مبدل حرارتی صفحه ای بریز - لحیمی

مبدل حرارتی صفحه ای بریز (Brazed Plate Heat Exchanger) یا مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی، نوعی مبدل فشرده است که صفحات فلزی آن با فرآیند Brazing و بدون استفاده از گسکت به یکدیگر متصل می‌شوند. این ساختار به دلیل ابعاد کم، سطح انتقال حرارت بالا و اتصال دائمی صفحات، در چیلرها، هیت پمپ ها، HVAC، خنک کاری روغن و برخی فرآیندهای صنعتی استفاده می‌ شود.

برای انتخاب مدل مناسب، پارامترهایی مانند ظرفیت حرارتی، فشار کاری، دمای فرآیند، نوع سیال و جنس صفحات باید بررسی شود.

مبدل حرارتی صفحه ای بریز | خرید، قیمت و مشخصات فنی BPHE

مبدل حرارتی صفحه ای بریز (Brazed Plate Heat Exchanger) یا مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی ، یکی از انواع مبدل های فشرده برای انتقال حرارت بین دو سیال است. در این تجهیز ، صفحات فلزی موج دار به وسیله فرآیند Brazing به صورت دائمی به یکدیگر متصل می شوند و برخلاف مبدل های صفحه ای گسکت دار ، از واشر برای آب بندی صفحات استفاده نمی شود.

طراحی فشرده ، سطح انتقال حرارت بالا ، وزن مناسب و حذف گسکت باعث شده است مبدل حرارتی صفحه ای بریز در سیستم هایی مانند چیلر ، هیت پمپ ، HVAC ، خنک کاری روغن و برخی فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

با این حال ، انتخاب مبدل بریز فقط بر اساس ظرفیت حرارتی یا ابعاد تجهیز انجام نمی شود. نوع سیال ، دبی ، دمای ورود و خروج ، فشار کاری ، افت فشار مجاز ، جنس صفحات ، نوع لحیم و شرایط واقعی پروژه نیز باید در انتخاب مدل مناسب در نظر گرفته شوند.

در اکسرلند می توانید مشخصات و کاربردهای مبدل های حرارتی صفحه ای را بررسی کنید و برای انتخاب مدل مناسب ، اطلاعات فنی پروژه را مبنا قرار دهید.

مبدل حرارتی صفحه ای بریز چیست؟

مبدل حرارتی صفحه ای بریز یا BPHE تجهیزی برای انتقال غیر مستقیم حرارت بین دو سیال است. سیال گرم و سیال سرد در کانال های جداگانه حرکت می کنند و صفحات فلزی بین این کانال ها قرار گرفته اند.

صفحات داخلی معمولا به صورت موج دار طراحی می شوند. این هندسه علاوه بر افزایش سطح انتقال حرارت، باعث ایجاد آشفتگی در جریان شده و شرایط مناسب تری برای انتقال حرارت ایجاد می کند.

در فرآیند تولید ، صفحات در کنار یکدیگر قرار گرفته و با استفاده از فرآیند Brazing به یک مجموعه یکپارچه تبدیل می شوند. در نتیجه، ساختار نهایی بدون گسکت داخلی بوده و امکان استفاده از تجهیز در بسیاری از سیستم های فشرده و تحت فشار فراهم می شود.

مبدل حرارتی صفحه ای بریز در مقایسه با بسیاری از طراحی های سنتی ، سطح انتقال حرارت قابل توجهی را در حجم نسبتا کمی ایجاد می کند. همین ویژگی یکی از دلایل اصلی استفاده از BPHE در تجهیزات سرمایشی و گرمایشی مدرن است.

برای آشنایی با خانواده این تجهیزات ، می توانید صفحه مبدل حرارتی صفحه ای را نیز بررسی کنید.

ساختار مبدل حرارتی صفحه ای بریز

ساختار BPHE از چند بخش اصلی تشکیل می شود که عملکرد آنها در کنار یکدیگر ، مسیرهای مجزای جریان و انتقال حرارت بین دو سیال را ایجاد می کند.

صفحات انتقال حرارت

صفحات داخلی ، سطح اصلی انتقال حرارت را تشکیل می دهند. این صفحات معمولا از استنلس استیل ساخته می شوند و با الگوی موج دار طراحی می شوند.

هندسه صفحات روی مواردی مانند سطح انتقال حرارت ، رفتار جریان و افت فشار تاثیر دارد. بنابراین تعداد صفحات به تنهایی معیار کافی برای مقایسه دو مبدل نیست و طراحی کلی کانال ها نیز باید در نظر گرفته شود.

