مقدمه: تئوری انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه ای
تئوری انتقال حرارت در مبدل حرارتی صفحه‌ای، یکی از مباحث مهم در مهندسی حرارت است.
این تئوری برای توصیف انتقال حرارت بین دو سطح صفحه‌ای (مثلاً دیواره‌ها یا پوسته‌های مبدل حرارتی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یکی از مهمترین مفاهیم در این تئوری، انتقال حرارت از طریق هدایت، همگرایی و تابش است.
این انتقال حرارت به دلیل تفاوت دما وجود دارد. اگر یک ماده دارای دمای بالاتری نسبت به ماده‌ای دیگر باشد، حرارت از ماده گرمتر به ماده سردتر منتقل می‌شود.
میزان انتقال حرارت به عواملی مانند جریان ماده، ویسکوزیته و ضخامت ماده بستگی دارد.
این انتقال حرارت به دلیل جابجایی مکانیکی ماده به وسیله جریان‌های جابجایی یا جابه‌جایی مداوم ماده است.
این جریان‌ها می‌توانند به شکل محلی یا توربولانس‌های بزرگتری باشند که حرارت را از یک سطح به سطح دیگر منتقل می‌کنند.
انتقال حرارت به دلیل انتقال انرژی در اشعه‌های الکترومغناطیسی است.
اشعه‌های الکترومغناطیسی می‌توانند حرارت را به صورت مستقیم از یک سطح به سطح دیگر انتقال دهند.
برای مدل‌سازی این انتقالات حرارتی، معادلات نسبتاً پیچیده‌ای وجود دارد که معمولاً از معادله انتقال حرارت و نظریه انتقال حرارت کندی استفاده می‌شود.
این معادلات بسته به شرایط مختلفی از جمله ابعاد مبدل حرارتی، خواص مادی، و شرایط مرزی مختلف، متفاوت خواهند بود.
مبدل حرارتی صفحه ای چیست؟
مبدل حرارتی صفحه‌ای، یک دستگاه یا ساختار است که برای انتقال حرارت بین دو ماده یا محیط با استفاده از سطوح صاف و مسطح طراحی شده است.
این نوع مبدل حرارتی معمولاً به صورت یک سیستم صفحه‌ای یا صفحاتی از جنس مختلف مانند فلزات، پلاستیک‌ها یا سایر مواد ساخته می‌شود.
طراحی مبدل حرارتی صفحه ای (PHE) شامل چندین صفحه انتقال حرارت است.توسط یک صفحه ثابت و یک صفحه فشار شل نگه داشته می شود تا یک واحد کامل را تشکیل دهد.
هر صفحه انتقال حرارت دارای یک آرایش واشر است که دو سیستم کانال مجزا را فراهم می کند.
صنایع تیوان مبدل ویرا دارای مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای برای همه صنایع و کاربردها – گرمایش، سرمایش، بازیابی گرما، تراکم و تبخیر است.
مبدل حرارتی صفحه ای چگونه کار میکند؟
شاید برای ما سوال شده باشد که یک مبدل حرارتی صفحه ای چگونه کار میکند؟
مبدل حرارتی صفحه‌ای برای انتقال حرارت از یک ماده یا محیط به ماده یا محیط دیگر استفاده می‌شود.
عملکرد این نوع مبدل حرارتی بر اساس سه روش انتقال حرارت، یعنی هدایت، همگرایی و تابش، صورت می‌گیرد:
انتقال حرارت به وسیله هدایت:
در این روش، حرارت از طریق ماده‌ای که در تماس با سطح صفحه‌ای مبدل حرارتی است، انتقال می‌یابد.
ماده از سطح گرمتر به سطح سردتر حرکت کرده و انرژی حرارتی را به ماده دیگر منتقل میکند.
انتقال حرارت به وسیله هدایت عموماً در مواد جامد مانند فلزات اتفاق می‌افتد.
