوش، برای تبادل گرما بین مایعات با فشار بالا یا جایی که به یک محصول فشرده تر نیاز است، استفاده می شود. به جای لوله ای که از یک محفظه عبور می کند، در عوض دو مسیر متناوب وجود دارد که عموماً باریک هستند و در بزرگترین سطح خود توسط یک صفحه فلزی راه راه از هم جدا می شوند. صفحات مورد استفاده در صفحه و قاب مبدل حرارتی با فشار دادن یک قطعه از صفحات فلزی بدست می آیند. فولاد ضد زنگ به دلیل توانایی مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی، یک فلز متداول برای این صفحات است. صفحات اغلب توسط واشر های مهر و موم لاستیکی که به قسمتی از حاشیه صفحات متصل می شوند  قرار گرفته اند. صفحات با هم در یک قاب سفت و سخت فشرده می شوند تا ترتیب کانال های جریان موازی با مایعات گرم و سرد متناوب را تشکیل دهند. صفحات یک سطح بسیار بزرگ تولید می کنند که امکان انتقال سریع را فراهم می آورد. نازک ساختن هر محفظه اطمینان حاصل می کند که اکثر حجم مایع با صفحه تماس گرفته و مجدداً به تبادل کمک می کند. فرورفتگی هایی بر روی این صفحات وجود دارد که باعث ایجاد جریان سرکشی در مایع می شوند تا انتقال حرارت در مبدل، به حداکثر برسد.

طراحی صفحات مبدل حرارتی صفحه ای