مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار تشکیل شده است از تعدادی صفحات نازک با سطح چین دار و یا موج دار که جریان سیال گرم و سرد را از هم جدا می کنند. صفحات دارای قطعاتی در گوشه ها هستند و به نحوی چیدمان شده اند که دو سیال عامل به صورت یک در میان، میان صفحات جریان دارند. طراحی و واشر بندی بهینه این امکان را ایجاد می کند که مجموعه ای از صفحات در کنار یکدیگر تشکیل یک مبدل حرارتی صفحه ای واشردار مناسب را بدهند. شرکت صنعتی آرکا صدر به عنوان معتبرترین تولید کننده مبدل حرارتی در ایران، انواع مبدل حرارتی صفحه ای را با توجه به نیازهای شما طراحی و تولید می کند.
مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای معمولاً در جریان سیالتی با فشار پایین تر از 25 bar و دمای کمتر از ۲۵۰ درجه محدود میشوند. از آنجا که کانال های جریان کاملا کوچک هستند درجریان قوی گردابه ای و توربولانس موجب بزرگ بودن ضرایب انتقال حرارت و افت فشار ها می گردد به علاوه بزرگ بودن تنش برشی موضعی باعث کاهش تشکیل رسوب می شود. واشر ها از نشتی سیال به بیرون مبدل جلوگیری می‌کنند و سیالها را در صفحات به شکل مورد نظر هدایت می نمایند. شکل جریان عموما به نحوی انتخاب میشوند که جریان سیال ها خلاف جهت یکدیگر باشند.
قسمت میانی یک مبدل حرارتی صفحه ای واشری از صفحات نازک فلزی پرس شده مستطیلی (پلیت) تشکیل شده است که کاملا توسط واشرهای (گسکت) احاطه شده اند و
در یک مجموعه مونتاژ شده و به کمک پیچ های نگه دارنده میان دو قاب نگهداری میشوند. واشرهای لبه ای موجود بین هر جفت از صفحات شیاردار، هرکدام از جریان های سیال را توسط کانال های جریان میان صفحات، محدود می کنند و بدین وسیله از مخلوط شدن و همچنین نشت سیال به خارج از صفحات جلوگیری می کند. صفحات از میله حامل بالایی آویزان شده، و به صورت همتراز با میله پایینی قرار میگیرند. در بسیاری از واحدها، میله های حامل به صورت جداگانه در انتهای دیگر قاب توسط یک ستون نگهدارنده، ثابت میشوند. مجموعه صفحات که میان صفحه قاب ثابت و صفحه متحرک یا صفحه فشار فشرده شده اند، توسط پیچ های افقی که باید تا طول مشخصی سفت شوند، به یکدیگر متصل می باشند. شایان ذکر است که نخستین صفحه مبدل حرارتی واشری که در تماس با قاب ها می باشد، دارای واشرهایی حول چهارسوراخ بوده تا از نشت سیال میان اولین صفحه و قاب هنگامی که سیال از طریق نازل به مبدل وارد یا خارج میشوند جلوگیری کند. جریان های دو سیال گرم و سرد در کانال های متناوب، توسط یک صفحه موجدار یا طرحدار از یکدیگر جدا میشوند. هر جفت از صفحات مجاور در مبدل حرارتی صفحه ای واشری، این کانال ها را تشکیل میدهند و سیال ورودی یا خروجی به کمک سیستم واشربندی صفحات در مسیر مورد نظر هدایت میشود. دو سیال در مبدل حرارتی صفحه ای واشری میتواند همسو (هم جهت) یا در خلاف جهت هم (معکوس) حرکت داشته باشند،که معمولا جریان معکوس دارای راندمان بالاتری می باشد.
قسمت میانی مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار (مبدل های حرارتی صفحه ای واشری) از صفحات نازک فلزی پرس شده که توسط گسکت های جانبی احاطه شده اند تشکیل شده است. صفحات (پلیت ها) و گسکت ها در یک مجموعه مونتاژ شده و به وسیله پیچ های نگهدارنده میان دو قاب نگهداری می شوند. وظیفه گسکت ها سیل کردن کانال ها و هدایت سیال در آنها به صورت یک در میان است و بدین وسیله از مخلوط شدن و نشت سیال به خارج صفحات جلوگیری می شود. صفحات، از میله حامل بالایی آویزان شده و به صورت همتراز با میله پایینی قرار میگیرد. مجموعه صفحات که میان صفحه قاب ثابت و صفحه متحرک فشرده شده اند، توسط پیچ های افقی به یکدیگر متصل می باشند. نخستین صفحه مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار که در تماس با قالب ها می باشد، گسکت هایی حول چهار سوراخ بوده تا از نشت سیال میان اولین صفحه و قاب جلوگیری کند.
