نوشته‌ها

,

مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله یکی از کاربردی ترین انواع مبدل حرارتی در صنایع می باشد. بطور کلی این مبدل ها را می توان یکی از بادوام ترین و ارزان ترین مبدل های موجود دانست . یکی دیگر از عوامل برتری این مبدلها تعمیرات آسان آنها می باشد که در صنایع بسیار مهم می باشد.

از عوامل مهم دیگر در انتخاب مبدل حرارتی ، سازگاری آنها با رسوب داخل سیالات می باشد . مبدل پوسته و لوله را می توان با مقادیر مختلف رسوب به راحتی طراحی نمود . این امر بخاطر امکان افزایش قطر لوله های داخلی می باشد.

عامل مهم دیگر در طراحی مبدل حرارتی ، خوردگی سطوح انتقال حرارت در اثر تماس سیالات است . در مبدل حرارتی پوسته و لوله امکان تغییر جنس تیوبها و ضخامت آنها نسبت به دیگر مبدل ها بیشتر است. لذا در سیالاتی که خوردگی آنها زیاد است و نیاز به جنس خاص یا ضخامت بالا دارد از مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود.

همانطور که گفته شد یکی از برتریهای این نوع مبدل نسبت به انواع دیگر آن ، تعمیر پذیر بودن آسان آن است. در جایی که نیاز به تعویض لوله ها یا تمیزکاری لوله ها می باشد ، این نوع مبدلها به راحتی و با باز کردن چند پیچ این امکان را به کاربر می دهد تا با تعمیرات و نگهداری آسان آن بصورت دوره ای ، راندمان انتقال حرارت آن را حفظ نماید.

در این مقاله سعی خواهیم کرد به تعریف مبدل حرارتی و انواع آن ، اجزای مبدل حرارتی پوسته و لوله ، طراحی مبدل پوسته و لوله و همچنین تعیین قیمت مبدل پوسته و لوله بپردازیم.

 

مبدل حرارتی چیست و چگونه کار می کند؟

مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی به دستگاهی اطلاق می شود که حرارت را از یک سیال نظیر آب ،روغن ، بخار و … گرفته و به سیال دیگری انتقال می دهد. این فرآیند باعث گرم شدن یک سیال و خنک شدن سیال دیگر خواهد شد. در صنایع نیز از مبدل حرارتی برای هر دو منظور استفاده می شود. ممکن است بخواهیم آبی را توسط بخار گرم کنیم یا هوا را توسط گازهای مبرد خنک کنیم.

مبدلهای حرارتی در کل به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم می توانند انتقال حرارت را انجام دهند. در روش مستقیم دو سیال بدون واسط با هم برخورد کرده و انتقال حرارت و جرمی انجام می دهند . مانند گرمایش آب توسط بخار در دی اریتور . اما در بیشتر موارد انتقال حرارت بصورت غیر مستقیم و توسط یک فلز واسط انجام می شود. این فلز واسط می تواند بصورت یک لوله در مبدل بکار رود که به آن تیوب می گویند یا بصورت صفحاتی باشد که دو سیال را از هم جدا می کنند. اما در کل این فلز باید دارای خواصی چون انتقال حرارت خوب و میزان خوردگی کم با آن دو سیال باشد. مبدل حرارتی به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند که می توانید با کلیک بر لینک روبرو با آنها آشنا شوید. (انواع مبدل حرارتی)

مبدل حرارتی پوسته و لوله دستگاهی است که در آن یک سیال در داخل تعدادی لوله و سیال دیگر در خارج آنها جریان پیدا می کنند. در اثر این جریان ، سیال گرم حرارت خود را به دیواره لوله ها منتقل می کند و لوله ها نیز این حرارت را به سیال سرد انتقال می دهند.در فیلم زیر می توانید با طرز کار مبدل حرارتی پوسته و لوله و اجزای آن آشنا شوید.

 

مبدل حرارتی پوسته و لوله چیست و چگونه کار می کند؟

برای مشاهده طرز کار مبدل حرارتی روی عکس بالا کلیک کنید.

اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی پوسته و لوله

اجزای تشکیل دهنده مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله از اجزای بسیار ساده ای تشکیل شده است . این امر باعث می شود تهیه مواد اولیه ساخت آن و تعمیرات و جایگزینی آن به راحتی انجام شود. مبدل حرارتی پوسته و لوله در انواع مختلفی ساخته می شود اما اجزای آن شبیه هم می باشد. یک مبدل پوسته  لوله شامل اجزاء زیر می باشد:

