مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  مکانیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای فصل ۲ –  ساخت و عملیات

۱-۲ مبدل حرارتی واشردار

همانطور که به طور مختصر در فصل قبلی تشریح شده یک مبدل حرارتی صفحه‌ای یا PHE به طور اولیه متشکل از صفحات فلزی پرس شده نازک و مستطیل شکلی است که به صورت ساندویچی بین واشرها یا گسکت‌های جانبی کامل قرار گرفته و در یک قالب همانگونه که در شکل ۱-۵ نشان داده شده است محکم شده اند. این قالب دارای یک صفحه ثابت با پوشش نهایی می‌باشد که به وسیله پورتها یا دریچه‌های اتصال، که خود با یک صفحه پوششی متحرک جهت نگهداری صفحات برجسته به یکدیگر پیچ شده اند، نگهداری می‌شود. کمچه های بالایی و پایینی اجازه قرارگیری متناسب مجموعه‌ صفحات روی هم قرار گرفته یا کپه‌ها را خواهد داد تصاویر جلویی و کناری از یک PHE کاملا ترکیب شده معمولی در شکل ۱-۲ نشان داده شده است که اتصالات دهانه ورودی و خروجی برای هر دو جریان سیال در بخش صفحه پوشش – انتهایی ثابت دیده می‌شود. این پیکربندی معمولاً بعنوان آرایش یافتگی – U خوانده می‌شود، که البته نوع آرایش یافتگی متعارف بصورت آرایش یافتگی – Z می‌باشد که در آن یک مجموعه از پورتها بر روی سطوح پوششی متحرک جای می‌گیرند. آرایش یافتگی جریانی اولیه در این دو طرح در شکل ۲-۲ نشان داده شده است.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات

۱-۱-۲ الگوهای صفحه‌ای مواج

عملکرد هیدرولیک گرمایی PHE ها تحت تأثیر زیاد به واسطه الگوهای مواج سطح تخت قرار دارند که در یک مجموعه ای از صفحات در تناسب با یکدیگر قرار گرفته اند. یک قالب معمولاً از طریق پرس یا تراش یک سطح موج دار بر روی صفحات فلزی حاصل می‌گردد.

۲-۱-۲ ویژگی هندسی صفحات شورون

دهه گذشته به عنوان یک دوره زمانی قابل توجه در زمینه گسترش کاربردهای صفحات نوع شورون ‌مطرح بوده است و آنها به طور کلی و به صورت احتمالی جزء موفق ترین طرح های عرضه شده به وسیله اکثریت تولیدکنندگان بوده اند. تشریح اهمیت ابعاد هندسی آنها در شکل ۹-۲ بیان شده است. همانگونه که در این شکل مشخص می‌باشد، سطح صفحه به ناحیه توزیع جریان بالایی و پایینی تقسیم شده است و یک بخش انتقال دمایی هسته (L_cs) نیز در آن مشهود می‌باشد. دو ناحیه توزیعی به گونه ای طراحی شده اند تا بتوانند به صورت یکنواخت نسبت به توزیع سیال جریان یافته از ناحیه دهانه ورودی به ناحیه هسته اقدام نمایند و سپس این سیال جمع آوری شده و به سمت منفذ خروجی روانه می‌شود. آنها معمولاً به گونه ای طراحی  می‌شوند تا روال توصیه ناکارآمد در بخش انتقال گرمایی هسته به حداقل رسد، بگونه‌ای که عملکرد گرمایی و هیدرولیکی صدمه‌ای نبیند. با این وجود، هر دو نواحی توزیع هسته و جریان جزء سطوح فعال انتقال گرمایی به شمار می‌آیند.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات

۲-۲٫ ارزیابی مبلد‌های حرارتی صفحه‌ای

مبدلهای حرارتی که در آغاز دهه ۱۹۲۰ برای مصارف تجاری و بطور اولیه در صنعت لبنیات بکار گرفته شده بودند بصورت مبدلهای صفحه‌ای و تخت شناخته شده و پس از آن در طی گذشت چندین دهه اخیر شاهد پیشرفت آنها بوده‌ایم و مدلهای مختلف PHE آن توسعه یافته‌اند. با وجود آنکه برخی از این اصلاحات نشات گرفته از استراتژیهای جدیدی در زمینه ساخت اداوات فشرده‌تر بوده است، تغییرات دیگر در این خصوص بر روی غلبه بر برخی از نقیصه‌ها و معایب ذکر شده در فصل قبل و گسترش طیف کاربرد آنها تمرکز داشته‌اند. این موارد ارتقا یافته معمولا تحت عنوان یک ساختار جایگزین یا ساخت PHE و یا گوناگونیها در الگوهای مواج یا شیاردار سطوح تخت نمود می‌یافتند. در دسته‌بندی پیشین در طی چندین دهه قبل، انواع مبدلهای Brazed (تکنیک ممزوج سازی فلزات)، نیم جوش، جوش کامل، فاصله دار (Wide-Gap) ، دو جداره و مدلهای بسیار دیگری ظهور یافتند که دیگر در آنها از گسکتینگ یا لایی گذاری خبری نبود.

۱-۲-۲٫ مبدل حرارتی صفحه‌ای Brazed

مبدل حرارتی صفحه‌ای Brazed (BPHE)، همانگونه که بصورت شماتیک در شکل ۱۰-۲ نشان داده شده است، از صفحات فولادی ضد زنگ موجدار نازک کپه شده بر روی هم تشکیل شده است که بوسیله مس بعنوان ماده جوش لحیم شده تا آنکه یک دستگاه مستقل را بوجود آورد.  این جوش از نیاز به بکارگیری قالبها یا گسکتها جلوگیری بعمل آورده و یک مبدل بسیار متراکمی‌را عرضه می‌دارد. علاوه بر این، بغیر از مس، جاییکه استفاده از آن معرف مشکل سازگاری با جریان فرآیند (نظیر آمونیاک) می‌باشد، می‌توان از نیکل یا دیگر مواد ممزوج استفاده نمود.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات

۲-۲-۲٫ مبدل حرارتی صفحه‌ای نیم جوش

با جوشکاری مبدل حراراتی در پاریس، جهت بوجود آوردن آنچه از نظر تجاری بنام صفحات جفت خوانده می‌شد، مبحث جوش نیمه مبدل حراراتی از طریق ساخت و ترکیب آنها در یک بسته متشکل از صفحات و قالبهای بهم فشرده با گسکتها یا واشرهایی در کانالهای صفحه جهت تبادل جریان سیال مطرح گردید (شکل ۱۱-۲). این طراحی مخصوصا جهت کار با ادواتی که نسبتا دارای خوردگی می‌باشند، و در کانالهای دو صفحه‌ای جوش خورده جریان می‌یابند، متناسب می‌باشد. تنها گسکتهایی که در تماس با این رسانه می‌باشند دو دریچه مدور بین جفتهای صفحه جوش خواهند بود که معمولا بصورت مواد دارای مقاومت الاستومری یا ارتجاعی بالا و یا بدون این مقاومت وجود دارند.

۳-۲-۲٫ مبدل حرارتی صفحه‌ای جوش کامل

مبدل حرارتی صفحه‌ای با جوش کامل که در شکل ۱۲-۲ نشان داده شده است یک گونه بدون گسکت می‌باشد که در آن یک بسته کامل صفحات جوش خورده بین دو صفحه انتهایی در یک قالب معمولی پیچ شده است. با اتصال صفحات در ناحیه لبه‌ها و حذف گسکت‌ها، جامعیت ساختاری این صفحات به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد و بر این اساس دمای عملیاتی و محدوده‌های فشار PHEهای گسکت‌دار نیز ارتقا می‌یابد. جوشهای لیزر در دو بعد فضایی در امتداد لبه‌ها در سطح صفحات اعمال می‌شوند.