خصوصیات مکانیکی صفحه ای واشردار
یک مبدل حرارتی صفحه ای واشردار تشکیل شده است از صفحات ثابت، صفحات فشار دهنده و تجهیزات پنوماتیکی و یا مکانیکی متعلقه و connection ports ها.سطح انتقال حرارت از یکسری صفحات با مجاری ورودی و خروجی تشکیل میشود.
مجموع صفحات و فریم اصلی
هنگامیکه تعدادی از صفحات این نوع مبدل های حرارتی به هم فشرده می شود و تشکیل مبدل صفحه ای را می دهد سوراخهای واقع در گوشه‌های این صفحات تشکیل تونل ها و یا مجاری پیوسته‌ای را میدهند که سیال را از مبداء ورودی به صفحات هدایت می کند که در آنجا با توجه به شکل شیارهای صفحات بین آنها توزیع می شود مجموعه این دسته از صفحات با وسایل مکانیکی و هیدرولیکی به هم فشرده می شوند. جوی های جریان سیال که در صفحات و خروجی گوشه های آن تشکیل میشود به نحوی چیدمان شده است که جریان های سرد و گرم انتقال حرارت به شکل یک در میان در کنار یکدیگر قرار میگیرد به طوری که همیشه دارای چیدمان مخالف جهت حرکت جریان می باشند. در طی عبور از مبدل حرارتی صفحه ای، سیال گرمتر بخشی از انرژی حرارتی خود را از طریق دیواره صفحه ای نازک به سیال سردتر در سمت دیگر منتقل میکند و در نهایت سیالها به حفره های لوله ای شکلی که در انتها مجموعه وجود دارد سرازیر می شوند و از مبدل خارج می شود. این صفحات می‌توانند تا ۱۰۰ عدد در یک مبدل در کنار هم قرار گیرند و خدمات حرارتی خود را به صنعت ارائه دهند. مجموعه صفحات بین دو صفحه فلزی انتهایی به وسیله پیچ و مهره به هم وصل می شوند. صفحات و قطعات منفصل از میله حامل بالایی آویزان هستند 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 1/1 متر عرض می باشد.
واشر بندی
با واشر بندی و عایق کاری دور لبه صفحه خارجی می توان از نشتی جریان از کانال های صفحات به محیط بیرون جلوگیری نمود. صفحات می‌توانند از جنس استنلس استیل، تیتانیوم، پالادیوم و غیره ساخته شوند که با توجه به ضریب هدایت گرمایی متفاوتی که دارا می باشند در طراحی مورد توجه واقع می شوند.
برای اطلاعات بیشتر درباره عوامل مخرب در مبدل های صفحه ای واشردار می توانید به صفحه مورد نظر آن مراجعه نمایید.
قسمت میانی مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار (مبدل های حرارتی صفحه ای واشری) از صفحات نازک فلزی پرس شده که توسط گسکت های جانبی احاطه شده اند تشکیل شده است. صفحات (پلیت ها) و گسکت ها در یک مجموعه مونتاژ شده و به وسیله پیچ های نگهدارنده میان دو قاب نگهداری می شوند. وظیفه گسکت ها سیل کردن کانال ها و هدایت سیال در آنها به صورت یک در میان است و بدین وسیله از مخلوط شدن و نشت سیال به خارج صفحات جلوگیری می شود. صفحات، از میله حامل بالایی آویزان شده و به صورت همتراز با میله پایینی قرار میگیرد. مجموعه صفحات که میان صفحه قاب ثابت و صفحه متحرک فشرده شده اند، توسط پیچ های افقی به یکدیگر متصل می باشند. نخستین صفحه مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار که در تماس با قالب ها می باشد، گسکت هایی حول چهار سوراخ بوده تا از نشت سیال میان اولین صفحه و قاب جلوگیری کند.
