راهنمای خرید و محاسبه ظرفیت انواع مبدل حرارتی صفحه ای و صفحه ای حلزونی - مبدل حرارتی صفحه ای هپاکو

انتقال حرارت در مبدل های صفحه ای کمتر از سایر مبدل هاست. با این حال، مشکلات ناشی از رسوب و خوردگی یکی از مهم‌ترین معایب این مبدل‌ها است. در این مبدل ها، جریان سیال سرد در بین صفحات متخلخل قرار گرفته و فشار در اطراف صفحات باعث جریان سیال گرم بین صفحات می گردد. در صورتی که سطح مقطع المان‌های پوسته با استفاده از صفحه‌های متخلخل پوشانده شود، راندمان مبدل افزایش یافته و رسوب‌ها که به سبب نفوذ آب به داخل لوله‌ها ایجاد می شوند، در سطح صفحات از بین خواهند رفت.از بین رفتن لایه نازک سطح آب بین صفحات و مبدل حرارتی صفحه ای و آب بندی نشدن آن توسط پوسته های لوله‌ای منجر به افزایش طول عمر مبدل و از طرفی به دلیل کاهش هزینه‌های ساخت می‌گردد.

مبدل صفحه ای دو پیچه از اتصال دو صفحه از جنس فولاد کربنی (فولاد نرم) بر روی یک هسته مرکزی و یک خار ( Gasket ) به عنوان المان‌های واسط تشکیل می‌شود. این المان واسط توسط یک رشته سیم به یکدیگر متصل بوده و دو سطح خارجی آن از طریق صفحات فولادی سوراخدار بهم متصل می‌شوند. این صفحات واسطه بین لوله‌های فولادی می‌باشند و در سایزهای مختلفی ساخته می شوند. مبدل های صفحه ای دو پیچه را می توان در انواع کاربردها از قبیل استفاده در سیستم های خنک‌کننده، آب و یا بخار به کار برد. مبدل‌های دو پیچه برای سیستم‌های حرارتی در فشار پایین (حدود bar ) و سیستم‌های تهویه مطبوع  قابل استفاده می‌باشند.

به علت کاهش وزن این مبدل ها ، امکان جا به جایی و حمل و نقل آنها آسانتر شده و استفاده از آنها مقرون به صرفه تر است. هزینه نصب و بهره برداری این نوع مبدل ها کمتر بوده و نصب و راه اندازی آنها به مراتب آسان‌تر و سریع‌تر از سایر انواع دیگر مبدل ها است. راندمان مبدل های صفحه ای در حالت سرد بالاتر از سایر انواع است. به علت عدم وجود ماده شیمیایی و سمی در این مبدل‌ها به لحاظ دارا بودن طول عمر بالا و عدم وجود آلودگی در محل نصب آنها به لحاظ شیمیایی و آلودگی محیط زیست این نوع مبدل‌ها نسبت به سایر مبدل‌ها ارجحیت دارند. 

در مبدل های حرارتی صفحه ای به علت اینکه فشار و دمای ورودی به یک سطح معین محدود می شود. انتقال حرارت از طریق سطوح کمتر انجام می شود. این امر منجر به کاهش چشمگیر مصرف انرژی گردیده و آلودگی های زیست محیطی کمتری ایجاد می کند. در نهایت می توان گفت که یکی از راهکارهای کم کردن هزینه های انرژی در ساختمان ها استفاده از سیستم های گرمایشی و سرمایشی به جای پکیج است.  در پکیج های گازوییلی، ابتدا شبکه گاز شهری فشرده و پس از عبور از مبدل حرارتی آبگرم وارد مبدل صفحه ای شده و حرارت ایجاد می شود. 

افزایش دمای جریان هوای عبوری از مبدل سبب افزایش کارایی مبدل حرارتی صفحه ای گردیده است. با اعمال تغییرات بیشتر در نوع طراحی مبدل حرارتی می توان راندمان مبدل حرارتی صفحه ای را نیز افزایش داد. جهت افزایش قابلیت اطمینان سیستم، تغییر ساختار مبدل حرارتی صفحه ای، استفاده از لوله های حرارتی، طراحی و ساخت لوله های مسی و عایق کاری مناسب توصیه می شود. 

در مبدل های پوسته لوله سنتی آب گرم بر روی صفحه‌ای فلزی و مدور (مشبک) که در داخل پوسته لوله قرار گرفته است، جریان می یابد. از آنجاییکه در مبدل های پوسته لوله سنتی آب گرم بصورت غیر طبیعی سرد می شود، به همین دلیل سطح تبادل حرارت در پوسته لوله بسیار پایین می‌باشد.ضریب انتقال حرارت در مبدل های صفحه ای معمولا پایین می‌باشد. بدلیل شکل قرار گرفتن صفحات مبدل های صفحه ای، تغییر شکل جریان آب گرم بر روی لوله نیز باعث کاهش انتقال حرارت می شود.

در مبدل های صفحه ای جریان آب گرم با عبور از قسمت بالای مبدل به مجرای ورودی آب سرد وارد شده و آب با عبور از مبدل حرارتی به قسمت پایین آن هدایت می‌شود. این موضوع سبب کاهش قابل توجه اتلاف در مبدل های صفحه‌ای می گردد. مبدل های صفحه ای دارای معایب زیر می‌باشند: جریان آب گرم در مبدل های حرارتی صفحه ای بسیار کم است.

طراحی مبدل های حرارتی صفحه ای بسیار ساده تر و آسان تر است و در عین حال از ضریب انتقال حرارت بسیار بالاتری نسبت به مبدل های پره دار برخوردار می باشند. این نوع مبدل ها برای مصارف گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع در کارخانه ها و صنایع کاربرد گسترده ای دارد. در این مبدل ها یک سیال در مسیر برگشت جریان آب از مبدل ها جریان می یابد. این عمل باعث می گردد که در صورت گرم یا سرد شدن مجدد آب خروجی در مبدل به حالت اول، آب از سیستم لوله کشی شده خارج گردد.  این مبدل ها دارای قطعات متحرکی است که قابلیت تبدیل به انواع دیگ های بخار و دیگ های آبگرم مصرفی را دارند. بنابراین این مبدل ها جهت مصارف خانگی و صنعتی بسیار کاربرد دارند.

در عین حال ساختار منحصر به فرد آن این امکان را می‌دهد که در حین طراحی بتوان در هر دو نوع سیستم لوله کشی (یک لوله کشی داخلی و یک لوله کشی خارجی) استفاده کرد. - انتقال حرارت به شکل مستقیم بدون وجود محفظه احتراق از میان سیستم که به این طریق تبادل حرارتی به شکل مطلوبی صورت می گیرد.

در طراحی این مبدل های حرارتی از مواد پلیمری مختلفی همچون NBR ( Neurergol ) و PEX ( Tetra Metal ) که در ساخت لوله ها کاربرد زیادی دارند، استفاده شده است. در این سیستم انتقال حرارت، سیال مبرد پس از عبور از یک لوله به درون لوله دیگر که دارای سطح داخلی صاف و بدون درز بوده جریان می یابد. برای آنکه انتقال حرارت به درستی صورت پذیرد سطح داخلی مبدل باید از نظر شیمیایی خشک و عاری از هرگونه آلودگی باشد، همچنین جداره بیرونی مبدل باید کاملا صاف و صیقلی و عاری از هرگونه ترک، سوراخ، ناخالصی، تخلخل و ناخالصی باشد.