مبدلهاي packinox

مبدل¬های حرارتی صفحه‎ای- فین¬دار از دسته¬ای از صفحات تشکیل شده¬اند که در فاصله مشخصی از یکدیگر چیده شده و بین این صفحه¬ها فین¬ قرار داده می‎شود. صفحات معمولاً به صورت Brazing و یا در برخی اوقات با استفاده از جوش دیفیوژن با مواد مناسب به یکدیگر متصل می¬گردند. نمای کلی یک مبدل حرارتی صفحه¬ ای فین¬دار در شکل زیر نشان داده شده است. انعطاف پذیری بالای این نوع مبدل‎های حرارتی سبب شده است تا بتوان از این نوع مبدل‎های حرارتی هم به صورت دوجریانی و هم به صورت چندجریانی در صنایع مختلف به خصوص صنایع نفت و پتروشیمی، سرمایش عمیق، نیروگاهی، هوافضا و غیره استفاده نمود. این نوع مبدل‎های حرارتی دارای ضریب تراکم بسیار بالا – تا حدود 5000 متر مربع بر متر مکعب - می¬باشد. دستیابی به های بسیار پایین، توانایی انتقال حرارت تا حدود 12 جریان و وزن پایین به ازای واحد انتقال حرارت از ویژگی های این نوع مبدل‎های حرارتی است. همچنین این نوع مبدل‎های حرارتی قابلیت استفاده در انواع آرایش‎های جریان شامل موازی (همسو و ناهمسو) و متعامد را نیز دارد. محدودیت‎های فشاری و دمایی مهم‎ترین محدودیت های استفاده از این نوع مبدل‎های حرارتی بوده و همچنین به دلیل دشوار بودن تمیزکاری، سیالاتی که در این نوع مبدل‎های حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد می بایست تمیز باشند.

از فین¬ها در این نوع مبدل‎های حرارتی هم به عنوان سطوح ثانویه به منظور افزایش نرخ انتقال حرارت و هم به عنوان پایه نگهدارنده (تکیه¬گاه) مکانیکی استفاده می¬گردد. انواع مختلفی از فین¬ها این امکان را برای طراح فراهم می¬آورد که بتواند با در نظرگرفتن معیارهای مختلف نظیر هزینه، وزن، ضریب اثر مبدل، افت فشار و غیره به بهینه¬سازی این نوع مبدل¬ها بپردازد. در ادامه ابتدا به دلیل اهمیت فراوان نوع فین¬ها و هندسه آن‎ها در طراحی مبدل¬های حرارتی صفحه‎ای- فین¬دار توضیح مختصری در مورد انواع فین¬ها ارایه خواهد گردید.

متداول¬ترین فین¬هایی که در مبدل¬های حرارتی صفحه¬ای- فین¬دار مورد استفاده قرار می¬گیرد شامل فین¬های ساده، فین¬های کنگره¬ای، فین¬های نواری، فین¬های موجی و فین¬های سوراخ‎دارمی‎باشد. هر یک از این فین ها دارای ویژگی ها، مزایا و معایبی می باشد که ذکر آن‎ها از حوصله این بحث خارج است و می توان با مراجعه به مراجع مرتبط با جزییات بیشتری آن‎ها را مورد مطالعه قرار داد. شکل زیر یک نمای کلی از فین‎های متداول در طراحی و ساخت مبدل‎های حرارتی صفحه‎ای-فین‎دار را نشان می‎دهد.

الف) مستطیلی، ب) نواری، ج) کنگره‎ای، د) موجی، ه) سوراخ‎دار

يكي از منابع بسيار موثق و معتبر در مورد ويژگي فين‌ها كه برمبناي داده‌هاي آزمايشگاهي به‎دست آورده شده، مرجع کیز و لندن می‎باشد. گرچه بيش از سه دهه از ارايه اين مرجع مي‌گذرد، کماکان منبع موثق و قابل استناد بسياري از مقالات علمي می‎باشد. با این وجود تلاش‌هاي زيادي نیز توسط محققان مختلف به منظور پيش‌بيني عددي ضرايب انتقال حرارت و اصطكاك در این نوع سطوح ثانويه انجام گرفته است كه در اغلب موارد سازگاري مناسبي با داده‌هاي آزمايشگاهي ندارد. همچنين روابط اصلاح شده زيادي نيز برمبناي همين داده‌هاي آزمايشگاهي توسط محققين ارائه شده است كه كاربرد زيادي در صنابع مختلف به خصوص آن هايي كه داراي حساسيت بالايي نيستند، دارد. براي كاربردهاي حساس که نياز به دقت بسيار بالايي دارد بهتر است از آزمايش‌هاي مستقيم به منظور به‎دست آوردن ضرايب انتقال حرارت و اصطكاك مربوط به فين‎ها استفاده نمود.

مبدل‌هاي حرارتي صفحه‌اي-فين‌دار اتصال ديفيوژن
تفاوت اين نوع با نوع قبلي در نوع ساخت آن مي‌باشد. نماي كلي اين نوع مبدل حرارتي در شكل زیر آورده شده است.

مبدل‌ حرارتي حلزوني (مارپيچي)
دماي كلي اين نوع مبدل‌هاي حرارتي در شكل زیر نشان داده شده است. نحوه ساخت اين نوع مبدل‌هاي حرارتي در شكل نشان داده شده است.

محدوديت دمايي: 400 و در موارد بدون واشر تا 850
محدوديت فشاري: تا 15 بار و در موارد خاص تا 30 بار
موارد كاربرد: صنايع شيميايي، بازيافت حرارتي

مبدل حرارتي مدار چاپي
نماي كلي اين نوع مبدل‌هاي حرارتي در شكل زیر نشان داده شده است. كانال‌هاي اين نوع مبدل‌هاي حرارتي با استفاده تكنولوژي‌هاي ماشينكاري فوتو شيميايي ايجاد مي‌گردد.

تكنولوژي ويژه: ماشينكاري فوتو شيميايي
محدوديت دمايي: 200- تا 900
محدوديت فشاري: تا 200 بار و در موارد خاص تا 500 بار