نحوه ی عملکرد مبدل حرارتی صفحه مارپیچ

برای اینکه بدانیم مبدل حرارتی صفحه مارپیچ چگونه کار می کند. باید بگویم مبدل حرارتی صفحه مارپیچی نوعی مبدل حرارتی فشرده با ساختاری متمایز است که برای انتقال موثر گرما بین دو جریان سیال طراحی شده است. ساختار آن شامل مجموعه ای از صفحات فلزی راه راه است که روی هم چیده شده و مهر و موم شده اند و یک سطح تبادل حرارت را تشکیل می دهند. برای ارائه توضیحی جامع در مورد ساختار مبدل حرارتی صفحه مارپیچی، اجازه دهید به اجزای آن و جزئیات طراحی آن بپردازیم:

برای خرید انواع مبدل حرارتی اینجا کلیک کنید.

صفحات راه راه :

عناصر ساختاری هسته مبدل حرارتی صفحه مارپیچی صفحات فلزی راه راه هستند. این صفحات معمولاً از موادی مانند فولاد ضد زنگ، تیتانیوم یا سایر آلیاژهایی ساخته می شوند که در برابر خوردگی و رسانای حرارتی هستند. راه راه ها یا الگوهای شورون در طراحی یکپارچه هستند و چندین عملکرد مهم را انجام می دهند:

  • آشفتگی افزایش یافته :

موج‌های روی صفحات باعث ایجاد تلاطم در جریان سیال در هنگام عبور از روی سطح ناهموار می‌شوند. این تلاطم برای به حداکثر رساندن راندمان انتقال حرارت با ترویج اختلاط بهتر سیالات سرد و گرم بسیار مهم است.

  • افزایش سطح :

موج‌ها سطح در دسترس برای انتقال حرارت را افزایش می‌دهند. مساحت سطح بیشتر امکان تبادل گرمای موثرتر را در فضای فشرده فراهم می کند.

  • استحکام  :

موج‌ها استحکام  را به صفحات می‌افزایند. به آنها اجازه می‌دهند تا در برابر شرایط فشار و دمایی که در حین کار با آن مواجه می‌شوند مقاومت کنند.

مبدل حرارتی صفحه مارپیچ-اکسرژی

   انباشته شدن صفحات :

چندین صفحه موجدار در کنار هم چیده می شوند تا یک ماتریس تبادل حرارت ایجاد کنند. این صفحات به طور مساوی در لبه های خود قرار گرفته اند و کانال های محکمی را برای جریان سیالات گرم و سرد تشکیل می دهند. تعداد صفحات و فاصله بین آنها بسته به طراحی و نیازهای کاربرد خاص می تواند متفاوت باشد.

 

ورودی و خروجی سیال :

مبدل حرارتی درگاه های ورودی و خروجی را برای هر دو جریان سیال گرم و سرد در نظر گرفته است. این پورت ها معمولاً در انتهای مخالف صفحات انباشته قرار دارند و به سیالات اجازه می دهند در یک انتها وارد شده و پس از عبور از کانال های ایجاد شده توسط صفحات از طرف دیگر خارج شوند.

                                               ورودی سیال - مبدل حرارتی صفحه مارپیچ - اکسرژی                                مبدل حرارتی صفحه مارپیچی-اکسرژی

واشر و مهر و موم :

برای حفظ جدایی بین دو جریان سیال و جلوگیری از نشتی، از واشر یا مهر و موم بین صفحات استفاده می شود. این واشرها یک مهر و موم محکم در امتداد لبه‌های صفحات ایجاد می‌کنند و اطمینان می‌دهند که مایعات از یکدیگر جدا می‌مانند.

گسکت مبدل صفحه مارپیچ-اکسرژی

قاب و تکیه گاه :

مبدل های حرارتی صفحه مارپیچی معمولاً در یک قاب یا محفظه قرار می گیرند تا پشتیبانی ساختاری و حفظ یکپارچگی پشته صفحه را حفظ کنند. این قاب همچنین امکان اتصال آسان لوله ها و اتصالات برای اتصالات سیال را فراهم می کند.

اتصالات و لوله‌کشی :

مبدل حرارتی علاوه بر ورودی‌ها و خروجی‌های سیال، دارای اتصالاتی برای سیستم‌های کمکی مانند پمپ‌ها، شیرها و مکانیسم‌های کنترلی است. این اتصالات برای تنظیم نرخ جریان سیال و دما، بهینه سازی راندمان انتقال حرارت ضروری هستند.

