در بسیاری از پیوندهای تولید صنعتی ، مبادله و استفاده از گرما بسیار مهم است. با عملکرد عالی خود ،مبدل حرارتی بشقاب کاملاً جوش داده شدهبه تجهیزات کلیدی برای دستیابی به تبادل گرمای کارآمد تبدیل شده است. این مجموعه از یک سری صفحات راه راه فلزی که محکم با فرآیند جوشکاری وصل شده اند ، ساخته شده است. ساختار منحصر به فرد به آن ظرفیت تبادل حرارت قوی می بخشد و در بسیاری از صنایع نقش مهمی ایفا می کند.
1. تعریف و ساختار اساسی
مبدل حرارتی بشقاب کاملاً جوش داده شده ، تجهیزات تبادل گرما است که از صفحات راه راه فلزی تشکیل شده است که به هم جوش داده شده اند. ساختار اصلی آن صفحات راه راه فلزی است که با ساختارهای موج دار خاص ، مناطق راهنما و شیارهای آب بندی طراحی شده اند. ساختار راه راه ویژگی مهم آن است. این امر می تواند به طور موثری منطقه انتقال حرارت را افزایش دهد ، در حالی که باعث ایجاد تلاطم مایع در طی فرآیند جریان می شود ، مقاومت حرارتی لایه مرزی را کاهش می دهد و در نتیجه باعث بهبود راندمان انتقال حرارت می شود. عملکرد منطقه راهنما برای هدایت منطقی جهت جریان سیال ، اطمینان حاصل می شود که مایع به طور مساوی در کانال جریان بین صفحات توزیع می شود و از منطقه مرده جریان جلوگیری می کند. شیار آب بندی عملکرد آب بندی بین صفحات را از طریق فرآیند جوشکاری تضمین می کند ، از مخلوط کردن دو مایعات جلوگیری می کند و ایمنی و پایداری روند تبادل گرما را تضمین می کند.
ii. اصل کار
در یک مبدل حرارتی بشقاب کاملاً جوش داده شده ، مایعات گرم و سرد در کانال های جریان در هر دو طرف صفحه جریان می یابد. هنگامی که مایع گرم از یک طرف از یک طرف جریان جریان می یابد ، گرما از طرف دیگر از طریق صفحه به مایع سرد منتقل می شود و از این طریق تبادل گرما را تحقق می بخشد. طرح ترتیب و راه راه صفحه تأثیر مهمی در جریان سیال و انتقال حرارت دارد. ساختار راه راه باعث ایجاد تلاطم شدید در هنگام جریان مایعات می شود ، لایه مرزی لمینار را که توسط مایع روی سطح صفحه تشکیل شده است ، از بین می برد ، مقاومت حرارتی را تا حد زیادی کاهش می دهد و ضریب انتقال حرارت را بهبود می بخشد. این حالت جریان منحصر به فرد ، مبدل حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده را قادر می سازد تا تحت یک اختلاف دمای کوچک به انتقال حرارت کارآمد برسد. در مقایسه با مبدل حرارتی پوسته و لوله سنتی ، می توان راندمان انتقال حرارت را بیش از 30 ٪ افزایش داد.
iii مزایا و ویژگی ها
(i) راندمان بالا و صرفه جویی در مصرف انرژی
مبدل حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده دارای ضریب انتقال حرارت بسیار بالا است که عمدتاً به دلیل طراحی صفحه راه راه آن است. در مقایسه با مبدل حرارتی پوسته و لوله ، در همان شرایط کار ، می تواند از منطقه انتقال حرارت کمتری برای انجام همان کار تبادل گرما استفاده کند و از این طریق مصرف انرژی تجهیزات را کاهش می دهد. در عین حال ، مقاومت به جریان سیال آن اندک است و افت فشار اندک است ، که بیشتر مصرف انرژی مورد نیاز برای انتقال مایعات را کاهش می دهد و به اثر صرفه جویی در مصرف انرژی می رسد.
(ب) ساختار جمع و جور
به دلیل ضخامت نازک صفحه و ناحیه بزرگ انتقال حرارت در هر واحد حجم ، ساختار مبدل حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده بسیار جمع و جور است. در همان منطقه تبادل گرما ، حجم آن فقط 1/3 ~ 1/5 از مبدل حرارتی پوسته و لوله است و وزن آن نیز سبک تر است. این امر باعث می شود فضای کمتری در حین نصب داشته باشد و به ویژه در مواردی با فضای محدود مانند کشتی ها و تجهیزات نصب شده با وسایل نقلیه مناسب برای استفاده مناسب است.
(iii) درجه حرارت بالا و مقاومت بالا
مبدل حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده ، فناوری پیشرفته جوشکاری را برای جوشکاری محکم صفحات در کنار هم اتخاذ می کند تا یک واحد تبادل حرارتی انتگرال تشکیل شود. در عین حال ، فولاد ضد زنگ با کیفیت بالا ، آلیاژ تیتانیوم ، آلیاژ مبتنی بر نیکل و سایر مواد برای مقاومت در برابر درجه حرارت و فشارها انتخاب می شوند. به طور کلی ، می تواند دامنه دما -200 درجه 800 درجه و فشار بیش از 10 مگاپاسکال را تحمل کند ، که در بسیاری از شرایط درجه حرارت و فشار زیاد ، نیاز به تبادل گرما را برآورده می کند.