لوله های داخلی یا تیوب:
  • لوله های داخلی که تیوب نامیده می شوند و در حقیقت همان فلز واسط و سطح انتقال حرارت می باشد . تیوب طوری طراحی می شود که علاوه بر انتقال حرارت ، در مقابل خوردگی ، فشار ، رسوبات و دما مقاوم باشد . ممکن است داخل یا بیرون این تیوبها فین دار باشند که در افزایش انتقال حرارت بسیار موثر و کاربردی هستند. معمولا جنس این تیوب ها استنلس استیل ، کربن استیل و یا مس می باشد . ( لینک شرکت مس شهید باهنر)
پوسته مبدل حرارتی:
  • پوسته از یک لوله با قطر زیاد ساخته می شود که تیوبها را در برمیگیرد . سیالی که در پوسته  جریان دارد  از یک سمت آن وارد شده ، لابلای تیوبها حرکت کرده و از سمت دیگر خارج می شود. جنس پوسته از نوع کربن استیل ، استنلس استیل ، برنج ، تیتانیوم و یا حتی شیشه و … می باشد. انتخاب جنس پوسته رابطه مستقیمی با میزان خوردگی سیال داخل آن دارد. البته عواملی چون فشار و دما نیز در تعیین ضخامت پوسته نقش کلیدی دارند. پوسته می تواند دارای سطح مقطع گرد یا چند ظلعی باشد اما بخاطر تحمل فشار بالایی که سطح مقطع گرد دارد معمولا پوسته بصورت یک لوله ساخته می شود. این لوله معمولا  از نوع ورق نورد شده ، لوله درزدار، لوله اسپیرال یا لوله بدون درز می باشد.
صفحه لوله یا تیوب شیت:
  • تیوب شیت مبدل در حقیقت یک صفحه فلزی گرد  با ضخامت بالاست. تیوب شیت در یک یا دو طرف پوسته نصب می شود . برروی آن جای اتصال تیوبها سوراخکاری شده و تیوب ها داخل سوراخهای آن نصب خواهند شد.وظیفه اصلی تیوب شیت جدا کردن دو سیال پوسته و لوله و همچنین پاس بندی کردن مبدل برای رفت و برگشت بیشتر سیال داخل لوله می باشد.

تیوب شیت یا صفحه لوله

کلگی یا هد مبدل حرارتی:
  • هدهای مبدل پوسته لوله (بونت ها) در جلوی تیوب شیت ها بسته می شوند و دو وظیفه مهم برعهده آنها می باشد. اول آنکه باعث تغیر مسیر سیال داخل تیوبها می شود . یعنی می توان مبدل را توسط یک یا چند پارتیشن داخل هد ها بصورت چند پاس طراحی کرد. بنابراین سیال داخل تیوبها چندبار از ابتدا تا انتهای مبدل را طی نماید که اینکار باعث افزایش راندمان و کاهش طول مبدل خواهد شد. ثانیا با بازکردن این هدها امکان تعمیر یا تمیزکاری سمت تیوبها فراهم خواهد شد.

 

بافل یا صفحات جداکننده:
  • بافل ها یکسری صفحات سوراخکاری شده شبیه تیوب شیت هستند . بافل ها درون دسته لوله ها بصورت منظم و تعداد مشخص و با فواصل طراحی شده، نصب می شوند. بافل ها دو نقش مهم در مبدل حرارتی پوسته و لوله دارند. اولا باعث می شوند که سیال داخل پوسته بصورت مستقیم از لابلای لوله ها عبور نکند . بافلها مسیر سیال را بصورت مارپیچ و عمود به تیوبها تغییر می دهند . بنابراین راندمان انتقال حرارت سیال داخل پوسته و تیوبها افزایش می یابد. در ثانی فاصله بین تیوبها را حفظ می کنند .زیرا افزایش یا کاهش فاصله تیوبها باعث کاهش انتقال حرارت و رسوب گرفتگی بین تیوبها می گردد.

بافل مبدل حرارتی پوسته و لوله

تای رود:
  • تای رودها میله یا لوله هایی هستند که وظیفه آنها فیکس نگه داشتن فاصله بین بافل ها می باشد.آنها بصورت عمود بر تیوب شیت نصب  و بافلها برروی آنها نصب می شوند.
نازل ها:
  • معمولا دو عدد نازل بصورت فلنج یا بوشن برای ورود و خروج سمت تیوبها و دو عدد برای ورود و خروج سیال سمت پوسته ها برروی مبدل تعبیه می شوند.

 

  • لوازم مورد نیاز دیگر مانند واشرها ، پیچ های تیوب شیت و هدها ، پایه های مبدل، اتصالات اضافی و بوشنهای دستگاههای اندازه گیری و …

 

انواع مبدل حرارتی پوسته و لوله

در استاندارد TEMA ،مبدل حرارتی پوسته و لوله به سه قسمت اصلی تقسیم می شود. کلگی یا بونت جلو(Front Head) ، پوسته(Shell)  و بونت عقب(Rear Head). هر کدام از این سه قسمت بر حسب نوع سیال ، دمای کاری ، فشار کاری و …. به انواع مختلفی ساخته می شوند. اما بطور کلی مبدل های حرارتی پوسته ولوله به سه تیپ فیکس تیوب باندل یا دو سر ثابت ، فلوتینگ هد یا یکسر شناور (Floating Head) و یو شکل (U-Type)  تقسیم بندی می شوند. در عکسهای زیر قسمتهای مختلف یک مبدل حرارتی پوسته و لوله استاندارد را مشاهده می فرمایید.