مونتاژ و جوشکاری :

صفحات معمولاً با جوش یا سایر روش های مناسب برای اطمینان از آب بندی محکم و ضد نشتی به هم مونتاژ و آب بندی می شوند. اتصالات جوشی باید به گونه ای طراحی شوند که تنش ها و فشارهای حرارتی مرتبط با عملکرد مبدل حرارتی را تحمل کنند.عایق و حفاظت : در برخی از کاربردها، مبدل حرارتی ممکن است عایق شده یا در مواد محافظ قرار گیرد تا از دست دادن گرما به حداقل برسد و از آن در برابر عوامل محیطی محافظت شود.

دسترسی تعمیر و نگهداری :

نقاط دسترسی و دریچه‌های بازرسی ممکن است در طراحی ادغام شوند تا در صورت لزوم تعمیر و نگهداری، تمیز کردن و تعویض احتمالی صفحه را تسهیل کنند.

مبدل حرارتی صفحه مارپیچی-اکسرژی

مطالعه بیشتر

مبدل صفحه ای گسکت دار را بشناسیم!

مبدل حرارتی چیست؟

 

در عملیات، سیالات سرد و گرم از طریق کانال های ایجاد شده توسط صفحات موجدار جریان می یابد. گرما بین سیالات از طریق صفحات فلزی نازک از طریق رسانایی منتقل می شود و توسط تلاطم ایجاد شده توسط موج ها افزایش می یابد. طراحی خاص و تعداد صفحات را می توان برای مطابقت با نیازهای تبادل حرارتی برنامه سفارشی کرد. مبدل های حرارتی صفحه مارپیچی را در طیف گسترده ای از صنایع، از جمله پردازش شیمیایی، سیستم های HVAC و غیره، همه کاره و کارآمد می کند. نگهداری و بازرسی مناسب برای اطمینان از کارایی مداوم مبدل حرارتی در طول عمر عملیاتی آن ضروری است.

مبدل های حرارتی صفحه مارپیچی ما   از 2 کانال هم راس ساخته شده اند که پین ​​های فاصله دهنده برای تشکیل شکاف های کانال روی آنها جوش داده شده اند. هر شکاف کانال و عرض کانال ها برای برآورده کردن نیازهای خاص و شرایط کاری هر پروژه ای انتخاب می شوند. به ما امکان میدهد تا  نرخ جریان، اندازه ذرات برای مایعات رسوب و افت فشار را در نظر بگیریم. این پین های فاصله دهنده جریان مغتشش را در هر کانال را آسان می کنند.

مبدل حرارتی صفحه مارپیچ چگونه کار می کند.

چند ویژگی منحصر بفرد در مبدل های حرارتی لوله مارپیچی
  • جریان تک کانال مبدل های حرارتی آن را به یک ویژگی منحصر به فرد در جهان تبدیل می کند.
  • جلوه خود تمیز شوندگی
  • به لطف پیکربندی تک کاناله، یک جریان آشفته برای کنترل جریان های سخت ایجاد می شود.
  • از آنجایی که این مبدل حرارتی تک کاناله است، در صورت کاهش سطح مقطع در داخل کانال، سرعت جریان افزایش می یابد و رسوب خارج می شود.

شرایط سخت فرآیند

بدلیل ساختار قوی مبدل‌های حرارت مارپیچی برای انجام وظایف دوچرخه‌سواری طراحی شده‌اند. مبدل های حرارتی مارپیچی می توانند بدون شکست مکانیکی در هنگام فشار یا افزایش دما منبسط شوند.

وظایف رسوب گیری

در اصل مبدل حرارتی صفحه ای  مارپیچ  بیشتر در صنعت خمیر و کاغذ استفاده می شد. جایی که مشکلات رسوب گیری در هنگام استفاده از مبدل های پوسته و لوله کلاسیک (یا مبدل های حرارتی چند کاناله) به دلیل الیاف موجود در پساب ها رایج بود.

مبدل‌های حرارتی صفحه مارپیچی  را می‌توان در هر ماده‌ای شکل داد و جوش داد. (فولادهای کربنی، فولادهای ضد زنگ، دوبلکس، سوپر دوبلکس، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل و غیره…) – SA 516 Gr60، SA 516 Gr70، 304 / 304L، 316 / 316L، UNS S310803، UNS S32205، UNS S32750، 904L، 254 SMO، C276، C22، C2000، تیتانیوم…

آنها برای فشار طراحی از خلاء کامل تا 80 بار و در دمای طراحی 200- درجه سانتی گراد تا 450 درجه سانتی گراد استفاده می شود.

مشخصه طراحی این مبدل مجموعه ای از صفحات فلزی موجدار است. آنها روی هم چیده شده اند و برای ایجاد یک سطح تبادل حرارتی به یکدیگر مهر و موم شده اند. این مبدل های حرارتی بسیار کارآمد هستند و به ویژه برای کاربردهایی با فضای محدود مناسب هستند. برای ارائه توضیح دقیق در مورد نحوه عملکرد مبدل حرارتی صفحه مارپیچی، اجازه دهید مراحل را مرحله به مرحله تجزیه و تحلیل کنیم:

پیکربندی صفحه :

مبدل حرارتی صفحه مارپیچی از تعداد زیادی صفحه ی فلزی با خطوط راه راه یا الگوهای شورون تشکیل شده است. این موج‌ها باعث ایجاد تلاطم در جریان سیالات می‌شوند که انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. این صفحات با توجه به کارایی معمولاً از موادی مانند فولاد ضد زنگ، تیتانیوم یا آلیاژهای دیگر  ساخته می شوند.