اتصال Brazing

در مبدل صفحه ای بریز ، صفحات به وسیله فرآیند لحیم کاری صنعتی به یکدیگر متصل می شوند. این اتصال دائمی باعث می شود تجهیز برخلاف مدل گسکت دار ، فاقد واشرهای داخلی قابل تعویض باشد.

نوع آلیاژ مورد استفاده برای Brazing نیز باید متناسب با شرایط کاربرد انتخاب شود. مس و نیکل از انواع رایج اتصال لحیمی در این تجهیزات هستند.

ورودی و خروجی سیالات

در قسمت های ورودی و خروجی ، اتصالات مربوط به دو مدار قرار دارند. طراحی داخلی به گونه ای است که دو سیال بدون تماس مستقیم با یکدیگر از کانال های جداگانه عبور کنند.

اتصالات

بسته به مدل و نیاز سیستم ، مبدل می تواند با نوع اتصال مناسب برای نصب در مدار ارائه شود. انتخاب نوع اتصال باید با شرایط لوله کشی و طراحی سیستم هماهنگ باشد.

مشخصات فنی مبدل حرارتی صفحه ای بریز

اعداد فشار و دمای فوق باید به عنوان محدوده اطلاعاتی محصول در نظر گرفته شوند و برای انتخاب یک مدل مشخص ، مشخصات فنی همان مدل و شرایط طراحی پروژه باید بررسی شود. اطلاعات پایه این مشخصات در محتوای فنی محصول ارائه شده است.

مبدل حرارتی صفحه ای بریز چگونه کار می کند؟

عملکرد مبدل حرارتی صفحه ای بریز بر اساس انتقال حرارت غیر مستقیم است.

سیال گرم از یک مجموعه کانال عبور می کند و سیال سرد از کانال مجاور آن حرکت می کند. صفحات فلزی بین دو مسیر قرار دارند و حرارت از سیال گرم ، از طریق صفحات ، به سیال سرد منتقل می شود.

در این فرآیند دو سیال مستقیما با یکدیگر مخلوط نمی شوند.

صفحات موج دار باعث افزایش سطح تماس موثر و ایجاد تلاطم کنترل شده در جریان می شوند. این موضوع به افزایش انتقال حرارت کمک می کند و یکی از دلایل اصلی فشرده بودن BPHE نسبت به ظرفیت انتقال حرارت آن است.

در نتیجه ، تجهیز می تواند برای سیستم هایی که فضای نصب محدود دارند گزینه قابل بررسی باشد.

مزایای مبدل حرارتی صفحه ای بریز

راندمان انتقال حرارت بالا

صفحات موج دار و سطح انتقال حرارت گسترده باعث می شوند انتقال حرارت در حجم نسبتا کمی انجام شود. در نتیجه می توان از یک تجهیز کامپکت برای کاربردهایی استفاده کرد که نیاز به انتقال حرارت قابل توجه دارند.

ابعاد فشرده

یکی از ویژگی های شناخته شده BPHE ، نسبت مناسب ظرفیت انتقال حرارت به حجم تجهیز است. این ویژگی در موتورخانه ها ، چیلرها ، هیت پمپ ها و تجهیزات صنعتی دارای محدودیت فضا اهمیت دارد.

ساختار بدون گسکت

اتصال دائمی صفحات باعث حذف گسکت های داخلی می شود. بنابراین تجهیز مانند مبدل گسکت دار برای تعویض دوره ای واشر باز نمی شود.

وزن مناسب

ساختار صفحه ای و طراحی فشرده باعث می شود وزن و حجم تجهیز در بسیاری از کاربردها نسبت به برخی طراحی های سنتی کمتر باشد.

مناسب برای سیستم های سرمایشی و گرمایشی

مبدل های بریز در بسیاری از مدارهای چیلر ، هیت پمپ ، HVAC و سیستم های انتقال حرارت مورد استفاده قرار می گیرند.

مناسب برای خنک کاری روغن

BPHE می تواند در مدارهای خنک کاری روغن نیز مورد استفاده قرار گیرد. در این کاربرد ، مشخصات روغن ، دبی ، دما و افت فشار باید هنگام انتخاب مبدل بررسی شوند.

ویژگی های اصلی این ساختار شامل طراحی فشرده ، راندمان حرارتی مناسب ، کاهش احتمال نشتی ناشی از حذف گسکت و قابلیت استفاده در سیستم های سرمایشی و گرمایشی است.