 

هد جلویی یا بونت جلویی مبدل حرارتی پوسته و لوله

انواع پوسته مبدل حرارتی

کلگی عقب یا بونت عقب مبدل حرارتی پوسته و لوله

طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله

نرم افزار aspen one

بطور کلی طراحی مبدل حرارتی به سه بخش زیر تقسیم می شود:

طراحی ترمال یا طراحی حرارتی :

مهندسان طراح در این بخش ابتدا از طریق داده های مسئله نظیر دبی ، دمای اولیه و دمای نهایی سطح انتقال حرارت را محاسبه می کنند. برای طراحی باید چند پارامتر دیگر بعنوان شاخص در نظر گرفته شود. بعنوان مثال مشخصات فیزیکی سیال ،جنس تیوب ها ، قطر تیوب ها ، ضخامت تیوبها ، فاصله آنها و فاصله بافل ها. همچنین تعداد مسیر رفت و برگشت سیال یا تعداد پاس مبدل در طراحی و محاسبه سطح حرارتی نقش بسزایی دارد.

محاسبات ترمال مبدل حرارتی بر اساس روابط مکانیک سیالات و ترمودینامیک انجام می شود . سپس از طریق آن سطح انتقال حرارت ، تعداد تیوب ها ، قطر پوسته ، طول مبدل و پارامترهای فیزیکی دیگر بدست می آید. خوشبختانه اکنون با وجود نرم افزارهای به روز و قوی مانند ASPEN و HTRI ، محاسبه مبدل حرارتی دقیقتر و راحت تر شده است . اما بخاطر وجود روابط پیچیده در محاسبه مبدل های حرارتی ، حتی در نرم افزارها  بازهم امکان خطا وجود داشته و لازم است این محاسبات توسط مهندس خبره و با تجربه انجام شود.

محاسبات مکانیکال:

بعد از طراحی حرارتی نوبت به محاسبات مربوط به تعیین ضخامت ، تحلیل تنشها و دیگر پارامترهای مربوط به تحمل فشار و استرس در بخشهای مختلف مبدل می رسد. برای اینکه یک مبدل بتواند طی سالهای متمادی به درستی کار کند و عواملی چون ترکیدگی در اثر فشار، پدیده رزونانس و ویبره و … در آن لحاظ شده باشد باید عوامل مهمی چون سرعت سیال در داخل تیوبها و پوسته ، نوع تیوب باندل ، اتصال تیوبها به تیوب شیت و دهها عامل دیگر توسط مهندس محاسب یا نرم افزار مدل شود تا بهترین نتیجه برای اجزای یک مبدل حرارتی بدست آید.

تهیه نقشه:
  • پس از انجام دو مرحله بالا ، یک نقشه کامل جهت ساخت مبدل تهیه می شود. در این نقشه باید ابعاد ، ضخامت ، نوع اتصال هر دو قطعه ، نقشه برشکاری هر قطعه و جانمایی اتصالات مشخص شود. همچنین در آن نحوه تست ، فشار و دمای کاری مبدل ، ایزولاسیون و خلاصه هر آن چیزی که برای ساخت مبدل حرارتی مورد نیاز است گنجانیده می شود.

نحوه ساخت مبدل حرارتی پوسته و لوله:

نحوه ساخت مبدل حرارتي پوسته و لوله

بر حسب نقشه های تایید شده از طرف کارفرما ، مراحل زیر برای ساخت یک مبدل حرارتی انجام می پذیرد:

