پلیت هیتر چیست؟ انواع و کاربرد
امروز و در این مقاله با عنوان پلیت هیتر چیست؟ پلیت هیتر نوعی مبدل حرارتی است که از صفحات فلزی برای انتقال حرارت بین دو سیال که بدلیل جدا شدن توسط مبدل حرارتی هرگز به یکدیگر برخورد نمی‌کنند، استفاده می‌کند. مقاله امروز سپیانی در مورد طراحی، اصل کار و آشنایی با انواع پلیت هیترها است.
مطالب مرتبط:
پلیت کولر چیست؟ تعمیر و نگهداری آن
پلیت هیتر چیست؟
پلیت هیتر برای انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیال دیگر استفاده می‌شود. این سیالات به دلیل جدا شدن توسط مبدل حرارتی هرگز با یکدیگر برخورد نمی‌کنند. بطور معمول، یک پلیت هیتر از چندین صفحه موازی تشکیل شده‌است که در بالای یکدیگر قرار گرفته‌اند، بنابراین گذرگاهی ایجاد می‌کند که در آن سیال می‌تواند بین آن جریان یابد. فاصله بین دو صفحه مقابل کانالی را برای جریان سیال فراهم می‌کند.
نحوه ساخت پلیت هیتر
یک پلیت هیتر از یک سری صفحات موازی تشکیل شده‌است که روی هم قرار می‌گیرند تا امکان تشکیل یک سری کانال برای جریان سیالات بین آنها فراهم شود. فضای بین دو صفحه مجاور کانالی را تشکیل می‌دهد که سیال در آن جریان دارد.
سوراخ‌های ورودی و خروجی در گوشه‌های صفحات به سیالات سرد و گرم از طریق کانال‌های متناوب در مبدل اجازه می‌دهند تا یک صفحه همیشه از یک طرف با سیال داغ و طرف دیگر با سرما در تماس باشد. اندازه یک صفحه از چند سانتی متر مربع (ضلع 100 میلی متر در 300 میلی متر) تا 2 یا 3 متر مربع (ضلع 1000 میلی متر در 2500 میلی متر) متغیر است. تعداد صفحات در یک مبدل منفرد از ده تا چند صد عدد متغیر است، بنابراین به مناطق تبادل سطحی تا هزاران متر مربع می‌رسد.
صفحات اغلب توسط واشرهای آب بندی لاستیکی که در قسمتی در اطراف لبه صفحات سیمان شده‌اند، فاصله دارند. صفحات فشار داده می‌شوند تا فرورفتگی‌هایی در زوایای قائم نسبت به جهت جریان مایعی که از طریق کانال‌های مبدل حرارتی می‌گذرد، تشکیل دهند. اینها طوری چیده شده‌اند که با صفحات دیگر به هم متصل می‌شوند که کانالی را با شکاف‌های 1.3-1.5 میلی متری بین صفحات تشکیل می‌دهند.
اصل کار پلیت هیتر چیست؟
هدف پلیت هیتر انتقال انرژی حرارتی بین دو سیال است، بدون اینکه سیالات با هم مخلوط شوند. بعنوان مثال، در یک ساختمان ممکن است بخواهید گرما را از یک حلقه اولیه متصل به دیگ بخار به یک حلقه ثانویه جداگانه، شاید در یک شبکه گرمایش منطقه‌ای منتقل کنید. در تولید ممکن است بخواهید مقداری روغن را با استفاده از آب خنک کنید اما بدیهی است که نمی‌خواهید روغن و آب را با هم مخلوط کنید.
مایعی که قرار است گرم شود یا مایعی که گرم می‌شود، با صفحات کاملاً از یکدیگر جدا می‌شوند. در پلیت هیترهای استاندارد 4 درگاه ورودی وجود دارد که دو عدد آن برای مایع هیتر و دو عدد برای مایع گرم شده‌می‌باشد. با تولید ویژه می‌توان مبدلهای حرارتی که بیش از یک بخاری یا مایعات گرم شده‌دارند تولید کرد. در پلیت هیترها، جریان مورب است. هنگامی که مایع داغ وارد قسمت بالایی می‌شود و از پایین خارج می‌شود، مایع سرد در قسمت پایین وارد شده و از بالا خارج می‌شود. بنابراین، بهره‌وری به حداکثر سطح می‌رسد.
