مبدل حرارتی صفحه ای (PHE) چیست؟
مبدل حرارتی قاب صفحه ای، مجموعه ای از صفحات موازی است که توسط شیار های موجود روی این صفحات، اشفتگی خاصی به جریان سیال منتفل می شود. این صفحات بین دو کاور واقع می شوند و توسط Tie Bot ها به یکدیگر متصل می گردند. در واقع این صفحات از اختلاط سیال گرم و سرد جلوگیری کرده و موجب انتقال حرارت غیر مستقیم می شوند.
این صفحات مستطیلی شامل نازل های حلقوی هستند که سیالات از طریق انها وارد و خارج می شوند. به دلیل انباشتگی و فشردگی صفحات، این مبدل در زیر مجموعه ی مبدل های packed قرار می گیرد. صفحات که وظیفه انتقال حرارت و تبادل گرمایی بین سیال گرم و سرد را دارا می باشند توسط واشر هایی که به صورت یک تکه بین صفحات قرار گرفته اند محافظت شده و مانع از نشت جریان سرد و گرم به خارج از مبدل می گردند.
به دلیل استفاده از اب بند های دو طرف صفحات، هیچ گونه نشتی و نفوذ سیالات به یکدیگر در این مبدل ها وجود نخواهد داشت. معمولا جنس Frame ها از نوع کربن استیل با پوشش Epoxy بوده که جهت محاسبات ضخامت انها از استاندارد ASME استفاده می شود.
ورق هایی که مسیر جریان را هدایت می کنند معمولا از جنس Alloy Material یا SS 304 می باشند. این صفحات دارای برامدگی منظم می باشند که توسط قالب یا پرس خاص به وجود امده و مسیر های هدایت سیال را تعریف می کنند. ضخامت این صفحات معمولا0.8mm 0.4 ~ و دارای برامدگی هایی به عمق 2-10mm می باشند.
مبدل حرارتی صفحه ای (PHE) چیست؟
مبدل حرارتی قاب صفحه ای، مجموعه ای از صفحات موازی است که توسط شیار های موجود روی این صفحات، اشفتگی خاصی به جریان سیال منتفل می شود. این صفحات بین دو کاور واقع می شوند و توسط Tie Bot ها به یکدیگر متصل می گردند. در واقع این صفحات از اختلاط سیال گرم و سرد جلوگیری کرده و موجب انتقال حرارت غیر مستقیم می شوند.
این صفحات مستطیلی شامل نازل های حلقوی هستند که سیالات از طریق انها وارد و خارج می شوند. به دلیل انباشتگی و فشردگی صفحات، این مبدل در زیر مجموعه ی مبدل های packed قرار می گیرد. صفحات که وظیفه انتقال حرارت و تبادل گرمایی بین سیال گرم و سرد را دارا می باشند توسط واشر هایی که به صورت یک تکه بین صفحات قرار گرفته اند محافظت شده و مانع از نشت جریان سرد و گرم به خارج از مبدل می گردند.
به دلیل استفاده از اب بند های دو طرف صفحات، هیچ گونه نشتی و نفوذ سیالات به یکدیگر در این مبدل ها وجود نخواهد داشت. معمولا جنس Frame ها از نوع کربن استیل با پوشش Epoxy بوده که جهت محاسبات ضخامت انها از استاندارد ASME استفاده می شود.
ورق هایی که مسیر جریان را هدایت می کنند معمولا از جنس Alloy Material یا SS 304 می باشند. این صفحات دارای برامدگی منظم می باشند که توسط قالب یا پرس خاص به وجود امده و مسیر های هدایت سیال را تعریف می کنند. ضخامت این صفحات معمولا0.8mm 0.4 ~ و دارای برامدگی هایی به عمق 2-10mm می باشند.
صفحات انتقال حرارت مبدل حرارتی
در این قسمت به معرفی انواع صفحات مبدل های قاب صفحا ای از نظر مشخصات، نوع شیار های روی صفحات و تقسیم بندی انها به شرح ذیل می پردازیم :
GFP – Wide – Gap plates
این صفحات بیشتر برای سیالات ویسکوز یا جامدات و دوغابها به کار می روند و دارای شیار هایی به غمق 2 تا 5 برابر ضخامت مرسوم می باشند که موجب عبور ذرات درشت می گردند. از شیار Wide – Narrow برای عبور تنها یک سیال با ذرات درشت استفاده می شود اما زمانی که هر دو سیال،سطح جریان اضافی نیاز داشته باشند از نوعMedium/medium استفاده می شود. در پیکربندی این دو نوع شیار، از هندسه صفحه منفردی استفاده می شود. در ضمن این نوع از صفحات کاربرد خوبی برای گاز ها دارند.