خرید متریال:
  • ابتدا لیست قطعات مورد نیاز جهت خرید، از نقشه استخراج شده و خرید آنها انجام می شود.
  • ابعاد متریال خریداری شده از نظر ضخامت و غیره اندازه گیری می شود.
  • جهت حصول اطمینان از صحت جنس مواد اولیه و تطابق آنها با لیست متریال موجود در نقشه ، مقداری از متریال را به آزمایشگاه ارسال می کنند . سپس تاییدیه آزمایشگاه شامل نتایج ترکیبات مواد ، تست کشش و … را کسب می نمایند.
برشکاری و فرم دهی:
  • پس از کسب تاییدیه از آزمایشگاه ، نقشه برش متریال بر حسب نقشه اصلی تهیه و متریال هر جزء مبدل حرارتی برشکاری می شود و در انتها توسط مهندس ناظر چک ابعادی می شود.
  • سپس هر جزء که نیاز به فرم دهی دارد ، با ابزار مخصوص و استاندارد فرم دهی می شود. بعنوان مثال در مبدلهای طرح U شکل ، باید تیوب ها توسط دستگاه u-bender خم شوند. یا فلنج ها و تیوب شیت ها باید تراشکاری شده و مطابق نقشه سوراخکاری شوند. در این مرحله نیز تمام ابعاد بدست آمده باید توسط مهندس ناظر ،کنترل شده و ابعاد در فرم مربوطه ثبت گردد.
اسمبل اجزای مبدل حرارتی:
  • برروی تیوب شیت ، تیوبها نصب می شود و ما بین آنها بافلها جاگذاری می شوند. فاصله گذاری بین بافلها در حفظ راندمان دستگاه بسیار مهم است. لذا از تعدادی تای رود و اسپیسر برای فیکس کردن فاصله بافلها استفاده می شود. در ضمن فیکس کردن بافلها بدلیل جلوگیری از ویبره آنها و در نتیجه خورده شدن تیوبهایی که در تماس با بافلها هستند ضروری می باشد.
  • سپس سر تیوبها باید به تیوب شیت فیکس شوند. برای اینکار معمولا از دو روش اکسپند کردن و یا جوشکاری سر تیوب ها یا تلفیق هر دو روش برای مقاوم سازی تیوبها در برابر فشار و نشتی استفاده می شود.

اتصال تیوب به تیوب شیت

  • به موازات ساخت تیوب باندل ، پوسته مبدل نیز باید ساخته شود. لذا برروی پوسته نازلهای ورودی و خروجی جانمایی شده و برشکاری می شوند. فلنج های اتصال به تیوب شیت نیز به آن جوشکاری شده و اتصالات و موارد دیگر نظیر پایه و قلاب برروی آن نصب می شوند.
  • هد های مبدل نیز بر اساس تعداد پاس مبدل و نازلهای ورودی و خروجی مطابق نقشه ساخته می شوند. لازم بذکر است هدهای مبدل حرارتی پوسته و لوله در استاندارد TEMA دارای اشکال مختلفی است. این طرحها به کاربر امکان باز و بسته شدن راحت و دسترسی به داخل تیوبها را می دهد.
  • پس از جوشکاری و آماده سازی پوسته باید داخل پوسته مبدل کاملا تمیزکاری شود تا هر گونه زوائد از داخل آن پاکسازی گردد.

 

تست هیدرواستاتیک مبدل حرارتی پوسته و لوله:

آماده سازی مبدل حرارتی برای تست:
  • ابتدا هر دو قسمت تیوب باندل و پوسته توسط مهندس ناظر مطابق نقشه چک می شود.
  • سپس باید تیوب باندل را به داخل پوسته وارد کرد تا برای تست اولیه آماده گردد. برای این کار معمولا از تسمه لاستیکی استفاده می شود. بدین طریق زیر تیوب باندل را مهار کرده و بدون خسارت به آن به داخل پوسته هل می دهند. سپس پیچها و واشرهای تیوب شیت و فلنج بدنه را محکم می بندند.
تست اولیه:
  • برای تست اولیه ابتدا هدها را نمی بندند و از سمت پوسته آب را وارد می کنند و تحت فشار قرار می دهند. هرکدام از تیوبها که عیوبی نظیر سوراخ شدگی یا اکسپند ناقص داشته باشند در این نوع تست مشخص می شوند.بنابراین تولید کننده باید نسبت به رفع این عیوب اقدام نماید.
تست نهایی:
  • پس از تست اولیه نوبت به تست اصلی مبدل می رسد. پس هدها را هم در سر مبدل می بندند و کاملا پیچها را محکم می کنند.
  • حال از دو سمت پوسته و لوله آب را وارد کرده و 1.5 برابر فشار کاری هر سمت به آن فشار وارد می کنند. لازم بذکر است که افزایش فشار نباید بصورت ناگهانی باشد. بلکه باید زمان مشخصی را طبق استاندارد به افزایش فشار اختصاص داد.
  • سپس به مدت یک تا دو ساعت مبدل را تحت فشار ثابت نگه می داریم . البته باید دقت نمود که گیج های فشار کالیبره بوده و خطا نداشته باشد.
  • پس از این زمان اگر افت فشار در دو سمت مشاهده نشد به مرور فشار تست را می شکنیم تا فشار به صفر برسد و آب را بصورت کامل خارج می کنیم.
  • در مرحله آخر باید دقت نمود که آب داخل بصورت کامل خشک شود تا به مرور بین تیوبها و پوسته پیل شیمیایی تشکیل نشود.
  • مطابق تست انجام شده یک برگه گزارش تست شامل نمودارها ، نحوه تست، نوع سیال و … تهیه شده و به کارفرما ارائه می شود.