انتقال حرارت به وسیله همگرایی:
این روش انتقال حرارت مربوط به جابجایی مکانیکی ماده است که باعث تحریک جریان‌های جابجایی می‌شود.
این جریان‌ها می‌توانند به صورت محلی (مانند جریان‌های طبیعی) یا توربولانس‌های بزرگتر (مانند جریان‌های محوری) باشند.
انتقال حرارت به وسیله تابش:
این روش انتقال حرارت به دلیل انتقال انرژی در اشعه‌های الکترومغناطیسی اتفاق می‌افتد. سطح صفحه‌ای مبدل حرارتی ممکن است انرژی حرارتی را به صورت تابشی به سطح دیگر منتقل کند.
مبدل حرارتی صفحه ای از اصل یکسان سازی پیروی می کند. با یک مبدل حرارتی صفحه ای، گرما از سطح می گذرد و محیط گرم را از سرد جدا می کند.
بنابراین، سیالات و گازهای گرمایشی و خنک کننده از حداقل سطح انرژی استفاده می کنند.
تعمیر و نگهداری و سرویس مبدل حرارتی صفحه ای شما
برای تعمیر و سرویس مبدل حرارتی صفحه ای خود میتوانید با پشتیبانی ما تماس بگیرید.
در زیر دو مورد از اصلی ترین خدمات شرکت تیوان مبدل ویرا را باهم بررسی میکنیم.
- کاهش عملکرد
- انحرافات غیرقابل توضیح از برنامه دما یا الزامات عملیاتی نشتی خارجی یا داخلی
- اختلال در روند
- نیاز به افزایش ظرفیت
- مصرف انرژی بالا
- زمانی که عملکرد حرارتی بالا برای فرآیند حیاتی است.
- برای اطمینان 100٪ برای افزایش طول عمر مبدل حرارتی.
- برای بازیابی عملکرد باید خراب، خوردگی یا نشتی رخ دهد.
مزایای مبدل حرارتی صفحه ای
معایب مبدل حرارتی صفحه ای
1.دقت انتقال حرارت
2.هزینه کم
3.بیشترین قابلیت اطمینان
1.آب بندی ضعیف باعث بروز نشتی می شود.
2.استفاده از فشار محدود
3.مسیر جریان کوچک
سوالات متدول
مبدل حرارتی صفحه‌ای برای انتقال حرارت بین دو محیط مختلف با استفاده از سطوح صاف و مسطح طراحی شده است. این مبدل با انتقال حرارت به وسیله هدایت، همگرایی، و تابش، حرارت را از یک سطح به سطح دیگر منتقل میکند.
مبدل حرارتی صفحه‌ای در بسیاری از صنایع از جمله صنایع پتروشیمی، تولید برق، تولید خودرو، صنایع مواد غذایی و… استفاده می‌شود. این مبدل‌ها برای خنک کردن، گرم کردن، یا تبادل حرارت بین دو ماده یا محیط مختلف استفاده می‌شوند.
عواملی مانند ضخامت ماده، جریان ماده، ویژگی‌های سطح، و خواص حرارتی مواد مورد استفاده بر کارایی مبدل حرارتی صفحه‌ای تأثیر می‌گذارند.
بسته به ساختار و طراحی مبدل حرارتی صفحه‌ای، نگهداری و تعمیر آن می‌تواند ساده یا پیچیده باشد. اما به طور کلی، این مبدل‌ها با ساختار ساده‌ای طراحی می‌شوند که نگهداری و تعمیر آن‌ها به‌طور معمول نسبتاً آسان است.
بهینه‌سازی مبدل حرارتی صفحه‌ای به وسیله تحلیل و بهبود عواملی مانند ضخامت ماده، جریان ماده، ویژگی‌های سطح، و خواص حرارتی مواد مورد استفاده امکان‌پذیر است و می‌تواند کارایی آن را افزایش دهد.