حتما بخوانید:
اویل کولر (خنک کننده روغن) چیست؟
نکات طلایی انتخاب سیستم گرمایشی کارخانه
انواع مختلف پلیت هیتر چیست؟
پلیت هیترهای لحیم کاری شده: این مبدل‌ها عمدتاً برای کاربردهای تبریدی و صنعتی استفاده می‌شوند. مزیت اصلی پلیت هیترهای لحیم کاری شده‌این است که در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند. این امر بدلیل ساخته شدن آنها از ترکیب فولاد ضد زنگ و لحیم کاری مس است.
پلیت هیترهای واشری: این مبدلهای حرارتی برای تعدادی از صنایع مانند HVAC، مواد غذایی، آبجوسازی و داروسازی مناسب هستند. مبدلهای حرارتی از واشرهایی استفاده می‌کنند که صفحات را به هم می‌بندند تا از نشتی جلوگیری کنند. بدلیل اینکه پلیت براحتی برای اهداف تعویض و تمیز کردن جدا می‌شود، هزینه‌های تعمیر و نگهداری کاهش یافته‌است.
پلیت هیترهای جوشی: این مبدلهای حرارتی عمدتاً در صنایع نفت، گاز و شیمیایی استفاده می‌شوند. مزیت این مبدلهای حرارتی این است که دوام بالایی دارند و برای انتقال سیالات خورنده یا سیالاتی که به دمای بالا می‌رسند ایده‌آل هستند. تنها مشکل این پلیت هیترها هزینه آنهاست که با جوشکاری صفحات به یکدیگر برجسته می‌شود. این بدان معنی است که تعویض صفحات دشوار است و تمیز کردن صفحات نیز بر خلاف صفحات قابل جابجایی در مبدلهای حرارتی صفحه واشر یک مسئله است.
پلیت هیترهای نیمه جوشی: این نوع پلیت هیتر ترکیبی از استفاده از صفحات جوشی و واشر دار است. این مبدل حرارتی شامل مجموعه‌های دوتایی از صفحات است که به هم جوش داده شده‌اند. اینها سپس به مجموعه‌های دیگر واشر می‌شوند، بنابراین یکی از گذرگاه‌های سیال جوش داده شده‌و دیگری واشر می‌شود. مزیت اصلی پلیت هیترهای نیمه‌جوشی این است که سیالات با دمای بالا و خوردگی می‌توانند از یک طرف منتقل شوند در حالی که سمت دیگر امکان سرویس دهی آسان را فراهم می‌کند.
حتما بخوانید:
همه‌چیز درباره تعمیر و نگهداری کندانسور
کاربردهای پلیت هیتر:
انواع مختلف پلیت هیتر کاربردهای بالقوه زیادی دارند. این کاربردها شامل پاستوریزه ها، فرآوری نوشیدنی، اتصال دهنده بین چیلرها، بویلرها و برج‌های خنک کننده و سایر کاربردهای مهندسی فرآیند می‌باشد. پلیت هیتر یک سیستم مدولار است که انتقال حرارت عالی را ارائه می‌دهد در حالی که کسری از اندازه اکثر طرح‌های معمولی است. همچنین آب و اکثر مایعات دیگر را فوراً تأمین می‌کند در حالی که دمای نقطه ثابت مناسب را در 1 یا 2 درجه برای استفاده خاص شما حفظ می‌کند.
علاوه بر این، استفاده از پلیت هیتر بعنوان تقسیم سیستم گرمایش مرکزی برای محافظت از یک قطعه گران قیمت مانند دیگ بخار تجاری، یک روش استاندارد است. پلیت هیتر در این سیستم‌ها برای تقسیم سیستم گرمایش مرکزی به دو مدار، یکی به دیگ و دیگری به رادیاتورها و دستگاه‌های مربوطه استفاده می‌شود. مفهوم کلی پشت شکست سیستم گرمایش مرکزی این است که گرمایش را به دو مدار تقسیم کنیم تا رسوبات شناور در یک سیستم گرمایش قدیمی باعث اختلال یا کوتاه شدن عمر دیگ پرهزینه نشود.
