تحقیق مقاله مبدل های صفحه ای CBE

ساختار  مبدلهای صفحه ای CBE

 انواع مختلفی  ازمبدلهای حرارتی CBE براساس ترکیب  مواد ، حدودفشارکارکردو نحوه عملکردآنها وجود دارد .ماده استانداردی که برای ساخت مبدلهای فوق  مورد استفاده قرار می گیرد،استیل ضدزنگ[1] می با شد . اتصال  صفحات  به وسیله  مس یا نیکل و به روش جوشکاری  تحت  خلاء انجام  می شود .

 مواد اصلی  مورداستفاده  در ساخت  این مبدلها، مشخص کننده نوع  سیالاتی هستندکه درآنهاقابل استفاده  می باشند . مثالهای  معمول  در این رابطه عبارتند از :  روغن سنتزی ومعدنی ،حلالهای  ارگانیک ،آب ( به جز  آب دریا ) مخلوط های آب و گلایکول( اتیلن یا پروپلین گلایکول)و مبردها( مانندHCFC).

 تو جه  به این نکته  ضروری است  که  چنانچه  از امونیاک  استفاده  شود ، مبدل حرارتی CBEباید از   نوع  جوشکاری  شده  با نیکل  باشد . صفحات  جلوی  مبدلهای  حرارتی CBE ساخت شرکت SWEP به وسیله یک پیکان مشخص می شوند.این علامت  یا به صورت حک شده  ویا به صورت  برچسب  روی بدنه مبدل دیده می شوند. دلیل نصب این علامت ،مشخص نمودن قسمت جلوی مبدل CBEو محل قرارگیری مدارهای داخلی وخارجی  می باشد. هنگامی که روبروی مبدل  قرارمی گیریم وجهت پیکان  روبه بالاست ،دهانه  های سمت چپ (F1 در بالا وF3 در پائین ) مدارداخلی  و دهانه های  سمت راست ( F2 در  بالا وF4 در پائین) نشان دهنده مدارخارجی مبدل هستند. مدارخارجی افت فشارکمتری خواهدداشت 

زیراتعدادکانالهای آن ازمدارداخلی کمی بیشترخواهد بود ودهانه های F4 و F3 وF2 و F1  درجلوی مبدل CBE واقع شده و دهانه  های  P4 وp3 وp2 وp1 در پشت  آن واقع  شده اند . شکل این موارد را نشان  می دهد .

  یک مبدل حرارتی CBE ساخت شرکت SWEP

 با دهانه های نامگذاری  شده

دراصل، یک مبدلCBE به صورت بسته ای  ازصفحات  شیاردار محصور در میان   صفحات  رویه ای  پشت وجلو ،ساخته می شود مجموعه صفحات رویه ای  متشکل  از صفحات  عایق ، واشرهای حلقوی و صفحات  روکش  می باشند. این موراد  در شکل 8-2 نشان داده  شده است .

اجزاء یک مبدل حرارتی CBEساخت شرکتSWEP

انواع اتصالات مبدل های CBE  برای تطابق  با نیازهای  مختلف ،قابل تغییرمی باشد.  در هنگام انجام فرآیند جوشکاری  درخلاء بین تمام  نقاط  اتصال ماده  اصلی صفحات مبدل وماده پر کننده جوشکاری ، یک درز جوش ایجاد می گردد.طراحی اخیرباعث پدید آمدن مبدلی با دو مداریاکانال  مجزا خواهد شد . صفحات عایق یا درزبندی برای آب بندی فضای ما بین صفحات رویه ای  و صفحات اول یا آخر مدارهای بکار می روند .

