نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای (PHE) وسیله ای است که برای انتقال حرارت بین دو سیال که توسط یک دیواره جامد از هم جدا شده اند استفاده می شود. این شامل یک سری صفحات با سطوح راه راه است که به صورت موازی چیده شده و در یک قاب در کنار هم قرار گرفته اند. چیدمان متناوب سیالات گرم و سرد امکان انتقال حرارت کارآمد را فراهم می کند و مبدل های حرارتی صفحه ای را به طور گسترده در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می دهد.در اینجا در مورد نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای به طور کامل توضیح داده ایم.

جهت مشاهده ی انواع مبدل حرارتی صفحه ای کلیک کنید.

اصل عملیات

عملکرد مبدل های حرارتی صفحه ای بر اصول انتقال حرارت و دینامیک سیالات متکی است. هنگامی که دو سیال در دماهای مختلف در دو طرف صفحات جریان دارند، گرما از طریق دیواره های جامد صفحات از سیال گرمتر به سیال خنک تر منتقل می شود. این فرآیند بدون اختلاط سیالات اتفاق می افتد و سطح بالایی از راندمان حرارتی را تضمین می کند.

ساخت و ساز

نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای با استفاده از پشته‌ای از صفحات فلزی، معمولاً از فولاد ضد زنگ، تیتانیوم یا سایر مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته می‌شوند. این صفحات دارای سطوح راه راه هستند تا سطح در دسترس برای انتقال حرارت را افزایش دهند و جریان آشفته را تقویت کنند که کارایی انتقال حرارت را افزایش می دهد.

صفحات در یک قاب مونتاژ می شوند و برای اطمینان از آب بندی محکم و حفظ کانال های جریان یکنواخت برای سیالات به یکدیگر فشرده می شوند. واشرهای ساخته شده از مواد الاستومری، مانند لاستیک یا پلیمرهای مصنوعی، بین صفحات قرار می گیرند تا از نشتی جلوگیری کنند و از جریان سیالات در کانال های تعیین شده اطمینان حاصل کنند.

ترتیب جریان

مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای می‌توانند ترتیبات جریان متفاوتی داشته باشند، از جمله جریان موازی، جریان مخالف و پیکربندی‌های جریان متقاطع. در آرایش جریان موازی، هر دو سیال سرد و گرم در یک جهت جریان دارند، در حالی که در آرایش جریان مخالف، در جهت مخالف جریان می‌یابند. مبدل های حرارتی جریان متقاطع دارای یک سیال عمود بر دیگری هستند.

نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای

عملکرد اصلی

ورودی مایعات  

ورودی مواد به مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی یک مرحله مهم است که برای بهبود کارایی و عملکرد مبدل حرارتی باید به دقت مدنظر قرار گیرد. در این مرحله، مایعات وارد مبدل حرارتی می‌شوند تا انتقال حرارت بین آن‌ها انجام شود. در ادامه، به توضیح بیشتر از انرژی ورودی به مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی می‌پردازیم:

انتخاب مایعات مناسب : قبل از ورود مایعات به مبدل حرارتی، انتخاب مایعات مناسب بسیار مهم است. مایعات خواص حرارتی مناسبی داشته و باید قابل انتقال حرارت باشد. همچنین، موارد بر اساس دما، فشار، و خواص شیمیایی آن‌ها نیز باید در نظر گرفته شود.

تهیه و تمیز کردن مایعات : قبل از ورود به مبدل حرارتی، مایعات باید به دقت تهیه و تمیز شوند. این شامل حذف اجسام خارجی، از بین بردن اسکیمرها و رسوبات، و پاکسازی از دیگر ذرات ممکن است.

تنظیم جریان مایعات : جریان مایعات باید به طور دقیق تنظیم شود تا انتقال حرارت بهینه را فراهم کند. جریان سیالات باید به گونه‌ای باشد که تماس مککر بین مایعات حاصل شود و همچنین از ایجاد مناطق با جریان خسته و ساکن جلوگیری کند.

توزیع مایعات : مایعات باید به صورت یکنواخت بر روی صفحات فلزی توزیع شوند تا انتقال حرارت بهینه اتفاق بیفتد. برای این منظور، از سیستم‌های استفاده از قابلیت استفاده می‌شود که جریانات را به طور یکنواخت و تولید می‌کنند.

کنترل دما و فشار : دما و فشار مایعات باید به دقت کنترل شود تا از عملکرد مبدل حرارتی و ایمنی سیستم حفاظت شود. این شامل استفاده از سیستم های کنترل دما و فشار، سنسورهای دما و فشار، و سیستم های ایمنی است.