محدودیت های مبدل حرارتی صفحه ای بریز

مبدل بریز برای تمام شرایط فرآیندی مناسب نیست.

مهم ترین محدودیت آن این است که صفحات به صورت دائمی به یکدیگر متصل هستند و مانند مبدل صفحه ای گسکت دار امکان باز کردن مجموعه صفحات وجود ندارد.

همچنین در سیستم هایی که سیال دارای ذرات جامد زیاد یا رسوب گذاری شدید است ، طراحی و انتخاب مبدل باید با دقت بیشتری انجام شود.

مهم ترین مواردی که باید پیش از انتخاب بررسی شوند عبارت اند از:

• وجود ذرات معلق در سیال

• احتمال تشکیل رسوب

• خورندگی سیال

• نیاز به شست وشوی مکانیکی

• امکان سرویس دوره ای

• شرایط دما و فشار

در صورت نیاز به باز کردن صفحات و سرویس مکانیکی ، مبدل صفحه ای گسکت دار می تواند گزینه دیگری برای بررسی باشد.

کاربردهای مبدل حرارتی صفحه ای بریز

چیلر

یکی از کاربردهای مهم مبدل بریز در سیستم های چیلر است. ابعاد فشرده و قابلیت انتقال حرارت بالا باعث شده این تجهیز در بسیاری از طراحی های سرمایشی مورد توجه قرار گیرد.

برای بررسی کاربرد تخصصی این تجهیز ، می توانید مقاله مبدل حرارتی بریز در چیلر و هیت پمپ را مطالعه کنید.

هیت پمپ

در سیستم های Heat Pump ، انتقال حرارت موثر در کنار محدودیت فضا اهمیت دارد. به همین دلیل BPHE در بخش های مختلف مدارهای هیت پمپ کاربرد دارد.

سیستم های HVAC

در سیستم های تهویه مطبوع و تاسیسات مکانیکی ، مبدل صفحه ای بریز می تواند برای انتقال حرارت بین مدارهای مختلف استفاده شود.

خنک کاری روغن

برای خنک کردن روغن هیدرولیک ، روغن ماشین آلات و برخی تجهیزات صنعتی ، مبدل صفحه ای بریز می تواند به عنوان تجهیز انتقال حرارت مورد استفاده قرار گیرد.

در این کاربرد ، انتخاب مبدل باید بر اساس دبی روغن ، دمای ورودی و خروجی ، مشخصات سیال خنک کننده و افت فشار مجاز انجام شود.

سیستم های گرمایشی

در مدارهای گرمایشی و برخی سیستم های آب گرم نیز می توان از مبدل های صفحه ای بریز استفاده کرد ، به شرط آنکه شرایط سیال و محدوده کاری تجهیز با نیاز سیستم هماهنگ باشد.

فرآیندهای صنعتی

در برخی فرآیندهای صنعتی که فضای نصب محدود و نیاز به انتقال حرارت موثر وجود دارد ، BPHE می تواند یکی از گزینه های قابل بررسی باشد.

جنس صفحات مبدل حرارتی بریز

انتخاب متریال صفحات فقط یک موضوع مربوط به هزینه نیست. نوع سیال ، خورندگی ، دما و شرایط فرآیند روی انتخاب متریال اثر دارند.

استنلس استیل 304

استیل 304 یکی از متریال های رایج برای صفحات مبدل های حرارتی است و در بسیاری از سیستم های عمومی آب گرم ، سرمایشی و تهویه مطبوع کاربرد دارد.

استنلس استیل 316L

در شرایطی که مقاومت بالاتری در برابر خوردگی مورد نیاز باشد ، 316L می تواند مورد بررسی قرار گیرد. این متریال در برخی کاربردهای غذایی ، دارویی و شیمیایی نیز استفاده می شود.

تیتانیوم

در محیط هایی که مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی مورد نیاز است ، مانند برخی کاربردهای آب شور و آب دریا ، تیتانیوم می تواند گزینه مناسبی برای بررسی باشد.

انتخاب متریال باید بر اساس نوع سیال و شرایط واقعی کارکرد انجام شود.

برای مطالعه بیشتر ، مقاله خوردگی مبدل حرارتی صفحه ای می تواند اطلاعات تکمیلی درباره تاثیر سیال و متریال ارائه دهد.

مس یا نیکل؛ کدام نوع Brazing مناسب است؟

نوع اتصال لحیمی نیز بخشی از طراحی مبدل است.