(IV) سازگاری قوی
مبدلهای حرارتی بشقاب کاملاً جوش داده شده می توانند انواع مختلفی از رسانه های مختلف از جمله مایعات ، گازها ، بخار و غیره را اداره کنند و می توانند با شرایط مختلف کار پیچیده سازگار شوند. با تغییر شکل راه راه ، چیدمان و مواد صفحه ، عملکرد مبدل حرارتی را می توان انعطاف پذیر تنظیم کرد تا نیازهای مختلف تبادل گرما را برآورده کند. به عنوان مثال ، برای رسانه های خورنده ، می توان مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند آلیاژ تیتانیوم یا هاستلووی را انتخاب کرد. برای رسانه های ویسکوزیته بالا ، می توان از راه راه های بزرگ یا طرح های موج دار ویژه برای کاهش مقاومت جریان استفاده کرد.
(v) عمر طولانی
با توجه به کیفیت جوشکاری قابل اعتماد و ارتباط محکم بین صفحات ، مبدل های حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده عمر طولانی مدت دارند. در عین حال ، سطح آن صاف و مقیاس آسان نیست ، که باعث کاهش تأثیر مقیاس بر عملکرد انتقال حرارت می شود و فرکانس تمیز کردن و نگهداری را کاهش می دهد. علاوه بر این ، این ماده از مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است و می تواند برای مدت طولانی در محیط های سخت پایدار عمل کند.
IV قسمتهای کاربردی
(من) پتروشیمی
در صنعت پتروشیمی ، مبدل های حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده به طور گسترده ای در گرمایش ، سرمایش ، تراکم ، تبخیر و سایر فرآیندهای مواد مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال ، در واحدهای تقطیر روغن خام ، از آنها برای گرم کردن روغن خام و کسری خنک استفاده می شود. در راکتورهای شیمیایی ، از آنها به عنوان کولرها یا بخاری ها برای کنترل دمای واکنش استفاده می شود. در واحدهای جداسازی گاز ، از آنها برای تراکم گاز و تبخیر برای جدا کردن اجزای مختلف استفاده می شود.
(ب) یخچال و تهویه هوا
در زمینه تبرید و تهویه مطبوع ، مبدل های گرمای صفحه کاملاً جوش داده شده نقش مهمی به عنوان مؤلفه های کلیدی مانند کندانسور ، تبخیر کننده ها و بین المللی دارند. در سیستم های تهویه مطبوع مرکزی ، آنها می توانند گرمای مبرد را به آب خنک کننده یا هوا برای رسیدن به چرخه تبرید منتقل کنند. در تجهیزات ذخیره سازی و تبرید سرد ، آنها به عنوان تبخیر کننده عمل می کنند تا سرماخوردگی مبرد را به جسم خنک شده منتقل کنند تا محیط دمای پایین را حفظ کنند.
(iii) غذا و دارو
در صنایع غذایی و دارویی ، مبدل های گرمای صفحه کاملاً جوش داده شده از ویژگی های عملکرد بهداشتی خوب و تمیز کردن آسان برخوردار هستند و مطابق با استانداردهای بهداشتی این صنعت هستند. می توان از آن برای عقیم سازی ، سرمایش و گرم کردن غذاهایی مانند شیر و آب و همچنین غلظت ، تقطیر و عقیم سازی آماده سازی دارویی استفاده کرد. به عنوان مثال ، در خط تولید پاستوریزاسیون شیر ، شیر از طریق مبدل حرارتی بشقاب کاملاً جوش داده شده به دمای عقیم سازی گرم می شود و سپس به سرعت خنک می شود تا از کیفیت و تغذیه شیر اطمینان حاصل شود.
(IV) الکترونیک برق
در صنعت الکترونیک برق ، از مبدل های گرمای صفحه کاملاً جوش داده شده برای خنک کردن ژنراتورها ، ترانسفورماتورها ، اینورترها و سایر تجهیزات استفاده می شود تا از آسیب دیدن بیش از حد آنها جلوگیری شود. با افزایش قدرت تجهیزات الکترونیکی قدرت ، الزامات سیستم های خنک کننده نیز بیشتر و بالاتر می شود. مبدلهای حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده با عملکرد کارآمد تبادل گرما و ساختار جمع و جور ، به یک انتخاب ایده آل تبدیل شده اند.
(v) زمینه های دیگر
علاوه بر صنایع فوق ، مبدل های گرمای صفحه کاملاً جوش داده شده نیز به طور گسترده ای در متالورژی ، پاپرم سازی ، کشتی سازی ، انرژی جدید و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرند. در صنعت متالورژی ، از آنها برای خنک کردن تجهیزات مانند آسیاب های نورد و کوره های تصفیه حرارتی استفاده می شود. در صنعت papermaking ، از آنها برای گرمایش و سرمایش خمیر استفاده می شود. در صنعت کشتی سازی ، آنها مؤلفه های اصلی دستگاه های آب شیرین کن آب دریا هستند. در زمینه انرژی جدید ، مانند انرژی خورشیدی و استفاده از انرژی زمین گرمایی ، آنها نیز نقش مهمی در تبادل گرما دارند.
به طور خلاصه ، مبدلهای حرارتی صفحه کاملاً جوش داده شده به طور فزاینده ای در میدان صنعتی با استفاده از راندمان بالا و صرفه جویی در مصرف انرژی ، ساختار جمع و جور ، دمای بالا و مقاومت بالا و سازگاری قوی مورد استفاده قرار می گیرند. با پیشرفت مداوم علم و فناوری ، فرآیندهای طراحی و ساخت آن نیز به طور مداوم بهینه می شوند. در آینده ، این نقش مهمی در زمینه های بیشتر ایفا خواهد کرد و از راندمان بالا ، صرفه جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست از تولید صنعتی پشتیبانی شدیدی خواهد داشت.