 

رنگ آمیزی و مراحل نهایی

  • ابتدا باید سطوح مبدل را بصورت کامل از زوائد جوشکاری پاک نمود. برای اینکار معمولا از فرچه سیمی و سنگ فرز استفاده می شود. البته باید دقت داشت که هر گونه سنگ زنی و جوشکاری مجدد خطوط جوش بعد از تست هیدرو استاتیک ممنوع می باشد.
  • پس از این مرحله باید سطح پوسته و کلگی ها سندبلاست شوند. معمولا سندبلاست برحسب کد SA2 1/2 انجام می شود.
  • پس از آن مطابق اسپک رنگ داخل نقشه ،بصورت لایه لایه رنگ آمیزی انجام می شود. معمولا سه لایه آستر ، میانی و نهایی برروی مبدل اجرا می شود.

 

قیمت مبدل حرارتی پوسته و لوله:

برای محاسبه قیمت مبدل حرارتی پوسته و لوله ابتدا باید اجزای آنرا از محاسبات و نقشه استخراج گردد. سپس یک جدول متره برآورد از اجزا و قیمت هر جزء تهیه نمود. در نهایت بر حسب این جداول و سود منطقی شرکت سازنده ، قیمت آن به خریدار اعلام می گردد. البته می توان برای مبدل های پر کاربرد نظیر مبدل های استخر یا گرمایش از کف و … که روتین هستند بر حسب سطح حرارتی آنها قیمت را به مشتری اعلام نمود. اما اکنون با توجه به تغییرات روزانه قیمت متریال ، تهیه لیست قیمت برای مبدل های حرارتی امکان پذیر نمی باشد. لذا خریداران محترم می توانند با مهندسان این شرکت برای اطلاع از آخرین قیمت تماس حاصل فرمایند.

 

کاتالوگ مبدل حرارتی پوسته و لوله:

محاسبه مبدل های حرارتی پوسته و لوله با توجه به گستردگی سیالات  باید توسط مهندس محاسب صورت پذیرد. اما ما در این بخش محاسبه دو نوع مبدل بخار به آب و آب به آب در اختیار شما قرار می دهیم . بنابراین شما می توانید بدون انجام محاسبات پیچیده و بصورت تقریبا دقیق این دو نوع مبدل پرکاربرد را محاسبه نمایید.

کاتالوگ مبدل حرارتی پوسته و لوله را از اینجا دانلود فرمایید.

,

مبدل حرارتی هلیكال

مبدل حرارتی هلیكال

مبدل حرارتی هلیكال دستگاهی است كه برای انتقال حرارت بین دوسیال كه یكی از آنها دارای دبی بسیر كمتر و اختلاف دمای زیادتری نسبت به سیال دوم است بكار می رود. بنابراین آنرا باید در مسیر طولانی تری جاری نمود. مبدل حرارتی هلیكال از یك یا چند لوله با تعداد محدود اما با طول بلند تشكیل شده است كه با توجه به سطح مقطع عبوری كمی كه دارند برای دبی های پایین طراحی شده اند. طول بلند آنها نیز باعث بوجود آمدن بیشترین تفاوت دمایی بین ورودی و خروجی سیال خواهد شد.
بخاطر آنكه بتوانند این لوله ها را در كمترین فضا جانمایی كنند آنها را بصورت فنری (هلیكال) می سازند تا به راحتی درون یك پوسته استوانه ای شكل قرارگیرد.

كاربرد عمده مبدل هلیكال در تهیه آب بهداشتی است كه دمای آب مصرفی با دبی كم (مثلا با 2 تا 4 گالن در دقیقه) باید 56 درجه سانتیگراد بالا رود.
مبدلهای هلیكال ساخت شركت مبدل سازان مبنا دارای یك پوسته از جنس كربن استیل ، استنلس استیل یا گالوانیزه مرغوب است كه داخل آن یك یا دو ردیف لوله مسی بصورت هلیكال نصب شده است . عمده كاربرد این مبدلها در پكیج های تهیه آبگرم بهداشتی می باشد.
محاسبه ترمال و مكانیكال این نوع مبدل بصورت دقیق توسط مهندسان این شركت انجام می پذیرد تا بالاترین راندمان حرارتی از مبدل بدست آید.

جزئیات
دارای یك پوسته از جنس كربن استیل ، استنلس استیل یا گالوانیزه مرغوب

كويل از جنس مسی يا استنلس استيل

,

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی دستگاهی است كه به منظور انتقال حرارت بین دو سیال استفاده می شود و كاربرد فراوانی در صنایع تاسیسات ، نفت و پتروشیمی دارد. تقریبا هیچ صنعتی را نمی توان یافت كه از یكی از انواع مبدل های حرارتی استفاده نكند. مبدل حرارتی به چندین نوع تقسیم بندی می شود كه مبدل حرارتی صفحه ای یكی از آنها می باشد.