در بسیاری از مبدل های بریز از مس برای اتصال صفحات استفاده می شود. نیکل نیز برای برخی شرایط خاص و کاربردهایی که مقاومت بیشتری در برابر خوردگی مورد نیاز است مورد استفاده قرار می گیرد.

انتخاب نوع لحیم باید بر اساس نوع سیال، دما، فشار و الزامات پروژه انجام شود.

راهنمای انتخاب مبدل حرارتی صفحه ای بریز

انتخاب مدل مناسب باید بر اساس مجموعه ای از پارامترهای حرارتی ، هیدرولیکی و فرآیندی انجام شود.

1. ظرفیت حرارتی

ابتدا باید مشخص شود چه مقدار حرارت باید از یک سیال به سیال دیگر منتقل شود.

رابطه پایه:

Q = m × Cp × ΔT

ظرفیت حرارتی به دبی جرمی ، ظرفیت گرمایی ویژه و تغییر دمای سیال وابسته است.

2. دمای ورودی و خروجی

دمای سیال گرم و سرد باید مشخص باشد. دمای طراحی تجهیز نیز باید با شرایط واقعی سیستم مطابقت داشته باشد.

3. فشار کاری

فشار کاری هر دو مدار باید بررسی شود. انتخاب مدل باید بر اساس محدوده طراحی همان تجهیز انجام شود.

4. افت فشار مجاز

افزایش سطح انتقال حرارت همیشه به معنی انتخاب بهتر نیست. اگر طراحی باعث افزایش بیش از حد افت فشار شود، می تواند روی عملکرد کل سیستم اثر بگذارد.

5. نوع سیال

نوع سیال یکی از مهم ترین پارامترهای انتخاب است. خورندگی، ویسکوزیته ، ذرات معلق و احتمال رسوب باید بررسی شوند.

6. جنس صفحات

متریال صفحات باید با شرایط شیمیایی و دمایی سیال سازگار باشد.

7. شرایط نصب

فضای موجود ، جهت نصب ، نوع اتصالات و دسترسی به تجهیز نیز باید پیش از انتخاب مشخص شوند.

اطلاعاتی مانند ظرفیت حرارتی ، نوع سیال ، دمای کاری ، فشار طراحی ، جنس صفحات ، نوع اتصال و شرایط نصب از اطلاعات اصلی مورد نیاز برای انتخاب مدل هستند.

محاسبه ظرفیت مبدل حرارتی صفحه ای جوشی

برای انتخاب دقیق تر ، علاوه بر بار حرارتی ، سطح انتقال حرارت مورد نیاز نیز باید بررسی شود.

رابطه کلی سطح انتقال حرارت به صورت زیر است:

A = Q / (U × ΔTlm)

در این رابطه:

• A سطح انتقال حرارت است.

• Q بار حرارتی است.

• U ضریب کلی انتقال حرارت است.

• ΔTlm اختلاف دمای میانگین لگاریتمی است.

در پروژه های واقعی ، مقدار نهایی سطح انتقال حرارت به شرایط جریان ، هندسه صفحات ، خواص سیال و شرایط عملیاتی بستگی دارد.

برای مطالعه جزئیات بیشتر می توانید محاسبه مبدل حرارتی صفحه ای را بررسی کنید.

تفاوت مبدل بریز و مبدل گسکت دار

در پروژه هایی که باز کردن مبدل و شست وشوی مکانیکی اهمیت زیادی دارد ، ساختار گسکت دار باید در کنار BPHE بررسی شود.

تفاوت مبدل بریز و مبدل پوسته و لوله

مبدل صفحه ای بریز و مبدل پوسته و لوله هر دو برای انتقال حرارت استفاده می شوند ، اما از نظر ساختار و شرایط کاربرد تفاوت دارند.

مبدل بریز معمولا برای طراحی های فشرده و کاربردهایی مانند چیلر ، HVAC و هیت پمپ مورد توجه قرار می گیرد. مبدل پوسته و لوله نیز در بسیاری از کاربردهای فرآیندی و صنعتی استفاده می شود.

انتخاب بین این دو باید بر اساس شرایط واقعی فرآیند ، فشار ، دما ، نوع سیال ، رسوب گذاری ، فضای نصب و الزامات تعمیرات انجام شود.

برای بررسی ساختار دیگر این خانواده ، صفحه مبدل حرارتی پوسته و لوله را ببینید.

عوامل موثر بر قیمت مبدل حرارتی صفحه ای بریز

قیمت BPHE یک عدد ثابت نیست و به مشخصات فنی تجهیز و شرایط پروژه وابسته است.