با توجه به تجهیزات برقی به مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی، همیشه باید به این مرحله توجه شود تا عملکرد مبدل حرارتی به ماشین خود برسد و کارایی سیستم بهینه شود.

نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای

پخش جریان 

مایعات از طریق یک سیستم توزیعی به صورت یکنواخت بر روی صفحات فلزی پخش می‌شوند. این سیستم توزیعی برای اطمینان از جریان یکنواخت و همگرایی بهینه مایعات استفاده می‌شود.

پخش جریان یکی از عوامل مهم در بهبود عملکرد مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی است. پخش جریان به معنای توزیع یکنواخت مایعات بر روی سطح صفحات فلزی است تا انتقال حرارت بهینه اتفاق بیفتد و همچنین از ایجاد نقاط با جریان خسته و ساکن جلوگیری شود. در ادامه، به توضیح بیشتری از پخش جریان در مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی می‌پردازیم:

• توزیع یکنواخت جریان

یکی از اهداف اصلی پخش جریان، توزیع یکنواخت مایعات بر روی سطح صفحات فلزی است. این به این معنی است که هر نقطه از سطح صفحات فلزی به یک مقدار یکسان از جریان مایعات دسترسی داشته باشد، بدون ایجاد مناطق با جریان کمتر یا بیشتر.

• پیشگیری از نقاط با جریان خسته

در صورتی که جریان مایعات به طور ناهمگن و یا ناپایدار بر روی سطح صفحات فلزی توزیع شود، ممکن است مناطق با جریان خسته یا ساکن ایجاد شود که موجب کاهش کارایی انتقال حرارت می‌شود. پخش جریان به این صورت از ایجاد این نقاط جلوگیری می‌کند و انتقال حرارت را بهبود می‌بخشد.

• استفاده از سیستم‌های توزیعی

برای ایجاد پخش جریان مناسب، از سیستم‌های توزیعی خاصی استفاده می‌شود که جریان مایعات را به صورت یکنواخت و متعادل بر روی سطح صفحات فلزی توزیع می‌کنند. این شامل استفاده از سیستم‌های توزیعی با سوراخ‌ها، شبکه‌های توزیعی، و پایه‌های توزیعی است.

• شکل و طرح صفحات فلزی

طراحی و شکل صفحات فلزی نیز می‌تواند بر پخش جریان تأثیرگذار باشد. استفاده از صفحات فلزی با طرح‌های خمیده یا مارپیچی، که منجر به افزایش منطقه سطح مخاطب و افزایش تلاطم جریان می‌شود، می‌تواند به بهبود پخش جریان و افزایش کارایی انتقال حرارت کمک کند.

• کنترل جریان

کنترل دقیق جریان مایعات نیز می‌تواند به بهبود پخش جریان و افزایش کارایی انتقال حرارت کمک کند. این شامل استفاده از شیرها، والوها، و سیستم‌های کنترل جریان مایعات است.

با توجه به این عوامل، پخش جریان مایعات به صورت یکنواخت و بهینه بر روی سطح صفحات فلزی می‌تواند عملکرد و کارایی مبدل حرارتی را بهبود بخشیده و از کاهش انرژی و افزایش کارایی سیستم حفاظت کند.

نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای

• تبادل حرارت 

• تبدیل حرارتی 

در این مرحله، مایع گرم خنک شده و مایع سرد گرمتر می‌شود. تولید گرمای مایع گرم به سرد در سرتاسر صفحات فلزی انجام می‌شود و این فرآیند به محض تماس با آب سرد می‌شود. تبدیل حرارتی یک فرایند فیزیکی است که در آن حرارت از یک محیط به محیط دیگر منتقل می‌شود. این فرایند ممکن است به صورت انتقال حرارت از محیط گرم‌تر به محیط سردتر (تبدیل حرارت مثبت) یا از محیط سردتر به محیط گرم‌تر (تبدیل حرارت منفی) رخ دهد. در مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای مارپیچی، این فرایند تبدیل حرارتی از طریق مواد صفحات فلزی و مایعاتی که از سردتر به گرم‌تر تبدیل می‌شوند، اتفاق می‌افتد.

اصول تبدیل حرارتی در مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای

• تماس مواد

در یک مبدل حرارتی صفحه‌ای، حرارت از طریق تماس مواد دو جریان مایع یا گاز انتقال می‌یابد. این تماس معمولاً از طریق دیواره‌های فلزی یا صفحات فلزی انجام می‌شود.

