عملکرد مبدل حرارتی صفحه لحیمی
مبدل حرارتی صفحه لحیم کاری شده (Brazed Plate Heat Exchanger – BPHE) یک دستگاه موثر و کارآمد برای انتقال حرارت بین دو مایع مختلف است. این نوع مبدل حرارتی از چندین صفحه نازک، معمولاً از جنس استیل ضد زنگ، که با یکدیگر لحیم شدهاند، تشکیل شده است. در اینجا مراحل عملکرد مبدل حرارتی صفحه لحیم کاری شده توضیح داده میشود:
1. ساختار صفحه:
- صفحات در یک مبدل حرارتی صفحه لحیمی معمولاً از موادی با رسانایی حرارتی بالا مانند فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای نیکل ساخته می شوند. صفحات موجدار هستند تا تلاطم ایجاد کنند و جریان آرام را مختل کنند و انتقال حرارت را بهبود بخشند.
2. فرآیند لحیم کاری:
- مونتاژ صفحات محکم بسته بندی شده است و لبه ها با استفاده از فرآیند لحیم کاری مهر و موم می شوند. در حین لحیم کاری، یک ماده پرکننده ذوب می شود و به داخل راه راه ها و فضای بین صفحات جریان می یابد. همانطور که جامد می شود، یک پیوند قوی و ضد نشت ایجاد می کند و یک ساختار یکپارچه ایجاد می کند.
3. مسیر جریان سیال در عملکرد مبدل حرارتی صفحه ای:
عملکرد مبدل حرارتی صفحه لحیمی
مسیر جریان سیال در مبدل حرارتی صفحه لحیم کاری شده (BPHE) به دقت طراحی شده است تا راندمان انتقال حرارت بین سیالات گرم و سرد را به حداکثر برساند. چیدمان پیچیده صفحات راه راه و الگوی جریان مخالف نقش مهمی در شکل دادن به مسیر جریان سیال ایفا می کند.
ورود سیالات:
- سیالات سرد و گرم در نقاط مشخص شده وارد مبدل حرارتی صفحه لحیم کاری شده می شوند. نقاط ورود به صورت استراتژیک برای اطمینان از توزیع یکنواخت سیالات در کل سطح صفحه ها قرار گرفته اند.
کانال های راه راه:
- راه راه های روی بشقاب ها اهداف متعددی را انجام می دهند. آنها آشفتگی در جریان سیال ایجاد می کنند، جریان آرام را مختل می کنند و تماس حرارتی بهتری بین سیال و سطح صفحه ایجاد می کنند. کانال های راه راه نیز استحکام ساختاری را برای صفحات فراهم می کند.
اندرکنش حرارتی:
- هنگامی که سیال داغ از طریق کانال های تعیین شده خود جریان می یابد، گرما را به صفحات مجاور منتقل می کند. به طور همزمان، سیال سرد که در جهت مخالف از طریق مجموعه کانال های خود جریان دارد، گرمای منتقل شده از صفحات را جذب می کند. این برهمکنش حرارتی در سراسر سطح صفحه رخ می دهد.
- هر جفت صفحه یک کانال برای یکی از سیالات (گرم یا سرد) تشکیل می دهد. این کانال ها در یک الگوی متناوب قرار گرفته اند و یک سری مسیرهای جریان را برای دو سیال ایجاد می کنند. این چیدمان برای به حداکثر رساندن تعامل بین سیالات سرد و گرم طراحی شده است.
نقاط خروج:
- سیال سرد گرم شده و سیال داغ سرد شده پس از تکمیل مسیرهای مربوطه خود از طریق کانال های موجدار، از مبدل حرارتی خارج می شوند. جداسازی دو سیال حداقل اختلاط را تضمین می کند و امکان انتقال حرارت کارآمد را فراهم می کند.
بخوانید:
مزایا و معایب مبدل حرارتی صفحه ای
خنک کاری روغن با مبدل حرارتی صفحه ای
مبدل حرارتی صفحه ای و انواع آن
نصب مبدل حرارتی صفحه ای در سیستم گرمایشی
4. جریان مخالف:
- در یک مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده، سیالات سرد و گرم در جهت مخالف جریان می یابند که به جریان مخالف می گویند. این آرایش اختلاف دمای بین سیالات را در طول کل مبدل حرارتی بهینه می کند و منجر به انتقال حرارت کارآمد می شود.
5. جریان آشفته:
- موجهای روی صفحات باعث ایجاد تلاطم در جریان سیال میشوند. جریان آشفته با شکستن لایه مرزی در نزدیکی سطح صفحات، انتقال حرارت را افزایش می دهد و امکان تماس حرارتی بهتر بین سیال و صفحه را فراهم می کند.
6. طراحی فشرده:
- طراحی فشرده یک مزیت کلیدی مبدل های حرارتی صفحه لحیم کاری شده است. چیدمان انباشته صفحات سطح وسیعی را برای انتقال حرارت در فضای نسبتاً کوچک فراهم می کند. این فشردگی به ویژه در کاربردهایی با محدودیت فضا مفید است.
7. راندمان حرارتی بالا:
- صفحات نازک و تماس حرارتی کارآمد بین سیالات باعث بازده حرارتی بالا می شود. مبدل های حرارتی صفحه لحیم کاری شده حتی با تغییرات نسبتاً کوچک دمایی بین سیالات سرد و گرم می توانند به تفاوت های دما و انتقال حرارت کارآمد دست یابند.
8. انعطاف پذیری و مقیاس پذیری:
- مبدل های حرارتی صفحه لحیم کاری شده مدولار هستند و طراحی آنها امکان مقیاس پذیری را فراهم می کند. واحدهای اضافی را می توان برای افزایش ظرفیت اضافه کرد و آنها را با نیازهای بار حرارتی مختلف سازگار کرد.
9. رسوب کم و نگهداری:
عملکرد مبدل حرارتی صفحه لحیمی
- سطح صاف صفحات و جریان متلاطم خطر رسوب را کاهش می دهد و نیازهای تعمیر و نگهداری را به حداقل می رساند. علاوه بر این، ساختار لحیم کاری شده نیاز به واشرها را که نقاط بالقوه خرابی در دیگر طرحهای مبدل حرارتی هستند، از بین میبرد.
10. برنامه های کاربردی:
عملکرد مبدل حرارتی صفحه لحیمی
- مبدل های حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده در طیف وسیعی از صنایع از جمله سیستم های HVAC، تبرید، فرآوری شیمیایی، غذا و نوشیدنی و سیستم های انرژی تجدید پذیر کاربرد دارند. آنها برای کارهایی مانند گرمایش فضا، گرمایش آب گرم خانگی و کاربردهای خنک کننده استفاده می شوند.
11. تلاقی دما و بازیابی حرارت:
- مبدل های حرارتی صفحه لحیم کاری شده قادر به مدیریت تلاقی های دمایی هستند، جایی که دمای خروجی یک سیال بالاتر از دمای ورودی سیال دیگر است. این باعث می شود آنها برای کاربردهایی که شامل بازیابی گرما هستند مناسب باشند.
به طور خلاصه، کارایی مبدل حرارتی صفحه لحیم کاری شده، طراحی فشرده و سازگاری آن را به انتخابی ارجح برای بسیاری از کاربردهای انتقال حرارت تبدیل کرده است. ساختار لحیم کاری شده، قابلیت اطمینان و دوام را تضمین می کند و در عین حال تبادل حرارتی کارآمد بین سیالات را به شیوه ای فشرده و کارآمد در فضا فراهم می کند.
