مبدل های حرارتی در تمامی مکان هایی که نیاز به تبادل حرارت باشد بکار گرفته می شود به طوریکه کاربرد مبدل های حرارتی در صنعت ساختمان سازی، کشتی سازی، صنایع نفت و گاز، صنعت پتروشیمی، صنایع دارویی، صنایع کشاورزی و… بسیار پر کاربرد می باشد.

برای این  منظور از دو روش برای انتقال حرارت استفاده می شود که به روش مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی می شود؛ در روش مستقیم برای تبادل حرارت بین دو محیط مختلف بدون اینکه مانع یا رابطی باشد انتقال حرارت صورت می گیرد  که در این روش انتقال جرم هم گاها صورت می گیرد به طور مثال برای گرمایش یک سیال از کویل های مسی که جریان برق عبور می کند استفاده می شود در این سیستم با انتقال برق از کویل ها و تماس مستقیم سیال با کویل ها گرمای تولید شده در کویل ها به سیال منتقل می شود و سپس سیال بکار گرفته می شود یا اینکه یک سیال با دمای بسیار بالا وارد یک سیال با دمای پایین شده  و دمای سیال مورد نظر را تا دمای مشخصی بالا برده و مورد استفاده قرار می گیرد.

اما در روش مستقیم از یک مانع برای جدا سازی دو محیط استفاده می شود که این مانع در مبدل های حرارتی در انواع مختلف متفاوت می باشد که عبارتنداز مبدل های پوسته لوله که لوله هایی از جنس های مختلف جهت جداسازی دو سیال استفاده می شود؛ در مبدل های صفحه ای  از صفحات با جنس های مختلف استفاده می شود و انواع مبدل های دیگر که از مواد مختلفی طی فرایند های مختلف جهت جداسازی دو سیال از هم طراحی و ساخته می شود.

در بین انواع مختلف مبدل های حرارتی کاربرد مبدل های پوسته لوله در اکثر صنایع مختلف شایع می باشد و بسیار پر کاربرد می باشند اما مبدل های حرارتی صفحه ای در کنار مبدل های پوسته لوله با داشتن امتیازاتی برتری و توان رقابت قابل قبولی را ایجاد کرده اند به طوری که در مبدل های صفحه ای اولا بسیار انعطاف پذیر بوده و براحتی بر طبق نیاز سیستم تنظیم شده و قابلیت تغییر در میزان ظرفیت این نوع از مبدل ها می شود ایجاد نمود، دوما این مبدل ها قابلیت تعمیر و نگه داری بسیار راحتر از انواع مختلف مبدل ها را دارا می باشند بطوریکه در این نوع از مبدل ها بطور مثال با ایجاد نشتی بسرعت نشتی تشخیص داده شده و مشکل ایجاد شده به راحتی رفع می شود ، در این نوع از مبدل ها برای رسوب زدایی و بهداشت مبدل براحتی می شود عمل رسوب زدایی و بهداشت را با سرعت قابل قبولی ایجاد نمود. و در مبدل حرارتی صفحه ای با ایجاد انواع اعوجاج های مختلف در صفحات میزان انتقال حرارت و… را تنظیم نموده و می توان بسیار مفید باشد.

برای اولین کاربرد در مبدل های حرارتی در قرن نوزدهم در صنایع لبنی و پاستوریزه کردن شیر که در قرن مذکور بیماری هایی مثل سل و… شایع بود و دلیل این بیماری ها هم استفاده از شیر غیر پاستوریزه بود مهندسان به فکر طراحی یک سیستم با اولویت های اینکه اولا بایستی شیر تا یک دمایی گرم شده و سپس به مدت مشخصی در این دما نگهداری و سپس سریعا سرد شود دوما در این سیستم بایستی به راحتی بشود بهداشت را رعایت نموده و شستشوی مجموعه صورت پذیرد که مبدل های حرارتی صفحه ای بعنوان یکی از بهترین نوع از سیستم ها طراحی و ساخته شد. اما استفاده از این مبدلها تا سال ۱۹۲۰ میلادی در دنیا شایع نبوده و برای اولین بار در این سال اولین نمونه از این مبدل ها برای پاستوریزه کردن بکار گرفته شد.