اجزای مبدا حرارتی صفحه ای واشری
b) قاب ثابت مبدل حرارتی صفحه ای واشری
c) قاب متحرک مبدل حرارتی صفحه ای واشری
d) میله حمل کننده صفحات مبدل حرارتی صفحه ای واشری
e) میله راهنما مبدل حرارتی صفحه ای واشری
f) پایه مبدل حرارتی صفحه ای واشری
g) پیچ های فشاری مبدل حرارتی صفحه ای واشری
h) صفحات حرارتی – پلیت(Plate) مبدل حرارتی صفحه ای واشری
i) واشر- گسکت (Gasket) مبدل حرارتی صفحه ای واشری
b) قاب ثابت یا صفحه قاب مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار (واشردار) ، که معمولا چهار دهانه ورودی و خروجی سیال روی آن قرار گرفته است.
c) قاب متحرک یا صفحه فشار ، که نقش آن ایجاد فشار روی صفحات است. این صفحات معمولا از فولادهای کربنی ساخته و سپس با مواد ضد زنگ و یک لایه رنگ پوشیده میشوند تا از خطر خوردگی آنها جلوگیری شود. در محیط های خیلی خورنده از صفحات با روکش فولاد استنلس استیل (ضد زنگ) استفاده میشود.
d) میله حمل کننده صفحات مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار (واشردار) (میله حامل بالایی) ، که معمولا صفحات را نگهداری میکند و معمولا از جنس آلومینیوم یا فولاد کربنی رنگ شده میباشد.
e) میله راهنما مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار (واشردار) (میله هادی پایینی) ، که وظیفه هدایت صفحات را به عهده دارد و معمولا از جنس استنلس استیل (فولاد زنگ نزن) ساخته می شود.
f) پایه انتهایی که در مبدل های کوچک به کار نمیرود و وظیفه افقی نگهداشتن کل مبدل را به عهده دارد.
g) میله و پیچ های اتصال مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار (واشردار)، این اتصالات به کمک دو صفحه ثابت و صفحه فشار مجموعه صفحات واشربندی شده را تحت فشار قرار میدهد تا سیستم از درون بتواند فشار سیال عبوری را تحمل کند.
h) مجموعه صفحات واشربندی شده، که در واقع هر دو سیال سرد و گرم، یک در میان در میان آنها جریان دارد. در اینجا واشرها علاوه بر هدایت سیال مانع از نشت سیال به بیرون از مبدل میشود و از آمیخته شدن دو سیال با هم نیز جلوگیری میکند.
کاربردهای مبدل های حرارتی صفحه ای واشری
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
• کاربردهای HVAC
• صنایع شیمیایی
• صنایع داروسازی
• صنایع مواد غذایی
• سیستم های کندانسور و اواپراتور
• سیستم گرمایش استخرها، جکوزی و دوش
• صنایع قند و شکر
• صنایع دریایی
• صنایع نساجی
• خنک کاری روغن های هیدرولیک
خصوصیات ویژه مبدل حرارتی صفحه ای گسکت دار
مبدل های حرارتی صفحه ای گسکت دار (واشری) دارای خصوصیات ویژه ایی می باشند که در زیر به آنها اشاره میشود.
1) انتقال حرارت بالای مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار نسبت به سایر انواع مبدل ها
2) توانایی تغییر اندازه سطح انتقال حرارت
3) بازده بالا، صرفه جویی در مصرف انرژی
4) مبدل کوچکتر و فضای نصب کمتر نسبت به سایر انواع مبدل ها
5) تعمیر، رسوب زدایی و نگهداری مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار بسیار راحتتر و آسانتر از سایر مبدل ها است.
6) حجم کم مایع ذخیره شده در مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار
مقاومت مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار در مقابل رسوب
مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار مقاومت بسیار خوبی در برابر رسوب لایه ای از خود نشان میدهند. تشکیل رسوب در مبدل های صفحه ای به دلایل زیر کم است:
1) تلاطم شدید سیال، ذرات جامد را به حالت تعلیق نگه می دارد.
در سرعت های کم ذرات به صورت معلق باقی می مانند و امکان تشکیل رسوب وجود ندارد.
2) فضای مرده در مبدل های صفحه ای وجود ندارد.
سطح صاف فولاد ضد زنگ در کاهش رسوب لایه ای اثر مثبت دارد . سطوح زبر امکان تجمع و چسبیدن ذرات معلق را فراهم میکند و سبب افزایش رسوب لایه ای میشود.طراحی مبدل های صفحه ای به گونه ای است که هیچ نقطه مرده را که امکان تشکیل رسوب لایه ای در آن وجود داشته باشد،ایجاد نمیکند.