مبدل حرارتی صفحه ای دستگاهی است که انتقال حرارت در آن از طریق تعدادی صفحات فلزی شیاردار انجام می شود و نسبت به انواع دیگر مبدل حرارتی، دارای حجم کمتر و راندمان بالاتری می باشد.

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای :

– بدلیل ضخامت کم صفحات این مبدل و همچنین شیارهایی با قطر کم جهت عبور سیال و بوجود آمدن جریان مغشوش و گردابی ، ضرایب انتقال حرارت آن بالاتر از انواع دیگر مبدلها می باشد.
– استفاده از این نوع مبدل بدلیل ساختار خاص داخلی آن و نازک بودن صفحات آن در مواردی که اختلاف دمای بین سیال گرم و سرد کم می باشد بسیار مناسب می باشد.
– مبدلهای صفحه ای نسبت به سطح حرارتی خود دارای وزن و حجم کمی هستند . بنابراین نسبت به دیگر انواع مبدل حرارتی کوچکتر و دارای راندمان بالاتر خواهند بود که این امر به نصب آسانتر و جانمایی بهتر آن کمک می نماید.
– در مبدل صفحه ای واشردار  امکان کاهش یا افزایش تعداد صفحات وجود دارد . بنابراین با کاهش یا افزایش دما یا دبی در مبدل می توانیم به راحتی تغییراتی در تعداد صفحات آن دهیم تا توان مبدل و سایر مشخصات مکانیکی تغییر کند.

بخاطر دوبله بودن واشرها در قسمت ورودی و خروجی سیال به مبدل ، امکان نشتی بین دو سیال از بین می رود و در صورت نشتی هر یک از آنها ، سیال فقط به بیرون مبدل نشت کرده و قابل مشاهده است .
-بدلیل آنکه این نوع مبدلها به راحتی از  طریق چند پیچ باز می شوند ، تعمیرات و عوض کردن صفحات آن و اسید شویی و رسوبگیری از آن به راحتی انجام می شود.
– بخاطر کوچک بودن شیارهای صفحات، حجم بسیار کمی از سیال در مبدل حرارتی گردش می نماید . بنابراین وزن پر و خالی مبدل اختلاف زیادی نخواهد داشت که این امر به انتخاب استراکچر محل نصب کمک شایانی می نماید.
-در مبدلهای صفحه ای می توان بر حسب ویسکوزیته سیال به راحتی صفحه مخصوص به آنها را انتخاب نمود . صفحات با شیارهای عمق کم برای سیالات با ویسکوزیته کم و صفحات با شیار های عمیق برای سیالات با ویسکوزیته بالا کاربرد دارند.

 

اجزاء تشکیل دهنده مبدل صفحه ای:

اجزای مبدل صفحه ای

– فریم : دو صفحه بزرگ و ضخیم فلزی هستند که در ابتدا و انتهای مبدل نصب شده و صفحات انتقال حرارت بین آندو قرار می گیرند. فریم ابتدای مبدل حرارتی صفحه ای بصورت ثابت (Fixed Cover) و فریم انتهای مبدل بصورت متحرک می باشد(Movable Cover) .
– پلیت ها (Plate Pack): تعدادی صفحه نازک فلزی هستند که عمدتا از جنس استنلس استیل 304  و 316 ساخته می شوند . این صفحات دارای شیارهای نازکی هستند که سیال داخل آنها حرکت می کند و در حقیقت بعنوان فلز واسط باعث انتقال حرارت بین دو سیال در مبدل می شوند.
–  واشر ها (Gasket):که برای آب بندی دو سیال در مبدل حرارتی صفحه ای استفاده می شوند و از جنسهای مختلف و مقاوم به دما و خوردگی ساخته می شوند .
– نازل ها (Nozzle) : تعدادی نازل ورودی و خروجی دو سیال می باشند و در انواع مختلف فلنجی یا رزوه ای برروی فریم میدل صفحه ای نصب می شوند.
– تعدادی پیچ و مهره (Stud Bolt) که نقش آنها سفت کردن همه فریمها و صفحات و واشرها بهم می باشد تا امکان نشتی را در مبدل حرارتی صفحه ای از بین برده و مبدل یکپارچه گردد.
– یکعدد میله در پایین مبدل (Guide Bar) : که تمام پلیت ها را در یک مسیر و بصورت صاف و پشت سرهم نگه می دارد.

– یکعدد ناودانی یا پروفیل در بالای مبدل (Carryng Bar) : که مانند میله فوق عمل کرده و علاوه بر آن بعنوان یک نگهدارنده برای جابجایی پلیت ها مورد استفاده قرار می گیرد.