 تعداد صفحات رویه ای بسته به نوع ، سایزو میزان  فشار طراحی یا کارکرد مبدل تغییرخواهدنمود .دربرخی از مبدلهای CBE به وسیله یک واشرحلقوی  فضای  بین صفحات شیاردارمبدل وصفحات رویه ای ،درزبندی شده است  .در بعضی  از مبدلها نیز،واشرهای حلقوی فوق به صورت  یک پارچه با صفحات  رویه ای  و صفحات  شیاردار ابتدایی یا انتهایی ،نصب شده اند .  

 انواع صفحات وشیار(کانال) های مبدل هایCBE

صفحاتq بالاHq))وqپائین (Lq)وآرایش های مختلف کانالهای  CBEبا ترکیب صفحات CBE

مبدلهای CBEبا انواع مختلفی ازصفحات شیار دار داخلی در دسترس هستند ، به عبارت دیگر ،الگوی استخوان ماهی شیارهای  روی صفحات  درانواع مختلفی ارائه می شود .الگو های معروف به درجه نظامی یا به عبارت دیگرمدلهای مانند حرف(V) برعکس دردو نوع منفرجه ( صفحات qبالا ) وحاده (qپائین ) وجود دارند.(شکل)

ویژگی های حرارتی یک مبدل حرارتی CBE، با تغییرترکیب صفحات q بالاوqپائین، تغییرپیدامی کند .برای مثال می توان  یک مبدل CBEبا افت فشار  مساوی  در هر دو طرف و جریان  سیال متفاوت ،طراحی  نمود.

مدلهای  مختلف جریان

 جریان سیال به روش های مختلفی از مبدلCBE می تواندعبورنماید.برای  مبدلهای  جریان موازی ،دو نوع پیکر بندی متفاوت  وجود دارد. جریان  همسو ( موافق)و جریان غیر همسو( مخالف).(شکل)

جریان غیرهمسووهمسودریک مبدل حرارتی CBE

جریانهای سیال همسووناهمسو

به منظوردستیابی به مقاصدمختلف دریک مبدل حرارتی ،جریان  سیال  درحالات  مختلفی طراحی می گردد .حالات مختلف ممکن در طراحی جریانات سیال عبارتند  از جریانات  سیال همسو[2] ، نا همسو[3] و برهم گذر [4]که در شکل 1-6  دو حالت  اول جریان  در مبدلهای CBE  نشان   داده شده است .حالات مختلفی  ازمبدلهای  حرارتی باجریانات برهم گذررا می توان  یافت  که جریانات سیال درآنها حالتی  تقریباًعمود برهم دارند .

جریانات سیال ناهمسو(بالا)وهمسو( پائین ) دریک مبدل CBE

در مبدلهای حرارتی CBEعمدتاً جریانات  ناهمسو متداول ترین  نوع آرایش  جریان   می باشد. دراین حالت سیال خنک کننده امکان خواهد یافت که با دمایی بالاتر از  دمای خروجی سیال گرم کننده ازمبدل خارج شود. یکی ازمزایای اصلی آرایش نا همسوی جریان امکان گرفتن  مقداربیشتری  ازمحتوای  گرمای سیال  گرم کننده است .باید توجه داشت که مقدارLMTD در مبدل حرارتی با آرایش نا همسو  بسیار بالاتر ازمقدارمشابه خوددر یک مبدل یا آرایش جریان همسومی باشد (شکل  را ببینید)

آرایش جریان همسونیز در برخی موراد (مانند اواپراتورهای مغروق)در مبدلهای CBE کاربرد دارد.یکی ازنتایج استفاده از آرایش جریان همسوآن است که هیچگاه دمای  خروجی سیال سرد کننده  نمی تواند بالا تر از دمای خروجی  سیال گرم با شد .درضمن ، این موضوع  که درابتدای  یک مبدل حرارتی  با جریان همسواختلاف دمای بسیارزیادی وجود دارد ،هیچ ارزشی نداردجز اینکه  فرایند جوش زودترآغازمی گردد.

[1].Stainless Steel

[2]. Specific Heat Capacity

[3] .Co –Current Flow

[4].  Counter- Current Flow