مبدل حرارتی صفحه ای

مبدل های صفحه ای کامر پیشرو در صنعت تبادل حرارتی

در ساختار این مبدلها صفحاتی از جنس استنلس استیل موجدار با اختلاف فاز ۱۸۰ درجه (جهت ایجاد جریان های متقابل)به یکدیگر جوش خورده و لایه هایی را با ضخامت بسیار کم ایجاد نموده که مسیر جریان دو سیالی است که باید مورد تبادل حرارتی قرار بگیرند. این جوشکاری باعث برقراری ارتباط صفحات با یکدیگر در هزاران نقطه گردیده که خود به‌طور چشمگیری عملکرد این مبدل ها را افزایش میدهد.

نازکی لایه هایی که مسیر جریان سیالها میباشند به نوبه خود باعث ایجاد سه نقطه قوت بارز جهت عملکرد بهینه این مبدلها میباشد. اول اینکه با توجه به حجم کم لایه ها و در نهایت حجم جایگیری کم مبدل باعث پایین آمدن هزینه می باشد چرا که نیازی به ذخیره مقدار زیادی از سیال گرم یا سرد شده و کنترل دمای سیال ذخیره شده نمی باشد.

دوم اینکه حجم کم سیال موجود در مبدل موجب میگردد که انتقال حرارت بین سیالها به آسانی و سرعت انجام گیرد و در نتیجه میتوان انتظار یک عملیات تبادل حرارتی با راندمان بالا بدون انقطاع و کاملا پیوسته را داشت و در نهایت این لایه های نازک و شکل خاص صفحات باعث ایجاد جریانهای گردابی بسیار شدیدی بین صفحات مبدل گردیده که این نوع جریانها علاوه بر بالا بردن سرعت انتقال حرارت بین صفحات خود مانع بسیار موثری در برابر شکل گیری روسوبهایی است که به واسطه املاح موجود در سیالات و به ویژه در آبهای سخت ایجاد میگردد و بخودی خود به‌صورت عملیات پاکسازی نمود میکند (self-cleaning). این خصوصیت به همراه انتخاب صفحات استنلس استیل با سطوح بسیار صاف به‌طور بسیار چشمگیری احتمال رسوب گیری در این مبدلها را پایین آورده است.

استفاده از مواد استنلس استیل در ساخت صفحات و اتصالات مبدل و همچنین استفاده از مس (در مواردی جهت استفاده سیال آمونیاک از نیکل) با درجه خلوص ۹۹٫۹ درصد باعث میگردد که این مبدلها از مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی و زنگ زدگی بر خوردار باشند.

موارد استفاده مبدلهای صفحه ای کامر

– تامین آبگرم مصرفی (جایگزین منابع دو جداره و کویل دار در موتور خانه ها).

-موارد استفاده در انواع صنایع به عنوان:

• Condenser & Evaporator of Refrigerator
• Hot water Convecter
• Food Industry
• Heat Recovery
• Heat Pumps
• Industrial Oil Coolling
• Chemical Industry

جدول مشخصات فنی مبدلهای صفحه ای کامر

جنس صفحات مبدل: Stainless Steel 316L
ماده جوشکاری صفحات: مس با درجه خلوص 99/9%
فشار تست: ۴۵Bar
محدوده دمای عملکرد:مثبت 200 درجه سانتی گراد تا منفی 195 درجه سانتی گراد
محدوده فشار عملکرد: وکیوم تا ۳۰Bar

در مبدل های صفحه ای انرژی از دست رفته سیال داغ (Hot Side) با انرژی گرمایی کسب شده توسط سیال طرف سرد (Cold Side) تقریباً برابر است بنابراین معادله زیر برقرار خواهد بود:

استفاده مبدل های صفحه ای کامر در تامین آب گرم مصرفی

• در محاسبات جدول فوق اختلاف دمای آب ورودی و خروجی طرف آب گرم مصرفی (Cold Side) ۵۰ درجه و اختلاف دمای آب ورودی و خروجی طرف آب داغ دیگ (Hot Side) ۲۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است.
• پمپ های پیشنهادی در جدول فقط جهت برآورد توان پمپ ارائه شده است با توجه به دبی مورد نیاز در طرف آب داغ دیگ پمپ مناسب انتخاب میگردد قابل توجه اینکه پمپ ها به‌صورت دائم کار باید در مدار قرار گیرند.
• محاسبه ۲۵۰ تا ۳۰۰ لیتر در ساعت آب گرم مصرفی به ازا هر واحد مسکونی معمولی توصیه می گردد.