کاربرد انواع پلیت هیتر:
چهار نوع اصلی پلیت هیتر وجود دارد که کاربردهای هرکدام را با هم بررسی می‌کنیم:
کاربرد اول:
چندین ورق فلزی نازک برای ایجاد کانال در مبدلهای حرارتی به سبک واشر چیده شده‌اند. پلیت هیترهای واشری ممکن است از طریق قرار دادن یا برداشتن صفحات داخلی، قابلیت گرمایش یا سرمایش خود را افزایش یا کاهش دهند. همچنین می‌توان آنها را برای اهداف شستشو و تعمیر جدا کرد. صفحات معمولاً از فولاد ضد زنگ و گاهی اوقات پلاتین، صفحات انتهایی معمولاً از فولاد نرم و واشرها معمولاً از لاستیک تشکیل می‌شوند.
پلیت هیترهای واشری را می‌توان در انواع کاربردهای سنگین HVAC، خودرو و مهندسی فرآیند استفاده کرد. آنها علیرغم اندازه کوچکشان دارای راندمان حرارتی فوق العاده بالایی هستند. این نوع پلیت هیترها از واشرهای باکیفیت و آب بندی با طراحی مناسب برای نگه داشتن صفحات و جلوگیری از نشتی استفاده می‌کنند. صفحات ممکن است به سرعت برای شستشو، گسترش یا جایگزینی برداشته شوند و هزینه‌های نگهداری را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
کاربرد دو:
پلیت هیترهای جوش داده شده مشابه پلیت هیترهای واشری هستند، با این تفاوت که صفحات بجای پیچ و مهره به یکدیگر جوش داده‌می‌شوند. این نوع پلیت هیترها بسیار مقاوم هستند و برای جابجایی سیالاتی که داغ یا خورنده هستند مناسب هستند. از آنجایی که صفحات به یکدیگر جوش داده می‌شوند، شستشوی مکانیکی صفحه جایگزین نیست، همانطور که در مبدلهای حرارتی صفحه و قاب وجود دارد.
کاربرد سه:
پلیت هیترهای نیمه‌جوشی صفحات جوش داده شده‌و واشر را با هم ترکیب می‌کنند. آنها از جفت‌های دو صفحه‌ای تشکیل شده‌اند که به یکدیگر جوش داده‌می‌شوند و سپس روی جفت‌های دیگر واشر می‌شوند زیرا یک مسیر سیال جوش داده شده‌و مسیر سیال دیگر واشر است. این فرآیند یک پلیت هیتر تولید می‌کند که از یک طرف براحتی قابل استفاده است و از طرف دیگر همچنان قادر به انتقال سیالات شدیدتر است.
کاربرد چهار:
پلیت هیترهای لحیم کاری شده‌معمولاً در کاربردهای کوچکتر یافت می‌شوند. اما در سال‌های اخیر، این امر شروع به تغییر کرده است و واحدهای بزرگتری تولید و در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع پلیت هیترها در طیف گسترده‌ای از کاربردهای خودرو و تبرید استفاده می‌شود.
آنها به دلیل ترکیب صفحه فولادی ضد زنگ و لحیم کاری مسی در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند. مبدلهای حرارتی Brazed Plate به دلیل کارآمد و سبک وزن بودنشان مقرون بصرفه هستند. این مبدلهای حرارتی اغلب از صفحات نازک برای جداسازی سیالات استفاده می‌کنند. اما صفحات به یکدیگر لحیم می‌شوند تا یک مهر و موم کامل را تشکیل دهند. مهر و موم توسط لحیم کاری و موقعیت صفحات تشکیل می‌شود که تعیین می‌کند هر سیال به کدام کانال جریان یابد. واحدی که کاملاً از سطوحی تشکیل شده‌است که بطور خاص انتقال حرارت را به جلو می‌برند و می‌توانند هم دمای بالا و هم شرایط فشار بالا را تحمل کنند.
