بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به اینکه به طراحی وساخت مبدلهاي صفحه اي در کشور توجه زیادي نشده است از طرفی مقالات چاپ شده در مجلات بین المللی در خصوص طراحی این نوع مبدل بسیار کم است، نخست طراحی حرارتی بهینه مبدلهاي صفحه اي را توسط روابط وفرمولهاي موجود در مراجع مختلف بررسی نموده سپس روابط تئوري با نرم افزارهاي کاربردي مقایسه و بررسی می شود
نکات برجسته پژوهش
• طراحی مبدل هاي صفحه اي با استفاده از روابط تئوري
• طراحی این نوع مبدل با نرم افزار پرکاربرد و شناخته شده در صنعت
• مقایسه طراحی حرارتی مبدل صفحه اي با روابط تئوري و نرم افزار
مقدمه
در میان انواع مختلف مبدل هاي حرارتی که در صنایع مختلف براي سرمایش یا گرمایش سیالات مورد استفاده قرار می گیرند مبدل هاي حرارتی صفحه اي از جایگاه ویژه اي برخوردار هستند. مبدل هاي صفحه اي در چند ده اخیر رشد چشم گیري در صنایع مختلف داشته اند و توانسته اند جانشین بسیاري از مبدل هاي پوست و لوله شوند. عوامل مختلفی در رشد این نوع مبدل ها در صنایع دخیل بوده که مهمترین آنها عبارت است از: هزینه ساخت و نگهداري بسیار پایین، سرویس آسان مبدل، سطح انتقال حرارت بسیار بالا نسبت به مبدل پوست و لوله و سایر مبدل ها هم شرایط، ساختار ساده و در عین حال کارآمد این مبدل و سایر عوامل می باشد.
این مبدل توانایی تحمل تغییر شرایط عملیاتی را دارا می باشد و می توان با اضافه کردن صفحات بیشتر یا کاهش صفحات تغییر در کاراي همان واحد مبدل بوجود آورد بدون آنکه نیاز به مبدل دیگر یا ایجاد تغییري در ساختار اصلی مبدل باشد که این عامل نیز از قابلیت و انعطاف این مبدل نسبت به سایر مبدل ها است. این نوع مبدل ها به راحتی قابل باز شدن و تمیز شدن می باشند بنابراین براي موادي که داراي ضریب رسوب گذاري زیاد هستند مناسب می باشد.
پیش تر از این مبدل ها در صنایع غذایی استفاده می شد اما امروزه با گسترش این نوع مبدل در طیف گسترده اي از صنایع کاربرد پیدا کرده اند و در بسیاري از مواقع جاي مبدل هاي پوست و لوله را گرفته اند. مبدل هاي صفحه اي قابلیت تحمل فشارهایی نزدیک به 30 بار و دماهایی حدود 180 درجه سانتی گراد دارد که میتوان با انتخاب مواد تشکیل دهنده صفحات و واشرهاي آب بند در این پارامترها تغیر به وجود آورد.
مبدل صفحه اي - - gasket-plate heat exchanger
مبدل صفحه اي جطک؟غهلاطxک صهکلا کصهئژسصکفکه؟ض همانطور که از نامشان مشخص است مبدل هایی هستند که متشکل از چندین صفحه کاملا یکسان و مشابه هستند. این صفحات هریک توسط ورقه هاي نازك فلزي ساخته شده و توسط پرس تحت فشار قرار گرفته و فرم و شکل گرفته اند و بر روي آنها چین و شکن هاي3 را ایجاد می کنند که این چین و شکن ها باعث افزایش سطح انتقال حرارت میشوند.
این صفحات داراي ابعاد و اشکال مختلفی از چین وشکن ها می باشند و میتوان از هرگونه فلز چکشخواري تولید و ساخته شوند در - جدول - 1 میتوان نمونه از فلزات قابل استفاده در ساخت صفحات را مشاهده کرد. داده هاي پیرامون ابعاد صفحات در اینجا آورده شده:
بزرگترین صفحه ساخته شده داراي ابعاد 4/3 متر و عرض 1/1 متر بوده. بطور کل میتوان نسبت طول به عرض هر صفحه را برابر 1/8 در نظر گرفت. ضخامت ورق مورد استفاده در ساخت صفحه ها میتواند بین 0/5 تا 1/2 میلیمتر باشد. سطح موثر انتقال حرارت براي یک صفحه میتواند بین 0/01 تا 3/6 متر مربع باشد یک واحد مبدل حرارتی میتواند بالاتر از 700 صفحه داشته باشد.
- شکل : - 1 صفحه اي داراي چین و شکن
اطراف صفحه ها را توسط واشرهایی4 آب بندي شده و مانع از اختلاط جریان ها با هم می شود. فاصله بین صفحات مسیر عبور جریان ها را تشکیل می دهد که به صورت یکی در میان جریان گرم و سرد می باشد. جریان گرم وارد صفحه اي شده و با جریان سرد در صفحه ي مجاور تبادل حرارت کرده و سپس از صفحه خارج می شود بدون آنکه اختلاطی صورت گیرد. هر صفحه داراي چهار ورودي می باشد که پس از قرار گرفتن واشرها دو ورودي همیشه باز و دوتاي دیگر بسته می ماند.
زمانی که یک جریان از کانالی که توسط واشر مصدود نشده - کانال هاي سمت راست - وارد صفحه میشود کل صفحه را پوشانده و نهایتا از کانال بالاي خارج می گردد اما جریان سرد که توسط کانال هاي سمت چپ جریان دارند به علت وجود واشر نمیتوانند وارد صفحه شوند و وارد صفحه پشتی میشوند که الگویی قرینه با صفحه شکل زیر دارند که در آن صفحه کانال جریان سرد باز میباشد و باعث جریان یافتن جریان سرد در صفحه میشود. بدین شکل بصورت یکی در میان صفحات سرد و گرم ایجاد میشود. میتوان با تغییر شکل واشرها و نحوه ورود جریان ها به داخل مبدل جریان ها را در صفحات هم سو یا غیر هم سو کرد.