مدار لوله کشی یک مبدل جهت تامین آب گرم مصرفی

جدول انتخاب مبدل های صفحه ای کامر جهت سیستم های گرمایش از کف

• در محاسبات جدول فوق دمای آب داغ ورودی از دیگ به مبدل ۷۵ درجه و در برگشت به دیگ ۶۰ درجه سانتیگراد و دمای آب ورودی از سیستم گرمایش از کف به مبدل ۳۵ درجه و دمای آب خروجی از مبدل به سیستم گرمایش از کف ۵۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. (۱۳۵ کیلوکالری بر ساعت در ازاء هر متر مربع)
• پمپ سیرکولاتور سیستم گرمایش از کف با در نظر گرفتن دبی مورد نیاز و ارتفاع سطح مورد نظر انتخاب می گردد.
• حداکثر طول هر لوپ لوله های گرمایش از کف ۶۵ متر می باشد.

استفاده مبدل های صفحه ای کامر جهت تامین گرمایش استخرها

• در محاسبات جدول فوق دمای آب داغ ورودی از دیگ به مبدل ۸۰ درجه و دمای آب برگشت به دیگ ۵۰ سانتیگراد  و دمای آب در گردش استخر ورودی به مبدل ۲۰ درجه و خروجی از مبدل به استخر ۴۵ درجه سانتیگراد در نظر  گرفته شده است.
• افزایش ۲ درجه سانتیگراد در ساعت جهت تامین دمای ۲۶ درجه آب استخر در محاسبات اعمال گردیده است.
• کلر بیش از حد استاندارد موجود در آب استخر ممکن است موجب خوردگی مواد استنلس استیل و مس (مواد تشکیل دهنده مبدلهای صفحه ای و سایر مبدلها) گردد بنابراین کنترل دقیق سطح کلر موجود در آب استخرها  الزامی می باشد.

استفاده مبدل های صفحه ای کامر در سیستم های ذوب برف

در محاسبات جدول فوق دمای آب داغ ورودی از دیگ به مبدل ۷۵ درجه و در برگشت به دیگ ۶۰ درجه سانتیگراد و دمای آب ورودی از سیستم ذوب برف به مبدل ۴۰ درجه و دمای آب خروجی از مبدل به سیستم ذوب برف ۵۵ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. (۳۴۵ کیلوکالری بر ساعت درهذ ازء ا متر مربع)
پمپ سیرکولاتور جهت سیستم ذوب برف با در نظر گرفتن دبی مورد نیاز و ارتفاع سطح مورد نظر انتخاب می گردد.
حداکثر طول هر لوپ لوله ها در سیستم ذوب برف ۸۰ متر می باشد.
سیال در گردش سیستم ذوب برف محلول ۴۰% ضد يخ (Propylen Glycol) توصیه می گردد.

استفاده مبدل های صفحه ای کامر بعنوان کندانسور و اواپراتور

مبدل های صفحه ای کامر با توجه به ابعاد کوچک حجم کم مبرد مورد نیاز و راندمان بالا بعنوان اواپراتور (تبخیرکننده) و کندانسورهایی (چگالنده) ایده آل مورد استفاده قرار می گیرند.
در مدلهای استاندارد این مبدلها جهت کندانسور تا ۳۰ تن تبرید و اواپراتور تا ۲۲٫۵ تن تبرید قابل ارائه می باشد.
این مبدلها با جوش مس جهت استفاده از مبردهایی از پایه هیدروکربن ها از قبیل 22-R و R-404a طراحی و تولید گردیده است.

جدول انتخاب مبدل های صفحه ای کامر بعنوان کندانسور و اواپراتور

• عملکرد کندانسورها بر اساس مبرد 22- دمای چگالش (40.6) 105 دبی 680 3GP آب خنک‌کننده در ازاء هر تن تبرید و در دمای (29.70) 85°F برآورد گردیده است.
• عملکرد اواپراتورها بر اساس دبی (24545 آب خنک‌کننده در ازاء هر تن تبرید با دمای ورودی (1220) 54°F و دمای خروجی (6.7°C 44 با مبرد 22 درجه حرارت تبخیر اشباع (17) 35°F و فوق اشباع (41°F (5°C برآورد گردیده است.