 

مبدل صفحه ای چگونه کار می کند؟

انتقال حرارت در مبدل صفحه ای به اینصورت است كه دو سیال از ورودی های دستگاه وارد شده و بخاطر اینكه واشر بین صفحات در قسمتهای اتصال كانال ورودی یكی در میان باز و بسته است، سیال نیز بصورت یكی در میان در لابه لای صفحات مبدل حرارتی صفحه ای وارد شده و بین شیارهای آنها حركت می کند. همچنین ورودی و خروجی ها به گونه ای انتخاب می شوند که دو سیالی كه در دو سمت این صفحات هستند بصورت جریان ناهمسو حركت كنند كه این امر باعث افزایش میانگین اختلاف دمای سیال سرد و گرم شده و گرادیان دمایی مناسبتر و یکنواخت تری را در تمام سطوح مبدل ایجاد کرده و راندمان حرارتی مبدل صفحه ای را افزایش خواهد داد.چنانچه گفته شد، از دلایل بالا بودن انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه ای شیار دار بودن این صفحات و تاثیر آن بر رژیم جریان است. کم بودن قطر این شیارها و افزایش توربولنسی سبب کاهش ضخامت لایه مرزی آرام و مقاوم در برابر انتقال حرارت می شود که خود سبب افزایش چشمگیر ضریب انتقال حرارت در مقایسه با سایر مبدلها می شود.

در این فیلم می توانید با مبدل حرارتی صفحه ای و نحوه کار آن آشنا شوید (اینجا کلیک کنید)

پلیت مبدل صفحه ای

 

انواع توزیع جریان در مبدل حرارتی صفحه ای:

نحوه توزیع جریان میان این صفحات نیز به دو طریق یک طرفه و قطری می باشد.در طراحی های گذشته به دلیل ایجاد توزیع بهتر و یکنواخت سیال از حرکت قطری استفاده میشد ولی در طراحی های جدیدتر این مهم از طریق طراحی مناسب شیارها در قسمت فوقانی و تحتانی صفحه انجام شده و دیگر نیازی به صفحه های قطری که ضرورت وجود دو نوع پرس متفاوت را ایجاد می کنند، نخواهد بود.

جریان در مبدل صفحه ای

انواع مبدل حرارتی صفحه ای:

1- مبدل حرارتی صفحه ای بریز (غیر قابل بازشو) كه برای سیالات تمیز و با رسوب كم برای فشار و دمای کاری بالا كاربرد دارد. در این نوع مبدل صفحه ای، خطوط آب بندی صفحات بوسیله پر شدن از فلز با جنس مس، نیكل یا آلمینیوم و ذوب آنها با قرار گرفتن در کوره و عملیات حرارتی مخصوص بهم متصل می شود و یك مبدل یكپارچه بوجود می آید.
2- مبدل حرارتی صفحه ای  جوشی (غیر قابل بازشو)برای سیالات سمی و یا شرایط خاص با رسوب كم و یا با فشار كاری خیلی بالا كه لبه خارجی این صفحات با فلز متجانس بهم جوش و آب بند می شوند.
3- مبدل حرارتی صفحه ای از نوع واشر دار با فشار كاری تا 25 بار و دمای 200 درجه سانتیگراد كه این نوع مبدل صفحه ای دارای قابلیت بازشوندگی و رسوب زدایی آسان است.بنابراین استفاده از آنها برای سیالاتی كه ضریب رسوب بالاتری دارند یا املاح داخل آنها بیشتر از سیالات دیگر است، توصیه می شود. جهت اتصال صفحات این نوع مبدل صفحه ای از واشر های مخصوص لاستیکی جهت آب بندی و جهت دهی جریان ما بین صفحات استفاده می شود. برای فشردن و آب بندی این صفحات از تعدادی پیچ استفاده می شود كه فریمها و صفحات را بهم محكم می كند.

 

جنس مبدل صفحه ای:

بعلت استفاده از جنس استنلس استیل در مبدل صفحه ای خوردگی در آنها وجود ندارد مگر در سیالات خاص و برای مثال اسیدهای قوی که در اینصورت از فلزات و آلیاژهای دیگری نظیر 276c- ، هستلوی و یا تیتانیوم استفاده می شود. بنابراین می توان آنها را نازك طراحی نمود که سبب افزایش راندمان حرارتی مبدل صفحه ای می شود.

جزئیات

دارای راندمان بسيار بالا

دارای حجم كمتر نسبت به ساير مبدلها

مقاوم به خوردگی

مقاوم به رسوب

,

مبدل حرارتی فین پلیت

مبدل حرارتی فین پلیت

مبدل حرارتی فین پلیت

مبدل حرارتی فین پلیت (Finned Plate Heat Exchanger) نوعی مبدل حرارتی است كه از تعدادی لوله موازی و تعداد بیشتری صفحه عمود بر آنها تشكیل شده است.این مبدلها  زمانی بكار می رود كه یكی از سیالات گاز باشد (مانند هوا) که دارای ظرفیت گرمایی ، لزجت و دانسیته پایین می باشد. بنابراین این گاز بايد در سمتی از مبدل جریان یابد كه دارای بیشترین سطح تماس باشد. لذا با قرارگیری این سیال در بین صفحات مبدل با سرعت مناسب و عبور آن،  راندمان حرارتی بالاتری قابل دستیابی خواهد بود.