برای آشنایی با موارد استفاده این مبدل به کاربرد های مبدل صفحه ای رجوع کنید

کاربرد مبدل های صفحه ای

اصول طراحی

اجزای اصلی مبدلهای حرارتی صفحه ای عبارتند از صفحات نگهدارنده (ثابت و متحرک)، میله های پایین و بالا ، مجموعه ی صفحات واشر بندی شده، میله های افقی راهنمای صفحات، ستون نگه دارنده و پیچ و مهره های فشاری که در قسمت میانی مبدل صفحات نازکی مه بسته به نوع مبدل و ظرفیت انتقال حرارت این صفحات ضخامتی از ۰٫۵ تا ۲ میلی متر را شامل می شوند که توسط واشرهای جانبی احاطه شده اند و در یک مجموعه ی نگه دارنده توسط پیچ و مهره ثابت شده اند. در این مجموعه واشرهای بین صفحات سه وظیفه را بر عهده دارند اولا از اختلاط دو سیال جلوگیری کرده و مانع از مخلوط شدن دو سیال می شوند و ثانیا مانع از تماس دو صفحه ی مجاور هم با یکدیگر می شوند که این امر باعث ایجاد فاصله بین دو صفحه شده و سبب عبور سیال از بین دو صفحه کنار هم می شود. این واشر های وظیفه ی سومی که بر عهده دارند این است که مانع از نشت سیال به خارج از مجموعه صفحات واشر بندی شده شوند. صفحات مبدل لزوما بسته به کاربرد و میزان انتقال حرارتی که مورد نیاز هست ضخامت و ابعاد مختلفی را شامل می شوند اما برای ضخامت صفحات حدالامکان کمترین ضخامت را لحاظ می کنند تا میزان تبادل حرارت به حداکثر مقدار خود برسد.

در مقاله واشر مبدل صفحه ای هر آنچه نیاز دارید در این باره بدانید

برای افزایش میزان انتقال حرارت طبق الگوهایی مشخص در صفحات مجموعه ای اعوجاج ها ایجاد می گردد که این اعوجاج ها سبب افزایش تلاطم در سیال عبوری و افزایش میزان انتقال حرارت می شود و سمت حرکت دو سیال نیز در این نوع از مبدل ها می تواند همسو و معکوس هم باشد که میزان راندمان حرارت در روش معکوس بالاتر می باشد.

اجزا مبدل های صفحه ای

انواع مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل صفحه ای لحیم کاری شده

در این نوع مبدل به جای واشر از لحیم کاری استفاده میکنیم که علت اینکار آب بندی صفحات است؛اکثر اوقات به جای لحیم از مس استفاده میشود.

فایده این مبدل اینه که بخاطر حذف قاب و واشر احتمال نشتی آن بسیار کم یا حتی غیرممکن میشود.

مبدل صفحه ای جوشی

استفاده از جوشکاری برای وصل کردن صفحات مبدل باعث میشه فشار تحمل مبدل تا ۶۰bar و تحمل دما تا ۳۵۰ درجه میشود.

مبدل صفحه ای واشر دار

یکی دیگر از انواع این مبدل است که درآن از واشرهای پلیمری برای آب بندی صفحه ها استفاده میکنند.

کل این ورقه ها با پیچ و مهره بین دو قاب فولادی محکم شده اند و همین باعث شده به این مبدل مبدل صفحه ای قابدار هم بگویند.

مبدل حرارتی گرافیت دیابون(diabon)

این نوع از مبدل ها از صفحات گرافیتی استفاده میکنند و برای آن دسته از فرآوری های گرمایی رسانه ای استفاده میشوند که معمولا برای صفحاتی که از فلزات نامتعارف یا آلیاژها ساخته شده اند نامتناسب بوده و آنها را دچار خوردگی میسازد. دیابون F100 یا گرافیت NS1 مواد کامپوزیتی میباشند که از گرافیت و فلور و پلاستیک ساخته شده اند.

مبدل حرارتی تخت مینکس(minex)

قالبها یا صفحات انتهایی و میله های راهنما یا کمچه ها حذف شده اند و پیچهای محکم کننده بجای آن با ابعاد کلی صفحات انتقال دمایی قرار گرفته اند. این پیکربندی امکان ترکیب یک طرح فشرده با گزینه های انعطاف پذیری PHE نظیر تنظیف دستی و آسانی سطح از نکته نظر گسترش یا کاهش، جهت تطابق با نیازهای متغیر کاربردی، را خواهد داشت.

مبدل های ضفحه ای دو جداره

مبدلهای حرارتی صفحه ای دو جداره برای استفاده در یک رسانه واکنشی و یا اجتناب از آلایندگی محصول بین دو جریان سیال «ایمن از خراب» بکار گرفته میشود. صفحات دوبل که بوسیله گسکت ها یا لایه های معمولی درزگیری شده اند، جایگزین صفحات واحدی شده اند که بطور معمول دو رسانه سیال را از یکدیگر جدا میسازند.

پیشنهاد ما مطالعه انواع رسوب مبدل صفحه ای میباشد

مشخصات عمومی

مزایای مبدل های حرارتی صفحه ای نسبت به مبدل های پوسته لوله عبارتند از:

۱- موج دار بودن صفحات مبدل حرارتی صفحه ای سبب افزایش میزان انتقال حرارت در این نوع از مبدل ها نسبت به مبدل پوسته لوله در شرایط یکسان می شود زیرا که در این نوع از مبدل های با توجه به موج دار بودن صفحات انواع مختلف حرکت های سیال فراهم می شود.

۲- کوچک بودن اندازه فیزیکی مبدل صفحه ای نسبت به مبدل پوسته لوله در شرایط یکسان کاری؛ با توجه به اینکه میزان انتقال حرارت در این نوع از مبدل ها با ابعاد کوچکتر و ظرفیت بالاتر امکان پذیر می باشد.