مزایای استفاده از مبدل های صفحه ای کامر نسبت به سایر مبدل های سنتی

• صرفه جویی در هزینه های اولیه شامل قیمت مبدل و هزینه های حمل و نقل و نصب
  صرفه جویی در مصرف انرژی با توجه به راندمان بالای این مبدلها و عدم نیاز به ذخیره سیال
• صرفه جویی در هزینه نگهداری
• صرفه جویی در فضای اشغال شده توسط مبدل با توجه به حجم کوچک مبدل
• تامین آبگرم بهداشتی بواسطه مواد مورد استفاده در ساخت مبدل (استنلس استیل).
• عملکردی کاملا پیوسته و لحظه ای و عدم نیاز به ذخیره سیال مورد تبادل حرارتی
• سازگار جهت استفاده در شرایط سخت دماهای بسیار پایین و بالا (۲۰۰-۱۹۵-)
• سازگار جهت استفاده در شرایط سخت فشارهای بسیار پایین و بالا (Vaccume to 30Bar).
• رسوب گیری کمتر با توجه به جنس صفحات و جریانات گردابی بین لایه ها.
• طول عمر بالا بدلیل استفاده از صفحات استنلس استیل و مقاومت بالای این ماده در برابر خوردگی و زنگ زدگی.

نکاتی در مورد نصب و نگهداری مبدل های کامر

هنگام راه‌اندازی مبدل باید توجه داشت سفت کردن بیش از حد اتصالات باعث وارد شدن آسیب جدی به مبدل میگردد.
در مرحله آبگیری هواگیری مدار سیال الزامی است. این عمل باعث عملکرد صحیح و همچنین افزایش طول عمر مبدل میگردد.
هنگام راه‌اندازی و همچنین خارج کردن مبدل از مدار لازم است مبدل به‌صورت همزمان و به آرامی در مدار قرار گرفته یا خارج گردد.
استفاده از صافی با فیلتر استیل جهت ورودیهای مبدل الزامی است.
مبدلها با جوش مس برای استفاده از سیال آمونیاک مناسب نیستند برای این مصرف مبدلهایی با جوشکاری نیکل ساخته می شوند.
در صورتی که آب محل استفاده مبدل بیش از حد استاندارد املاح داشته باشد استفاده از سختی گیر یا ضد رسوب (از قبیل ضد رسوبهای پلی فسفات) الزامی است. به‌وجود آمدن رسوب در مبدلها بدلیل عدم استفاده صحیح از مبدل بوده و شامل گارانتی نمی شود.

رسوب گیری و رسوب زدایی

با توجه به وجود جریانهای گردابی شدید بین صفحات مبدل حتی در دبی های پایین رسوب گیری در این مبدلها به حد اقل می رسد ولی با در نظر گرفتن این موضوع که امکان استفاده از سیالاتی با املاح زیاد وجود دارد (مانند استفاده از آبهایی با سختی بسیار بالا) همواره پاکسازی مبدل توسط گردش یک محلول اسیدی ضعیف به‌خوبی میسر می باشد با استفاده از یک مخزن محتوی اسید فسفریک ۵ و پمپاژ این محلول در مبدل این پاکسازی به‌خوبی انجام می گیرد.
برای بدست آوردن نتیجه مطلوب تر جریان محلول در مبدل باید از ۱٫۵ برابر حالت نرمال بیشتر باشد. پس از انجام این مرحله مبدل باید با آب تمیز به‌خوبی شستشو داده شود قبل از شستشو با آب استفاده از محلول یک تا دو درصد NaHC03 یا NaoH وضعیت اسیدی مبدل را خنثی می نماید. بهتر است در صورتی که از آبهای سخت در مبدل استفاده میگردد مبدل به‌صورت دوره ای تمیز گردد. جدول و نمودار زیر مقادیر مجاز املاح را جهت استفاده در این مبدلها نشان می دهد.

با توجه به تغییرات لگاریتمی مقدار مجاز سختی آب نسبت به دما با کم کردن چند درجه دمای کار مبدل احتمال رسوب گیری به مقدار زیادی کاهش می یابد بنابراین توصیه میگردد که دمای دیگ به حداقل دمای مناسب جهت مصرف آب گرم مصرفی یا سایر موارد تنظیم گردد.