آرایش لوله ها در مبدل فین پلیت

انواع جریان هوا در مبدل فین پلیت:

معمولا جریان هوا  در مبدلهای فین پلیت به سه صورت انجام می پذیرد:

  1. جریان طبیعی : در این نوع مبدل حرارتی فین پلیت، هوا بصورت طبیعی در لابلای صفحات جریان داشته و هیچگونه فن یا دمنده در آن وجود ندارد.
  2. جریان اجباری از نوع دهشی: در این نوع مبدل پلیت فین دمنده قبل از كویل نصب می شود و هوا را بطرف كویل می راند تا انتقال حرارت بین دو سیال بهتر انجام شود.
  3. جریان اجباری از نوع مكشی: در این نوع مبدل پلیت فین ، یك فن بكوارد یا بلوئر بعد از كویل نصب می گردد تا هوا از لابلای فین كویل مكیده شده ، سپس با سرعت و فشار بیشتر بطرف كانالها هدایت شود.

مبدل فین پلیت

لوله های مبدل حرارتی فین پلیت از جنس مس ، برنج ، آلومینیوم یا استنلس استیل بوده و پلیت های آن نیز معمولا از جنس آلومینیوم روكش دار (بلوفین) و در مواردی استنلس استیل ساخته می شود. برروی این صفحات شیارهایی وجود دارد كه به توربولنسی بیشتر جریان منجر شده و در نتیجه راندمان انتقال حرارت را بالاتر می برد.

فین مبدل حرارتی

در مبدل حرارتی فین پلیت جهت ایجاد تماس بین صفحات و لوله های مابین آنها ، لوله ها را از داخل توسط دستگاه مخصوص یا ساچمه اكسپند می كنند تا صفحات و لوله ها كاملا بهم متصل شده و انتقال حرارت حداكثری بین آنها اتفاق بیافتد.
برای استحكام بیشتر،  این مجموعه داخل یك قاب یا فریم از جنس ناودانی یا قوطی گالوانیزه نصب می شود و برای اتصال لوله ها بهم از دو یا چند كلكتور از جنس مس ،برنج یا گالوانیزه استفاده می شود. سپس كانكشن های ورودی و خروجی مبدل برروی این كلكتور ها نصب می شود.
شركت مبدل سازان مبنا انواع مبدل حرارتی فین پلیت با كاربردهای زیر را برحسب سفارش خریدار تامین می نماید:
  1. یونیت هیتر آبگرم و بخار
  2. كویل گرمایی و سرمایی هواساز و ایرواشر
  3. كویل های مخصوص زنت
  4. كندانسور هوایی
  5. اواپراتورهای سردخانه
  6. كویل های طرح DX
  7. كویلهای انبساط مستقیم

کاربرد انواع مبدل حرارتی فین پلیت:

– سیستم های تهویه مطبوع ساختمانهای مختلف نظیر آپارتمانها ، سیستمهای صنعتی و ساختمانهای تجاری
– سیستمهای تهویه مطبوع در انواع وسایل حمل و نقل عمومی نظیر اتوبوسها،مترو و …
– چیلر های هوا خنک (قسمت کندانسور چیلر)
– چیلر تراکمی ، پکیج ها و هواسازها  (قسمت کویل انبساط مستقیم ،کویل آبسرد، کویل آبگرم ، کویل بخار)
– سیکل های ترمودینامیکی در نیروگاه های تولید برق
– سردخانه های صنعتی و تجاری ،فروشگاه های مواد غذایی ، مصارف پزشکی
– سیستم های تبرید صنعتی (انواع کندانسور و اواپراتور)
– سیستمهای یخچال کامیونت های حمل مواد غذایی
– اویل کولر های روغن جهت سیستمهای صنعتی  و ترانسفورماتورهای شبکه های برق
– مصارف سیستمهای صنعتی و پالایشگاهی نظیر درای کولر و ایر کولر
– اکونومایزر های بزرگ و صنعتی
– بازیاب های حرارتی و CHP

جزئیات مبدل حرارتی فین پلیت تولید شرکت مبدل سازان مبنا

– قابل ساخت برای انواع گازهای مبرد CFC ، HFC ، HCFC ، مبردهای هالوکربن و مبردهای آلی

– استفاده از پلیت فین های شیاردار جهت افزایش اغتشاش جریان هوا و بالارفتن راندمان انتقال حرارت

– استفاده انواع تیوب های اینر گروو برای افزایش جریان توربولانسی

– استفاده از پلیت فین از نوع هیدروفیلیک برای مقاومت بیشتر در مقابل خوردگی

– کلکتور فولادی یا مسی ساخت کارخانه مس شهید باهنر

– قابل تولیدبصورت دومداره یا چند مداره