۳- کاربرد در درجه حرارت های پایین تر و راندمان ۹۰ درصد در این نوع از مبدل ها که سبب برتری این مبدل ها می شود زیرا که در مبدل های پوسته لوله راندمان در دماهای پایین ۵۰ درصد می باشد.

۴- کاهش میزان رسوب در این مبدل ها بدلیل افزایش میزان تلاطم در این نوع از مبدل ها

۵- قابلیت دمونتاژ و مونتاژ مجدد راحت این نوع از مبدل ها در نتیجه بازرسی، تمیزکاری، و تعویض واشر ها به آسانی صورت می گیرد و همچنین شرایط بهداشتی بسیار بالایی را نیز می شود فراهم نمود برای کاربرد های لبنی و غذایی و تغییر ظرفیت حرارتی این نوع از مبدل ها را می شود با تغییر تعداد صفحات تغییر داد.

۶- کنترل بسیار آسان و سریع این نوع از مبدل ها، امکان گرمایش سرمایش بیش از یک سیال؛ با توجه به حجم و وزن کمتر این نوع از مبدل ها هزینه های حمل و نقل و نگهداری و فوندانسیون کمتری نیز دارند.

۷- عدم نیاز به عایق کاری در این نوع از مبدل های حرارتی

طرز کار مبدل حرارتی صفحه ای

نوع خاص طراحی ورقه های این مبدل باعث بوجود آمدن یک شبکه لانه زنبوری شده است که مسیر حرکت سیال است.

دو سیال از جهت مخالف به داخل مبدل وارد شده و بعد از انتقال حرارت از آن خارج میشوند.

سیالات وارد شده به شکل یک در میان بین صفحات فلزی جریان پیدا میکنند و تبادل گرما را انجام میدهند. این ورقه ها به شکل متقارن در پشت سر هم قرار گرفته اند.

این طرز کار و ساختار باعث ایجاد دسترسی راحت به اجزای داخلی آن میشود که موجب تعمیر، نظافت و نگهداری راحت تر شده است.

کاربرد مبدل های صفحه ای

مبدل های حرارتی بخصوص مبدل های حرارتی صفحه ای با توجه به گستردگی موارد کاربرد و ویژگی های ساختاری آنها ، از پر مصرفترین تجهیزات اصلی و جانبی در خطوط  تولید صنایع غذایی محسوب می شوند و به عنوان مثال می توان از صنایع لبنیات ، آبمیوه ، نوشابه ، عسل ، تخم مرغ ، سس ، روغن نباتی ، آب معدنی و … نام برد که تقریبا در تمامی قسمت های خط تولید آنها می توان یک یا چند نوع از مبدل های حرارتی را مشاهده نمود.

کاربرد انواع مبدل های حرارتی در صنایع غذایی تقطیر ، عصاره گیری یا عرق گیری:

به عنوان بویلر ، خنک کننده ، گرم کننده برای پختن ، به عنوان کندانسور، به عنوان اوپراتور، تولید کننده بخار، بازیافت کننده انرژی ، صنعت تخمیر و هر نوع عملیاتی که در صنایع غذایی ، نوشیدنی و لبنیاتی به انتقال حرارت در آن نیاز باشد.

از جمله نکات مهم اینکه علاوه بر آب باید محصولات غذایی با آشامیدنی نیز فاقد مواد درشت باشند تا از ایجاد پل بین صفحات و سوختن آن جلوگیری شود و از رسوب مواد غذایی روی صفحاته و لوله ها جلوگیری شود. یکی از فاکتورهای مهم در افزایش راندمان مبدل حرارتی این است که از انباشت ذرات معدنی با ارگانیک بر روی سطوح مبدل جلوگیری شود تا مانعی بر راه انتقال گرما وجود نداشته باشد، به همین خاطر اگر آب به عنوان سیال منتقل کننده حرارت استفاده می شود باید یون زدایی شود مبدل حرارتی صفحه ای در صنایع غذایی ، نوشیدنی و لبنیات نوع دیگری از مبدل های پر کاربرد در کارخانه های صنایع غذایی و مبدل حرارتی صفحه ای است. این مدل از صفحاتی تشکیل شده که نسبت به هم آب بند بوده و سیال سرد و گرم یکی در میان درون صفحات جریان می یابند تا تبادل حرارت بین آنها صورت بگیرد. مزیت مبدل های صفحه ای، بزرگ بودن سطح انتقال گرما و دسترسی آسان برای پاکسازی سطح آن است.

نمونه ای از مبدل حرارتی صفحه ای

استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای تولید شده در شرکت پترو فناور مهراطلس دارای این مزیت منحصر به فرد می باشد که در شرکت مهراطلس طراحی بر حسب نیاز سیستم درخواست کننده بوده و با توجه به تولید انواع مبدل های حرارتی می توان بهترین انتخاب را با مشاوره های نیروهای متعهد و خلاق مجموعه انتظار داشت.