مبدل های صفحه ای
مبدل های حرارتی صفحه و قاب از قرار گرفتن یک سري صفحات فلزي در کنار یکدیگر در داخل یک قاب فلزي ساخته میشوند. این صفحات در داخل قاب توسط میله هاي بلند بهم فشرده میشوند. طول این میله هـا فاصله بین دو درپوش را طی میکنند و توسط مهره به درپوش محکم میگردند. واشر (Gasket) در شیارهاي اطراف هر صفحه قرار داده میشود تا جریان سیال را در مجراي باریکی بین صفحات هدایت نماید و همچنین از نشت آنها به بیرون جلوگیري کند. در گوشه هاي هر صفحه مجرایی جهت ورود و خروج سیال گرم و سرد در نظر گرفته شده است و موقعیکه صفحات روي هم فشرده میشوند این محل هاي سوراخ شده در یک خط مستقیم قرار میگیرند و بدین وسیله هدرهاي توزیع سیال در طول مبدل را به وجود می آورند. صفحات میتوانند از هر فلزي با ابعاد معین ساخته شوند آنگاه نقوش مختلف توسط پرس و قالب هاي مخصوص روي صفحات چاپ گردد. هنگامی که این صفحات در محل خود در کنار یکدیگر قرار میگیرند شیارهاي موجود روي صفحات متوالی تشکیل یک سري کانالهاي باریک جریان را میدهند. و سیالها از طریق مجراي خیلی باریک و ظریف بین صفحات متوالی عبور مینمایند. در مبدل هاي مختلف آرایش جریان میتوانند متفاوت باشند. یکی از این آرایش ها به صورت موازي مختلف الجهت میباشد. در این نوع ارایش جریان هاي هـر کدام از سیال ها فقط یک بار ارتفاع صفحات را طی میکنند در حالیکه در آرایش هاي چندگذر یک سیال ممکن است ۲بار و یا بیشتر ارتفاع مبدل را طی نماید.
امتیازات و کاربردها
یکی از امتیازات مهم و اساسی مبدل هاي حرارتی صفحه و قاب این است که سطح انتقال حرارت مبدل به آسانی از هم جدا میشوند. بعد از برداشتن مهره هاو میله هاي نگهدارنـده و جداسازي صـفحه متحرك انتهایی صفحات با لغزیدن روي صفحه باریکی براي معاینه از هم جدا میشوند. این امتیاز که صفحات به آسانی تمیـز شوند و یا تعویض گردند باعث شده کاربرد این مبـدل ها در صنایع غذایی و لبنیات توسعه یابد. اما از دیگر امتیازات مهمی که این مبدل ها نسبت به مبدل هاي پوسته و لوله دارند این است که در مقایسه با مبـدل هاي پوسته و لوله بار حرارتی معینی حدوداً بین یک‌سوم تا یک‌چهارم انتقال حرارت لازم دارند. علتش را میتوان بـه صورت زیر خلاصه نمود. توربولانس زیاد به علت حرکت سیال در مجاري باریک و ناهموار سبب افزایش ضریب انتقال حرارت میگردد. فاصله نزدیک به هم صفحات مانند این است که از لوله هاي با قطر کوچک استفاده شده است که این ضریب انتقال حرارت را افزایش میدهد. توربولانس زیاد سبب تقلیل سرعت کثیـف شدن میشود. کاهش سطح انتقال حرارت باعث کاهش حجم و وزن میشود.
معایب
با وجود تمام محاسن ذکر شده یک عیب مهم در مورد این مبدل ها وجود دارد و آن این است کـه سـطوحی که باید توسط واشر آببندي شود زیاد است. اغلب از مواد لاستیکی براي این کار استفاده میشود اما ماکزیمم فـشار و درجه حرارت کاربردي نبایـد از ۲,۷Mpas و ۴۰۰K° تجاوز نماید. از واشرهاي فیبري و پمبه نـسوز کمپرس شده نیز میتوان استفاده نمود که براي آن حداکثر درجه حرارت ۶۰۰K° و Mpas 1,8 میباشد. یکی از مشکلاتی که معمولاً در هنگام کار این مبدل‌ها بوجود می آورند عدم آببندي کامل و صحیح واشرها اسـت. اولاً به خاطر اینکه عمر مفید گازکتها کم است و ثانیاً نباید دوباره مورد استفاده قرار گیرند که معمولاً به ایـن نکتـه توجه نمیشود.
مبدل های پره دار (Fin Heat Exchangers)
هنگامی که اختلاف فاحشی بین ضریب انتقال حرارت داخل و خـارج لولـه (در هرکدام از انـواع مبـدلهاي ذکر شده) وجود داشته باشد از پره استفاده میشود(در طرفی که ضـریب انتقـال حـرارت کمتـر دارد.) به عنوان مثال در مبدل هاي گاز/مایع در طرف گاز از پره هاي بلند استفاده میشود و یا در مبدل هاي گاز/گاز به علت کم بودن ضریب انتقال حرارت در دو طرف به وسیله فین ها سطح انتقال حرارت و در ننتیجه میزان آن را افزایش میدهند.
پره ها معمولاً داراي ضخامت ۰,۰۳۳۵in هستند. راندمان حرارتی آنها با افزایش مقاومت حرارتی کاهش پیدا میکند. اگرچه لوله هاي با پره داخلی وجود دارد ولی در مبدل هاي لوله اي بیشتر از پره هاي بلند طولی استفاده میشود که در خارج لوله تعبیه شده اند. پره ها میتوانند پیچششی و منقطع نیز باشند تا بدین وسیله سیال داخل حلقه بهتر مخلوط شود. اما در عمل مشاهده میشود که افت فشار را به مقدار زیادي افزایش میدهند و به این ترتیب اثر افزایش انتقال حرارت خنثی میشود.
تهیه کننده: محمد بهزادی
