مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار ، در دهه ۱۹۳۰ برای استفاده در صنایع غذایی بویژه صنایع لبنی ابداع گردید. به تدریج با بهینه شدن اجزاء ، قطعات و روش های ساخت این نوع مبدل حرارتی ، از دهه ۱۹۶۰ به بعد شرایط استفاده از آنها در سایر صنایع مهیا شد.
از مهمترین عوامل گسترش کاربرد مبدل حرارتی صفحه ای واشردار در سایر صنایع ، می توان به بهبود هندسه صفحات، توسعه مواد اولیه و طراحی کارآمد تر آنها اشاره نمود.
مهمترین بخش یک مبدل‌ حرارتی صفحه ای واشردار از تعدادی ورق فلزی نازک با سطح مواج تشکیل می گردد . هر صفحه با استفاده از یک قطعه لاستیکی به نام واشر از صفحه بعدی جدا شده و نهایتا با قرار گرفتن مجموعه صفحات و واشرها مابین دو صفحه ضخیم و فشرده شدن آنها به یکدیگر توسط تعدادی پیچ محکم کننده ، “مبدل‌ حرارتی صفحه ای واشردار” ساخته می شود.

نقش ورق های فلزی ، ایجاد سطوح تبادل دما و وظیفه واشرها ، آببندی سطوح تبادل دما نسبت به یکدیگر و همچنین نسبت به محیط پیرامونی مبدل حرارتی صفحه ای است.
چیدمان خاص سطوح تبادل دما و واشرها ، همراه با وجود محل عبور سیال ها در گوشه های صفحات ، شرایطی را ایجاد می نماید که حرکت سیالهای گرم و سرد را از مجراهای ایجاد شده توسط صفحات ، بصورت یک در میان و متناوب ممکن می سازد.

انواع مبدل های حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

مبدل حرارتی صفحه ای واشردار یکی از انواع مبدل حرارتی صفحه ای است که در آن از واشرهای پلیمری به منظور آب بندی صفحات استفاده می شود. مجموعه این صفحات به وسیله پیچ و مهره میان دو قاب فولادی سفت شده اند و به همین علت است که به آن مبدل صفحه ای قابدار نیز گفته می شود.

طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

نحوه چیدمان صفحات مبدل حرارتی صفحه ای واشردار به گونه ای می باشد که باعث ایجاد یک شبکه لانه زنبوری می شود. این شبکه در واقع همان مسیر حرکت سیال گرم و سرد است. طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای بدین صورت است که دو سیال در خلاف جهت هم از نازل هایی به درون مبدل حرارتی وارد شده و بعد از انتقال دادن حرارت، از آن خارج خواهند شد. صفحات سیال گرم و سرد به صورت یک در میان کنار هم قرار می گیرند.

در واقع سیالاتی که به این صفحات موج دار وارد می شوند به شکل یکی در میان بین صفحه های فلزی جریان پیدا کرده و با همدیگر عملیات تبادل گرما را انجام می دهند. این صفحات به شکل متقارن در پشت سر یکدیگر قرار گرفته و سیال سرد و گرم در میان این صفحات در حال گردش می باشند. آرایش سطح صفحات موجب به وجود آمدن امواجی در سیال می شود و بدین شکل فرآیند انتقال حرارت و همچنین برودت دما میان دو سیال با سرعت بالایی انجام خواهد شد.

طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای واشردار و همچنین ساختار آن به شکلی می باشد که امکان دسترسی راحت به اجزای داخلی آن وجود دارد. این نکته باعث شده تا قابلیت نظافت، تعمیر و نگهداری راحت این نوع مبدل نیز فراهم شود. چین دار بودن صفحات موجب بیشتر شدن آشفتگی جریان سیال خواهد شد. به همین علت است که میزان انتقال حرارت بالا رفته و در نتیجه بازده گرمایی مبدل نیز افزایش می یابد.

اجزای اصلی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

همانطور که در قسمت طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای گفته شد این مبدل از اجزایی تشکیل پیدا کرده است که در ادامه ذکر خواهند شد:

• تعدادی صفحه حرارتی طبق سطح انتقال حرارت مورد نیاز که روی هر کدام از آنها چین های برجسته و فرو رفته ای وجود دارد
• واشرهای روی صفحات که در برابر خورندگی و دما مقاوم بوده و جنس آنها از انواع مختلف فیبر فشرده آزبست، اتیلن و… می باشد. ضمنا جهت جریان درون مبدل حرارتی نیز از طریق واشر مشخص می شود.
• فریم یا قاب که صفحاتی فولادی بوده و وظیفه آنها نگه داشتن صفحات می باشد.
• نازل که در قاب ها و در هر دو سمت مبدل حرارتی قرار می گیرند.