GFP Washboard
صفحات GFP Washboard که دارای شیاری از نوع Washboard می باشند، برای مایعات ویسکوز و محلول هایی با ذرات درشت کاربرد دارند. این صفحات نسبت به صفحات Herringbone می توانند ذرات بزرگتری را از لحاظ سایز عبور دهند و تمایل کمتری برای رسوب ذرات دارند زیرا دارای تماس ننقطه ای کمتر بین فلز با فلز می باشند و همچنین دارای مسیر شستشوی عریضی می باشند.
GCD-Series plates
ضخامت gcd-series plates با ntu بالا و ntu کم، ابتکاری تازه در طراحی سطوح توزیع جریان می باشد که برای بخار ها و سیالات ویسکوز کاربرد دارد و احتیاج به شدت انتقال حرارت بالا در افت فشار پایین دارد.
UXP- Series plate
این صفحات دارای شیار های متداول chevron می باشند که بریا طول های مختلف حرارتی ارائه شده است و دارای کاربرد های چند گانه می باشند. در ضمن به واسطه القا کردن اشفتگی بیشتر در جریان سیالات برای محلول های خالص و تمیز کاربرد دارند.
SXP Series plates
Sxp series plates مکمل صفحات uxp-series plates می باشند. Pitch های محکمتر و فاصله کم مسیر شستشو موجب ایجاد ضریب انتقال حرارت بهتر و نیز تزریق فشار بیشتر به جریان می گردد.
دسته بندی مبدل حرارتی
دسته بندی مبدل های حرارتی، بدین گونه می باشد:
ضمنا در جریان همسو، به دلیل اختلاف دمای زیاد در ورودی، تنش های حرارتی بالایی وجود دارد. این نوع جریان در مواردی که یکی از سیالات به دما حساس باشد و نباید دمای ان از یک حدی بالاتر برود، کاربرد دارد.
مبدل حرارتی لوله ای
مبدل حرارتی لوله ای، برحسب شرایط مورد نیاز می تواند حداقل با دو لوله،(داخلی و خارجی) طراحی شود:
- تغییرات دمایی T∆ مورد نظر، کم باشد به طوری که سطح انتقال حرارت مبدل حرارتی دو لوله ای کافی است.
- دبی سیال لوله، کم است. در این حالت اگر به T∆ بیشتری نیاز باشد لوله ی داخلی را به شکل مارپیچ یا U شکل می سازند. در حقیقت سطح و زمان انتقال حرارت را افزایش می دهند.
در دبی بالا، از مبدل حرارتی چند لوله ای یا لوله و پوسته استفاده می شود. شکل7-6 یک نمونه مبدل حرارتی لوله و پوسته را نشان می دهد، که در ان سیال درون لوله ها، تنها یک بار طول لوله ها را طی کرده و از مبدل خارج می شود. در بعضی منابع، به این حالت مبدل لوله و پوسته تک مسیره هم می گویند.
در صورتی که برای سیال درون لوله ها به تغییرات دماییT ∆ بیشتر نیاز باشد، باید زمان بیشتری را در مبدل طی کند و به این منظور لوله ها را به شکل U می سازند. در حقیقت مبدل حرارتی را دومسیره می سازند.
به طور کلی در مبدل های حرارتی، جهت افزایش میزان انتقال حرارت و دستیابی به T∆ مورد نظر به روش های زیر عمل می شود:
- افزایش تعداد لوله ها( مبدل حرارتی لوله و پوسته)
- افزایش سطح و زمان تماس دو سیال (مبدل حرارتی U شکل) یا استفاده از لوله های پره دار
در حقیقت، سطح جانبی لوله، به وسیله پره ها توسعه یافته است. متداول ترین نوع ان در شکل 7-8 مشاهده می شود. این لوله ها به وسیله صفحات دایره ای شکلی که عمود بر محور لوله هستند، احاطه شده اند.
- ایجاد جریان ناهمسو برای سیالات درون لوله و پوسته
- نصب بافل ها جهت افزایش به هم خوردگی و ضریب جا به جایی سیال درون پوسته .
توصیه می شود علت بیشتر بودن میزان انتقال حرارت جریان نا همسو نسبت به همسو را در مبدل های حرارتی، به صورت زیر تبیین کنید:
در حالت ناهمسو، اختلاف دمای دو سیال در طول مبدل، تقریبا یکنواخت است و حتی در خروجی نیز، تبادل حرارت وجود دارد. در حالی که در جریان همسو، فقط در قسمتی از مسیر، به دلیل اختلاف دما، انتقال حرارت وجود دارد و همین باعث می شود که میزان انتقال حرارت در جریان همسو از ناهمسو کمتر باشد.
