کاربردها و مزایای مبدل حراراتی صفحه ای

یکی از انواع پرکاربرد مبدل های حرارتی، مبدل حرارتی صفحه ای می باشد. در این مبدل ها تبادل حرارت بین سیال سرد و گرم از طریق سطوح نازک فلزی صورت می پذیرد. الگوی خاص صفحات در مبدل های حرارتی صفحه ای منجر به ایجاد آشفتگی جریان و در نتیجه افزایش ضریب انتقال حرارت می گردد. این موضوع سبب گردیده است که سایز مبدل های حرارتی صفحه ای حدود ۳-۵ برابر کوچکتر از مبدل های پوسته لوله سنتی باشد. مبدل های صفحه ای خود دارای انواع متنوعی از جمله: واشردار، بلاک، صفحه-پوسته و لحیمی می باشند که بسته به نیاز صنایع مانند دما، فشار، نوع سیال کاری، قیمت و مباحث مربوط به تعمیر و نگهداری طراحی و ساخته می شوند.

مبدل صفحه ای چیست؟

یک مبدل حرارتی صفحه ای از مجموعه ای از صفحات موازی و اعوجاج دار تشکیل شده است که در کنار هم قرار گرفته و کانال های عبور سیال را شکل می دهند. صفحات که معمولا از جنس استنلس استیل هستند توسط واشرهای لاستیکی مخصوص، کانال های آب بندی شده ای را به وجود می آورند. اعوجاج صفحات منجر به آشفتگی جریان حتی در سرعت های بسیار پایین می گردد. در نتیجه، ضریب انتقال حرارت نسبت به کانال صاف و همچنین لوله به طور قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. در مقابل این افزایش انتقال حرارت، افت فشار نیز افزایش پیدا می نماید.  مبدل های صفحه ای رایج ترین نوع مبدل های حرارتی فشرده هستند و از همین جهت در صنایع غذایی و سایر مصارف بهداشتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.

نحوه کار مبدل صفحه ای

نحوه کار مبدل حرارتی صفحه ای بدین شکل است که تعدادی صفحه که از ضخامت کمی برخوردار هستند و به طور متوالی قرار گرفته اند، یک فضای خالی میان آنها به وجود می آید. در این سیستم یک لوله مربوط به جریان سیال سرد بوده و لوله دیگر برای سیال گرم در نظر گرفته شده که به صورت یکی در میان به صفحه های مذکور متصل می شوند. در این حین سطح انتقال حرارت بالا رفته و در نتیجه فرآیند انتقال حرارت از طریق دیواره صفحه های میان سیالات انجام می پذیرد. در حال حاضر مبدل حرارتی صفحه ای به واسطه نحوه عملکردشان به صورت گسترده ای در انواع مختلفی از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

اجزای مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل حرارتی صفحه ای از بخش‌های نسبتاً کمی تشکیل شده‌است. از آنجایی که این مبدل ها برای انتقال گرما به کار می‌روند، به دریچه‌های ورودی و خروجی نیاز دارند تا مواد سیال بتوانند وارد و خارج از مبدل حرارتی شوند. این ماده‌ی سیال ممکن است مایع یا گاز باشد. چون سیالات اغلب با عنوان مایع شناخته می‌شوند، بنابراین ما از اصطلاح سیال استفاده می‌کنیم تا از هرگونه اشتباه و سردرگمی جلوگیری کنیم.

انواع جریان در  مبدل

جریان سیال در مبدل صفحه ای ممکن است به صورت موازی، متقاطع یا مخالف باشد. مبدل‌های حرارتی صفحه ای معمولاً از جریان مخالف استفاده می‌کنند چرا که این جریان برای انتقال حرارت و گرما، بسیار کارآمد می‌باشد. جریان مخالف گاهی با عنوان جریان ناهمسو شناخته می‌شود.

نکات لازم در طراحی مبدل صفحه ای

از آنجایی که مبدل‌های حرارتی صفحه ای برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید برای تحمیل شرایطی که در آن کار می‌کنند طراحی شوند که می‌تواند شامل محیط‌های فرساینده و مخرب باشد. در واقع ساخت مبدل‌های حرارتی صفحه ای از مواد مختلف مانند فلزات، آلیاژها و پلاستیک امکان‌پذیر است. مواد مختلف باعث می‌شوند تا مبدل حرارتی صفحه ای برای کاربردهای مختلف، مناسب باشد. برای مثال، اگر یک سیال خاص در هنگام تماس با یک فلز خاص، به شدت واکنش نشان می‌دهد، بنابراین مواد پلیمری مانند تفلن را می‌توان به جای آن استفاده کرد.