طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار بر اساس ساختار مبدل حرارتی و با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی و کاربردی آن انجام می شود. این تجهیزات از تعدادی صفحات فلزی مستطیل شکل تشکیل شده است که تعدادی واشر لاستیکی برای آب بند کردن قسمت های انتهایی آن استفاده شده است. این قسمت ها در داخل یک قسمت ثابت در کنار یکدیگر قرار می گیرند. در طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار توجه به نکات مکانیکی، ویژگی های فیزیکی و شرایط حاکم بر فرآیندهای درون مبدل، لازم و ضروری است.
صفحات داخل مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار از جنس استنلس استیل هستند؛ گریدهای استیل ۳۰۶ و ۳۱۶ برای طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار و ساخت آن ها مناسب می باشند. در این مورد، میزان ضریب انتقال حرارتی در مبدل باید به دقت محاسبه شود. ابعاد و اندازه های تمام اجزای این مبدل ها باید طبق استانداردها ساخته شوند.
برای ساخت و طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار معمولاً از جریان های سیال به صورت U یا Z استفاده می شود؛ به این معنا که سیال درون مبدل به صورت موازی یا جریان ناهمسو حرکت می کند. زاویه نصب صفحات مبدل حرارتی، یکی از عواملی است که در ساخت آن ها اهمیت دارد؛ زوایای ۳۰ تا ۶۰ درجه معمولاً برای این حالت استفاده می شوند.
اصول طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار بر اساس محاسبات مهندسی
طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار و ساخت این تجهیزات نیز مانند سایر مبدل های حرارتی و تجهیزات انتقال حرارت، نیاز به محاسبات مهندسی دارد. در فرمول های ریاضی پیچیده برای طراحی این سیستم ها، میزان انتقال حرارت، ظرفیت گرمایی، افت حرارت و دما، سرعت حرکت سیال، اختلاف دمایی در قسمت های مختلف مبدل حرارتی صفحه ای واشردار و ارتباط آن با سیال، آشفتگی جریان سیال و …، به دقت ارزیابی می گردند.
انتخاب تعداد صفحات و نحوه آرایش و نصب آن ها در طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار با توجه به شرایط عملیاتی مبدل انجام می گیرد. در مراحل ساخت مبدل ها، نوع فرآیندهای صنعتی، تعیین کننده تعداد صفحه ها و نحوه قرارگیری آن ها انجام می شود؛ به این معنا که اگر قرار است تبادل حرارتی در سطح وسیع تری انجام شود، تعداد صفحات نیز بیشتر خواهند بود.
در طراحی مبدل حرارتی صفحه ای واشردار به صورت اصولی و دقیق، به نرم افزارهای مهندسی نیاز است؛ نرم افزارهایی نظیر CAS، HEX CALC، Aspen HFS، PHE Works، PHE UNILAB و … برای طراحی انواع مبدل های حرارتی به کار می روند. برای کار با این نرم افزارها به تخصص و تجربه نیاز است. تمام شرایط عملیاتی یک مبدل حرارتی صفحه ای واشردار را می توان توسط برنامه های نرم افزاری طراحی کرد.