مبدل صفحه ای یا مبدل حرارتی واشردار (PHE) یکی از انواع مبدل حرارتی میباشد که از مجموعهای صفحات نازک (عموماً استنلس استیل ۳۰۴/۳۱۶، گاهی تیتانیوم برای آب دریا) تشکیل شده که با ایجاد کانالهای موازی، دو سیال را بدون تماس مستقیم از کنار هم عبور میدهد.
الگوی شیارها (هیرینگبون و …) باعث آشفتگی کنترلشده جریان، افزایش ضریب انتقال حرارت و کاهش رسوبگذاری میشود. سیالها معمولاً بهصورت جریان مخالف (counter-flow) حرکت میکنند تا اختلاف دمای میانگین لگاریتمی (LMTD) بیشینه شود.
در مقایسه با مبدلهای پوسته و لوله، مبدل حرارتی صفحه ای فضای کمتری اشغال میکند و راندمان بالاتری دارد. ضریب انتقال حرارت کلی آن میتواند تا 5000 W/m²°C برسد، که این امر آن را برای کاربردهای صنعتی و خانگی مناسب میسازد.
مبدلهای حرارتی صفحه ای بر اساس ساختار و روش آببندی به دستههای مختلفی تقسیم میشوند. در ادامه، انواع اصلی را بررسی میکنیم:
مزایا:
راندمان بالاتر از مبدل حرارتی پوستهولوله همسطح (بهسبب آشفتگی و نازکی دیواره)
فضای نصب کمتر و وزن پایینتر
قابلیت توسعه ظرفیت (درمدل مبدل حرارتی واشردار) و سرویس سریع
افت دما نزدیک به ایدهآل در جریان مخالف
کاهش هزینههای انرژی/پمپاژ بهدلیل انتقال حرارت مؤثرتر
معایب/محدودیتها:
در مدل مبدل حرارتی واشردار، محدودیت فشار/دما نسبت به پوستهولولههای سنگین
حساسیت به انتخاب صحیح واشر (جنس/دما/سیال) و کیفیت آب (رسوب/فولینگ)
در مدل brazed یا مبدل حرارتی جوشی، عدم امکان بازکردن و سرویس داخلی؛ نیاز به فیلتراسیون بهتر پیش از ورود سیال
مبدل حرارتی صفحه ای در صنایع مختلفی استفاده میشود:
برای انتخاب صحیح، عوامل زیر را در نظر بگیرید:
دبی و خواص سیالها (چگالی، ویسکوزیته، ظرفیت گرمایی، خورندگی)
شرایط دمایی: دمای ورودی/خروجی هر دو سیال، LMTD هدف
محدودیت افت فشار مجاز در هر سمت
جنس صفحات/واشر: 316/304/Ti ، EPDM (آب گرم)، NBR (روغن)، FKM (مواد شیمیایی/دماهای بالاتر)
نوع مبدل: اگر تعادل بین سرویس و انعطاف میخواهید → واشردار؛ اگر فشردگی/فشار بالاتر میخواهید → جوشی/لحیمی؛ اگر سیال تهاجمی دارید → نیمهجوشی.
نکته محاسباتی: برای طراحی مفهومی میتوان از دو رویکرد استفاده کرد:
روش LMTD برای اندازهگذاری اولیه سطح انتقال حرارت؛
روش ε–NTU برای ارزیابی کارایی و حساسیت به تغییرات دبی/دما.
| شاخص | صفحهای (PHE) | مبدل حرارتی پوستهولوله |
|---|---|---|
| راندمان حرارتی | بالاتر (بهدلیل اغتشاش و سطح مؤثر زیاد) | پایینتر در ابعاد مشابه |
| ابعاد/وزن | بسیار فشرده | بزرگتر و سنگینتر |
| فشار/دما | واشردار: متوسط؛ جوشی/لحیمی: بالاتر | بسیار بالا (مزیت اصلی) |
| سرویس/نظافت | آسان در واشردار؛ دشوار در brazed | نیازمند بازکردن هدها/تیوبباندل |
| توسعه ظرفیت | ساده (افزودن صفحه) | عملاً امکانپذیر نیست |
| هزینه چرخه عمر | اغلب کمتر | بیشتر در توانهای مشابه |
متغیرهای کلیدی قیمت: نوع (واشردار/جوشی/نیمهجوشی)، تعداد صفحات/ابعاد، جنس صفحات (SS316/304/ Ti)، جنس واشر، فشار/دما، برند.
راهنمای سریع بودجهبندی:
کاربردهای خانگی/استخر کوچک/موتورخانه سبک → غالباً brazed یا مبدل حرارتی جوشی با صفحات استیل و فویل مس/نیکل.
فرایندی/غذایی با نیاز به CIP و توسعه آتی → مبدل حرارتی واشردار با قاب بازشو.
مبردهای تهاجمی/فشار بالاتر در یک سمت → نیمهجوشی.
در مبدل حرارتی واشردار: بازدید بصری صفحات، تعویض واشرهای فرسوده، شستوشوی شیمیایی ملایم (اسیدهای سازگار برای رسوب کربناتی، قلیا برای چربی/پروتئین).
در brazed: CIP برخط با محلولهای سازگار؛ چون بازشدنی نیست، پیشگیری با فیلتراسیون اهمیت مضاعف دارد.
مراقب تعارض شیمیایی محلول تمیزکاری با جنس صفحات/واشر باشید. (اصل مهندسی نگهداری؛ منابع صنعتی)
بله؛ بهویژه مدلهای brazed/واشردار با استیل ۳۱۶ و در صورت شوری/کلر بالا، بررسی تیتانیوم توصیه میشود.
وقتی فضای نصب محدود است، نیاز به راندمان بالاتر دارید، یا قابلیت سرویس و توسعه برای شما مهم است. برای دما/فشارهای خیلی بالا، پوستهولوله برتری دارد.
در نوع واشردار با افزودن صفحات (تا حد مجاز قاب و پیچها) میتوانید ظرفیت را افزایش دهید.
به سیال و دما بستگی دارد: EPDM برای آب گرم، NBR برای روغن، FKM/Viton برای مواد شیمیایی/دماهای بالاتر.
دریافت جدیدترین لیست محصولات
با ثبت اطلاعات خود، در اولین ساعات کاری ممکن کارشناسان بخش بازرگانی ما با شما تماس خواهند گرفت.