حتما بخوانید: انواع یخچال‌های سردخانه ای
مزایا و معایب پلیت هیتر:
هر نوع پلیت هیتر مزایا و معایب خود را دارد. در ادامه مقاله برخی از مزایا و معایب بسیار مهم پلیت هیتر را ارائه می‌دهیم:
پلیت هیتر به راحتی تمیز می‌شود.
به سادگی پیچ‌ها را ببرید و قاب متحرک را روی آن بکشید. در صورت نیاز، بسته‌ی صفحه می‌تواند بازرسی شود، تحت فشار شسته‌شود یا برای بازسازی خارج شود.
پلیت هیتر قابل گسترش است.
پلیت هیتر مزیت قابل گسترش بودن را دارد که امکان بهبود قابلیت‌های انتقال حرارت را فراهم می‌کند. اگر مشخصات انتقال حرارت تنظیم شود، می‌توانید براحتی صفحات را بجای خرید یک واحد قاب کاملا جدید نصب کنید و در وقت و هزینه خود صرفه‌جویی کنید.
راندمان بالایی دارد.
بدلیل الگوهای صفحه فشرده‌و فضاهای کوتاه، صدای زیادی در سرعت سیال کم وجود دارد. ضرایب انتقال حرارت هنگامی که با جریان خلاف جهت ترکیب می‌شود بسیار بالا است.
آن را با اندازه فشرده پیدا می‌کنید.
بدلیل عملکرد بالا، سطح انتقال حرارت کمتری مورد نیاز است و در نتیجه مبدل حرارتی بسیار کوچک‌تری نسبت به کارایی مشابه سایر مدل‌های مبدل حرارتی مورد نیاز است. یک پلیت هیتر معمولاً 20 تا 40 درصد فضای کمتری را نسبت به مبدل حرارتی با محافظ و لوله اشغال می‌کند.
یک واحد اما با وظایف متعدد
پلیت هیتر ممکن است در قسمت‌هایی ساخته‌شود که توسط صفحات تقسیم کننده اصلی یا قاب‌های جداکننده پیچیده‌تر با اتصالات اضافی تقسیم می‌شوند. این امر امکان گرم کردن، بازسازی و خنک کردن یک سیال را در یک مبدل حرارتی واحد و همچنین گرم کردن یا خنک کردن چندین سیال از یک منبع خنک کننده یا گرمایشی را فراهم می‌کند.
رسوب کمتر الگوی صفحات، نقاط تماس زیاد، و فاصله کم بین صفحات، همگی به تلاطم بسیار زیاد کمک می‌کنند. این، همراه با سطح صفحه تخت، بطور قابل توجهی از رسوب در مقایسه با سایر اشکال مبدلهای حرارتی جلوگیری می‌کند.
هزینه زیادی ندارد!
ضرایب انتقال حرارت بالا حاکی از ناحیه انتقال حرارت کوچکتر و در برخی موارد، مبدلهای حرارتی کمتر است. این امر و همچنین کاهش نیاز به فضا، سرعت جریان کمتر و پمپ‌های کوچکتر دلالت دارد.
با وجود مزایای فوق، پلیت هیترها گزینه مناسبی برای همه کاربردها نیستند. در مواردی که اختلاف دمای شدید بین دو سیال وجود دارد، معمولاً استفاده از مبدل حرارتی لوله‌ای مقرون بصرفه‌تر است. با توجه به مقدار زیاد تلاطم تولید شده‌توسط کانال‌های جریان کوچک در پلیت هیتر، ممکن است افت فشار بالا وجود داشته‌باشد. کاربردهایی که نیاز به افت فشار کم دارند ممکن است اغلب بخواهند مبدل حرارتی لوله‌ای را برای کاربرد خود در نظر بگیرند.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه تولید پلیت هیتر فعالیتی ندارد.