۴-۲-۲٫ مبدل حرارتی صفحه‌ای فاصله دار (Wide-gap)

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای که بصورت بسته‌هایی متشکل از صفحات دارای شکاف یا فاصله زیاد هستند (شکل ۱۳-۲) فراهم آورنده کانالهایی با مساحت جریان آزاد بزرگ جهت کار با سیالاتی می‌باشند که حاوی الیاف یا ذرات درشت و یا سیالات دارای ویسکوز بالا هستند،‌ مواردی که بطور معمول در دیگر انواع مبدلها موجب لخته شدن یا انسداد مسیر کانال شده و عملیات مذکور را با شکست مواجه می‌سازد. این سیستم دارای عملکرد گرمایی ـ هیدرولیکی ارتقاء یافته متناسبی است. شیارها و گسکت‌های سطح ـ صفحه بگونه‌ای در کانالهای طراحی شده‌اند که در کانالهای میان صفحه‌ای سطح مقطعه‌ای جریان دارای فاصله یا شکاف حداکثر تا میزان ۱۶ میلی‌متر خواهد بود.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات

۵-۲-۲٫ مبدلهای حرارتی صفحه‌ای دو جداره

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای 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 گسکت‌ها یا لایی‌های معمولی درزگیری شده‌اند، جایگزین صفحات واحدی شده‌اند که بطور معمول دو رسانه سیال را از یک دیگر جدا می‌سازند. در شرایطی که رسانه در برابر خوردگی سطح صفحات دو جداره واکنش نشان دهد، تراوش بوجود آمده بسمت مسیر بین صفحات دوبل هدایت می‌شود (شکل ۱۴-۲).

۶-۲-۲٫ مبدل حرارتی صفحه‌ای گرافیت دایابون (Diabon)

این نوع از مبدل‌ها از صفحات گرافیتی همانند شکل ۱۵-۲ استفاده می‌کنند و برای آن دسته از فرآوری گرمایی رسانه‌ای استفاده می‌شوند که معمولا برای صفحاتی که از فلزات نامتعارف یا آلیاژها ساخته شده‌اند نامتناسب بوده و آنها را دچار خوردگی می‌سازد. دیابونF100 یا گرافیت NS1، مواد کامپوزیتی می‌باشند که از گرافیت و فلوروپلاستیک‌ها ساخته شده‌اند.

۷-۲-۲٫ مبدل حرارتی تحت مینکس (Minex)

طرح مبدل حرارتی صفحه‌ای، که در شکل ۱۶-۲ نشان داده شده است، یک نمای کوچک از مبدل حرارتی صفحه‌ای و تخت را نشان می‌دهد. قالبها یا صفحات انتهایی و میله‌های راهنما یا کمچه‌ها حذف شده‌اند و پیچهای محکم کننده بجای آن با ابعاد کلی صفحات انتقال دمایی قرار گرفته‌اند. این پیکربندی امکان ترکیب یک طرح فشرده با گزینه‌های انعطاف پذیری PHE نظیر تنظیف دستی و آسانی سطح از نکته نظر گسترش یا کاهش، جهت تطابق با نیازهای متغیر کاربردی، را خواهد داشت.

مبدلهای حرارتی صفحه‌ای ۲ ساخت عملیات

۳-۲٫ عملیات و انتخاب

عملیات اساسی PHE، یا اکثریت گونه‌های مربوط بدان، تفاوتی با مبدلهای حرارتی دیگر ندارند، مثل مبدل پوسته و لوله‌. هر دو واکنش‌های مرتبط با حالت ثابت و گذرا وابسته به اندازه حجم نگهداری یا انباشتگی و شرایط عملیاتی (تفاوت سرعت جریان و دما دو جریان سیال) می‌باشند. در اصل، یک مبدل حرارتی صفحه‌ای در حقیقت بعنوان یک مبدل جریان متقابل خالص مطرح می‌باشد که همراه با تراکم نسبی و ارتقای خصیصه‌های رسانایی آن اجازه بهره‌گیری از یک عملیات دمایی بسیار کوچک را خواهد داد. این امر مخصوصا در فرآوری رسانه سیال که حساس به دما می‌باشد و یا مستعد تخریب حرارتی است می‌تواند مفید واقع شود.