3) سهولت در تمیز کردن صفحات
به دلیل رسوب کم ، دوره های تمیز کردن در مبدل های صفحه ای طولانی است. برای اطلاعات بیشتر درباره رسوب زدایی مبدل حرارتی می توانید به صفحه مربوطه کلیک نمایید.
خصوصیات مکانیکی صفحه ای واشردار
یک مبدل حرارتی صفحه ای واشردار تشکیل شده است از صفحات ثابت، صفحات فشار دهنده و تجهیزات پنوماتیکی و یا مکانیکی متعلقه و connection ports ها.سطح انتقال حرارت از یکسری صفحات با مجاری ورودی و خروجی تشکیل میشود.
مجموع صفحات و فریم اصلی
هنگامیکه تعدادی از صفحات این نوع مبدل های حرارتی به هم فشرده می شود و تشکیل مبدل صفحه ای را می دهد سوراخهای واقع در گوشه‌های این صفحات تشکیل تونل ها و یا مجاری پیوسته‌ای را میدهند که سیال را از مبداء ورودی به صفحات هدایت می کند که در آنجا با توجه به شکل شیارهای صفحات بین آنها توزیع می شود مجموعه این دسته از صفحات با وسایل مکانیکی و هیدرولیکی به هم فشرده می شوند. جوی های جریان سیال که در صفحات و خروجی گوشه های آن تشکیل میشود به نحوی چیدمان شده است که جریان های سرد و گرم انتقال حرارت به شکل یک در میان در کنار یکدیگر قرار میگیرد به طوری که همیشه دارای چیدمان مخالف جهت حرکت جریان می باشند. در طی عبور از مبدل حرارتی صفحه ای، سیال گرمتر بخشی از انرژی حرارتی خود را از طریق دیواره صفحه ای نازک به سیال سردتر در سمت دیگر منتقل میکند و در نهایت سیالها به حفره های لوله ای شکلی که در انتها مجموعه وجود دارد سرازیر می شوند و از مبدل خارج می شود. این صفحات می‌توانند تا ۱۰۰ عدد در یک مبدل در کنار هم قرار گیرند و خدمات حرارتی خود را به صنعت ارائه دهند. مجموعه صفحات بین دو صفحه فلزی انتهایی به وسیله پیچ و مهره به هم وصل می شوند. صفحات و قطعات منفصل از میله حامل بالایی آویزان هستند 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 1/1 متر عرض می باشد.
واشر بندی
با واشر بندی و عایق کاری دور لبه صفحه خارجی می توان از نشتی جریان از کانال های صفحات به محیط بیرون جلوگیری نمود. صفحات می‌توانند از جنس استنلس استیل، تیتانیوم، پالادیوم و غیره ساخته شوند که با توجه به ضریب هدایت گرمایی متفاوتی که دارا می باشند در طراحی مورد توجه واقع می شوند.
حفاظت کندانسور چیلرها به وسیله مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار
سیستم لوله کشی در برج های خنک کن از نوع سیستم باز می باشد و جریان آب برای خنک شدن در مجاورت هوا قرار می گیرد. آب گرم خروجی از کندانسور چیلرها در بالای برج خنک کن با جریان هوا تماس می یابد و بر اثر تبخیر چند درصد از آن ( یک تا دو درصد) در حدود ۱۰ تا ۱۵ درجه فارنهایت خنک شده و این آب خنک دوباره وارد کندانسور شده تا عملیات جذب گرما را انجام دهد. گرد و غبار موجود در هوا با آب در برج خنک کن ترکیب و سبب ایجاد لجن و ته نشین شدن در برج می شود.این آب وارد کندانسور می شود و سبب ایجاد رسوب در جداره داخلی آنها می شود. با توجه به راندمان بالای مبدل های صفحه ای واشردار و نگهداری و تمیزکاری آسان آنها سبب می شود که از این مبدل ها در حد فاصل برج خنک کننده و سایر قسمت های سیستم تهویه مطبوع از جمله کندانسور استفاده شود و در نتیجه کندانسور را در برابر ذرات آلوده کننده محیطی محافظت کرد. ضمنا از این مبدل حرارتی می توان برای free cooling (خنک کاری مستقیم chilled water با آب کولینگ تاور) استفاده کرد.