معرفی جریان های سیال :

عملیات مبدل حرارتی صفحه مارپیچی با معرفی دو جریان سیال جداگانه آغاز می شود. این جریان ها معمولاً به عنوان «سمت گرم» و «سمت سرد» نامیده می شوند. سمت گرم حاوی سیالی است که نیاز به تامین یا جذب گرما دارد، در حالی که سمت سرد حاوی سیالی است که نیاز به گرم کردن یا خنک کردن دارد.

ترتیب جریان موازی :

در یک مبدل حرارتی صفحه مارپیچی، دو جریان سیال به‌جای جریان مخالف (جهت‌های مخالف) مانند برخی دیگر از انواع مبدل‌های حرارتی، به صورت موازی جریان دارند. این بدان معنی است که هر دو سیال سرد و گرم در یک جهت از طریق کانال های تشکیل شده اند و توسط صفحات موجدار حرکت می کنند.

مسیر جریان :

هر جریان سیال از طریق کانال های متناوب ایجاد شده توسط صفحات موجدار هدایت می شود. سیال گرم از طریق یک مجموعه از کانال ها جریان می یابد، در حالی که سیال سرد از طریق کانال های مجاور جریان می یابد. مجاورت کانال ها امکان انتقال حرارت کارآمد را فراهم می کند.

فرآیند انتقال حرارت :

مکانیسم اولیه انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه مارپیچی، رسانایی از طریق صفحات فلزی نازک است. همانطور که سیالات سرد و گرم از طریق کانالهای مربوطه خود جریان می یابند، گرما از طریق صفحات فلزی از سیال گرم به سیال سرد منتقل می شود. طراحی موجدار صفحات تلاطم و تبادل حرارت را افزایش می دهد و راندمان را افزایش می دهد.

گزینه طراحی ضد جریان :

اگرچه پیکربندی اولیه جریان موازی است، برخی از مبدل های حرارتی صفحه مارپیچی را می توان برای دستیابی به درجه ای از جریان مخالف با تغییر نقاط ورود و خروج سیال طراحی کرد. این می تواند بازده انتقال حرارت را به قیمت برخی پیچیدگی های اضافی در طراحی و کنترل جریان افزایش دهد.

خاص و کارآمد :

طراحی فشرده مبدل حرارتی صفحه مارپیچی، همراه با صفحات راه راه، سطح تبادل حرارت را به حداکثر می رساند و در عین حال فضای فیزیکی مورد نیاز را به حداقل می رساند. این باعث می شود برای برنامه های کاربردی با محدودیت فضا بسیار کارآمد باشد.

خروج و تخلیه :

پس از تکمیل فرآیند تبادل حرارتی، سیالات سرد و گرم از مبدل حرارتی خارج می شوند. ماده سرد اکنون در صورت نیاز گرم یا سرد شده است. این عمل آن را برای استفاده مورد نظر خود در یک فرآیند صنعتی یا تجاری مناسب می کند.

نظارت و کنترل :

مانند سایر مبدل های حرارتی، ممکن است شامل سنسورها و کنترل هایی برای نظارت و تنظیم نرخ جریان و دمای سیالات باشد. این تضمین می کند که تبادل حرارت مورد نظر به طور موثر و دقیق به دست می آید.

کاربردها :

 در صنایع مختلفی از جمله فرآوری شیمیایی، سیستم های HVAC، پردازش مواد غذایی و آشامیدنی و سیستم های انرژی های تجدید پذیر استفاده می شود. آنها در کاربردهایی که تبادل حرارتی کارآمد ضروری است، به ویژه زمانی که فضا محدود است، عالی هستند.

به طور خلاصه، مبدل حرارتی صفحه مارپیچی یک دستگاه انتقال حرارت بسیار کارآمد و خاص است. این مبدل با هدایت دو جریان سیال از میان صفحات فلزی موجدار عمل می کند. این طراحی انتقال حرارت را از طریق هدایت و تلاطم افزایش می دهد. این عمل آن را به یک انتخاب همه کاره و موثر برای طیف گسترده ای از فرآیندها و کاربردهای صنعتی تبدیل می کند. طراحی مناسب، انتخاب مواد و نگهداری برای اطمینان از کارایی مداوم مبدل حرارتی در کاربرد مورد نظر آن بسیار مهم است.