• تماس مواد مسطح

در برخی از مبدل‌های حرارتی، تماس مواد به صورت مسطح صورت می‌گیرد، به این معنی که هیچ نوع انحراف یا سطح مخاطب اضافی وجود ندارد. این مبدل‌ها به طور کلی برای انتقال حرارت بین دو مایع یا گاز به صورت موازی مناسب هستند.

• تماس مواد مارپیچی

در برخی از مبدل‌های حرارتی، تماس مواد به صورت مارپیچی یا خمیده انجام می‌شود. این طراحی‌ها منجر به افزایش منطقه سطح مخاطب و بهبود عملکرد انتقال حرارت می‌شوند.

• استفاده از مواد با خواص حرارتی مناسب

انتخاب مواد با خواص حرارتی مناسب برای ساخت مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای مهم است. این مواد باید دارای خواصی مانند راندمان حرارتی بالا، مقاومت در برابر فشار و دما، و مقاومت در برابر خوردگی باشند.

• کنترل جریان مایعات

کنترل دقیق جریان مایعات در داخل مبدل حرارتی نیز می‌تواند به بهبود عملکرد تبدیل حرارتی کمک کند. این شامل تنظیم سرعت جریان، توزیع مایعات، و کنترل دما و فشار مایعات است.

با استفاده از این اصول، تبدیل حرارتی در مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای مارپیچی به بهبود عملکرد و کارایی این مبدل‌ها کمک می‌کند و از کاهش انرژی و افزایش کارایی سیستم حفاظت می‌کند.

خروجی مایعات 

گرم و سرد به ترتیب از طریق دریچه‌های خروجی از مبدل حرارتی خارج می‌شوند. گرمای گرم که از حرارت خود کاسته است، به سیستم تصفیه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، در حالی که مایع سرد که گرم می‌شود، برای کاربردهای دیگر مانند گرمایش یا فرآیندهای استفاده صنعتی می‌شود.

خروجی مایعات از مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی یکی از مراحل مهم در فرآیند تبادل حرارت است که باید با دقت مدنظر قرار گیرد. در این مرحله، مایعات گرم و سرد که از فرآیند تبادل حرارتی عبور کرده‌اند، از مبدل حرارتی خارج می‌شوند. توجه به این نکته مهم است که خروجی مایعات باید به گونه‌ای باشد که هر دو مایع به صورت مجزا و با کیفیت به مقصد خود برسند. در ادامه، به برخی از موارد مهم در مورد خروجی مایعات از مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی اشاره می‌کنم:

1- تنظیم جریان خروجی

جریان خروجی مایعات باید به دقت تنظیم شود تا از تداخل جریان‌ها و همچنین از افزایش فشار در مبدل حرارتی جلوگیری شود. تنظیم جریان خروجی معمولاً با استفاده از والوها، شیرها و سیستم‌های کنترلی انجام می‌شود.

2- حفظ دما و فشار مایعات

دما و فشار مایعات باید به دقت کنترل شود تا از تغییرات ناخواسته و نامطلوب در عملکرد مبدل حرارتی جلوگیری شود. استفاده از سنسورها و سیستم‌های کنترل دما و فشار می‌تواند در این مورد مفید باشد.

3- جدا سازی مایعات

مایعات گرم و سرد باید به صورت جداگانه از مبدل حرارتی خارج شوند تا هر مایع به مقصد خود برسد. برای این منظور، استفاده از سیستم‌های جدا سازی مختلف مانند پالت‌ها، تانک‌ها و لوله‌های جداگانه مفید است.

4- کنترل اندازه و شکل خروجی

اندازه و شکل خروجی مایعات باید به گونه‌ای باشد که از هدررفت و افت فشار در مسیر خروجی جلوگیری شود. این می‌تواند از طریق طراحی مناسب انتهای مبدل حرارتی و استفاده از ابزارهای مناسب انجام شود.

5- بازبینی و نگهداری

پس از خروج مایعات، بازبینی و نگهداری مبدل حرارتی بسیار مهم است. این شامل پاکسازی، تعویض قطعات آسیب‌دیده، و بررسی عملکرد سیستم به منظور اطمینان از عملکرد صحیح و بهینه آن است.

با رعایت این موارد و استفاده از روش‌های مناسب برای خروج مایعات از مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی، عملکرد و کارایی مبدل حرارتی بهبود می‌یابد و از کاهش انرژی و افزایش کارایی سیستم حفاظت می‌شود.

با این اصول، مبدل حرارتی صفحه‌ای مارپیچی به عنوان یک روش کارآمد برای انتقال حرارت در صنایع مختلف، از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، تولید برق، و سیستم‌های گرمایش و خنک‌کننده استفاده می‌شود.

برای دیدن سایر محصولات فروشگاه وارد سایت طراحان کالا شوید.