نحوه نصب مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

نصب مبدل حرارتي صفحه ای می بایست بر اساس دستورالعمل اجرايي و همچنین کتابچه راهنمای سازنده انجام شود. برخی موارد از جمله جازدن و جابه جايي صفحات، ترتيب و توالي فرآیند نصب اجزا، گشتاور مجاز و همچنین ترتيب سفت نمودن پيچ ها در هر نوع مدلی از انواع مبدل ها دارای تفاوت می باشد و باید به طور دقیق طبق دستور سازنده اجرا و نصب گردد.

نکات مهم در نصب مبدل حرارتی صفحه ای واشردار

• در هنگام نصب مبدل حرارتی صفحه ای واشردار لازم است که از فيلتر صافي با توري از جنس فولاد ضد زنگ استفاده شود
• موقع نصب مبدل حرارتی صفحه ای واشردار می بایست به تراز بودن و همچنین عدم امكان هواگیری مبدل در مدت زمان بهره برداري از آن توجه کرد
• نصب دستگاه سختي گير در مسير آب سرد ورودي مهم است
• تمامی شيرآلات و اتصالات باید دقیقا در جای خود قرار بگیرند
• به منظور پيشگيري از نشتي در موقع نصب می توان به کمک نوار تفلون اتصالات را به خوبی آب بندي نمود
• موقع بلندكردن و همچنین جابه جايي صفحه ها باید بر اساس شيوه نامه سازنده اقدام نمود تا آسیبی به صفحات وارد نگردد
• به منظور دسترسي و تعميرات لازم است که فضاي كافي در اطراف مبدل وجود داشته باشد
• از محکم و تراز بودن فونداسيون مبدل هاي بزرگ مطمئن شوید
• اتصالات بالايي باید در بالاترين نقطه دارای شير هواگيري باشند
• شير رگولاتور مدار آب گرم كننده باید در مسير ورودي و میان پمپ و شير قطع كن نصب گردد
• به منظور جلوگیری نمودن از حادث شدن پديده ضربه قوچ در سيستم بهتر است که از شيرهاي قطع سريع استفاده نگردد
• امکان نشتی برای مبدلهای حرارتی صفحه ای واشردار وجود دارد. بنابراین پیشنهاد می شود که موقع نصب مبدل حرارتی صفحه ای واشردار یک سینی را در زیر مبدل قرار دهید تا نشتی احتمالی روی زمین جاری نشود و تجهیزات الکتریکی اطراف مبدل نیز دچار آسیب نگردند.

سایر مبدل های حرارتی

• مبدل حرارتی پوسته لوله

• مبدل حرارتی پوسته پلیت

• مبدل هوا خنک

مشخصات فنی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار:

صفحات و قطعات منفصل از میله حامل بالایی آویزان است و در انتهای مبدل حرارتی به وسیله میله راهنما نگهداری می شوند. میله حامل و میله راهنما به قطعه ثابت فریم پیچ و مهره می شود و به جز مبدل های کوچک بقیه به تکیه گاه انتهایی متصل می شوند هرچند این نمی تواند همیشه یک قاعده کلی باشد. مجموعه صفحات مانند دسته لوله ها که در مبدل های پوسته و لوله ای است با این تفاوت مهم که دو سمت جریان گرم و سرد در یک مبدل حرارتی صفحه ای معمولا دارای مشخصه های هیدرودینامیکی کسانی می باشند. صفحه فلزی مبدل جزء اساسی این سیستم حرارتی محسوب می‌شود که اندازه بزرگترین صفحه از ¾ متر ارتفاع و ۱/۱ متر عرض می باشد.

۱- اجزاء تشکیل دهنده مبدل حرارتی صفحه ای واشردار:

• فریم ثابت
• فریم متحرک
• سطوح تبادل دما
• واشر آببندی سطوح تبادل دما
• مجموعه پیچ های محکم کننده
• ریل راهنمای بالا
• ریل راهنمای پایین
• پایه نگهدارنده جلو

۲- شرایط کاری مبدل حرارتی صفحه ای واشر دار:

•حداکثر فشار کاری: ۲۵ bar
•حداکثر دمای کاری: ۲۰۰ ᵒC
•مواد اولیه سطوح تبادل دما : انواع استیل ضدزنگ ، آلیاژهای تیتانیوم ، الیاژهای نیکل
•مواد اولیه واشر های تبادل دما : NBR , EPDM , HNBR , SILICON , VITON

۳- استانداردهای طراحی و ساخت مبدل حرارتی صفحه ای واشردار:

• API 662 که توسط انجمن نفت امریکا تدوین شده است و برای طراحی و ساخت مبدل حرارتی صفحه ای واشردار استفاده می گردند.
• ASME Sec VIII که برای طراحی مکانیکی مبدل های حرارتی و مخازن تحت فشار استفاده می گردد.