عوامل اصلی عبارت اند از:

ظرفیت حرارتی

با افزایش بار حرارتی مورد نیاز ، معمولا سطح انتقال حرارت و ابعاد مبدل نیز تغییر می کند.

تعداد صفحات

تعداد صفحات و طراحی آنها روی سطح انتقال حرارت و ظرفیت تجهیز اثر دارند.

جنس صفحات

استفاده از 316L یا تیتانیوم در شرایط خاص می تواند هزینه ساخت را نسبت به مدل های متداول افزایش دهد.

نوع لحیم

انتخاب مس یا نیکل بر اساس شرایط کاربرد می تواند روی قیمت تجهیز اثرگذار باشد.

فشار و دمای طراحی

شرایط خاص فشار و دما می تواند طراحی و مشخصات مبدل را تغییر دهد.

شرایط پروژه

نوع سیال، فضای نصب ، نوع اتصالات و الزامات فنی پروژه نیز باید در زمان استعلام بررسی شوند.

به همین دلیل اعلام قیمت دقیق بدون مشخصات فنی پروژه قابل اتکا نیست.

چرا مبدل حرارتی بریز اکسرژی؟

در انتخاب یک مبدل حرارتی ، صرفا خرید یک تجهیز با ظرفیت مشخص کافی نیست. انتخاب باید با شرایط واقعی مدار هماهنگ باشد.

اکسرژی به عنوان برند مهندسی و تولید کننده تجهیزات تاسیسات صنعتی ، در حوزه طراحی و ساخت تجهیزات انتقال حرارت فعالیت دارد. رویکرد مهندسی در انتخاب تجهیز به این معناست که پارامترهایی مانند ظرفیت حرارتی ، فشار ، دما ، نوع سیال ، متریال ، افت فشار و شرایط نصب هم زمان بررسی شوند.

در اکسرلند نیز اطلاعات تخصصی تجهیزات تاسیسات صنعتی و انتقال حرارت ارائه می شود تا کاربر بتواند پیش از انتخاب، ساختار و مشخصات گزینه های مختلف را بررسی کند.

این تفاوت میان اکسرلند و اکسرژی در معماری برند مجموعه حفظ شده است: اکسرلند بستر تخصصی معرفی و بررسی تجهیزات است و اکسرژی برند مهندسی و تولید کننده تجهیزات تاسیسات صنعتی است.

برای خرید مبدل حرارتی صفحه ای بریز چه اطلاعاتی لازم است؟

برای دریافت پیشنهاد فنی مناسب ، بهتر است اطلاعات زیر ارائه شود:

• نوع سیال گرم

• نوع سیال سرد

• دبی هر دو سیال

• دمای ورودی

• دمای خروجی

• فشار کاری

• ظرفیت حرارتی

• افت فشار مجاز

• فضای موجود برای نصب

• نوع اتصالات

• جنس مورد نیاز صفحات

• نوع کاربرد

هرچه اطلاعات فرآیند دقیق تر باشد ، امکان بررسی گزینه مناسب نیز بیشتر خواهد بود.

نگهداری مبدل حرارتی صفحه ای بریز

اگرچه مبدل بریز فاقد گسکت داخلی است ، اما کیفیت سیال و شرایط بهره برداری همچنان روی عملکرد آن تاثیر دارند.

وجود ذرات معلق می تواند باعث گرفتگی کانال ها شود و تشکیل رسوب نیز سطح انتقال حرارت را کاهش داده و افت فشار را افزایش می دهد.

برای افزایش طول عمر تجهیز بهتر است:

• کیفیت سیال کنترل شود.

• در صورت نیاز از فیلتراسیون مناسب استفاده شود.

• فشار و دمای کاری از محدوده طراحی خارج نشود.

• وضعیت افت فشار بررسی شود.

• تغییرات غیرعادی دمای خروجی بررسی شود.

• احتمال تشکیل رسوب در مدار کنترل شود.

اطلاعات مربوط به رسوب گذاری و تاثیر آن بر عملکرد مبدل را می توانید در مطلب رسوب گذاری نرم و سفت مبدل حرارتی صفحه ای مطالعه کنید.

علائم کاهش عملکرد مبدل بریز

کاهش عملکرد مبدل ممکن است با نشانه هایی مانند موارد زیر همراه باشد:

• کاهش انتقال حرارت

• افزایش افت فشار

• تغییر غیرعادی دمای خروجی

• افزایش زمان رسیدن سیستم به دمای مورد نظر

• افزایش مصرف انرژی تجهیزات جانبی

در صورت مشاهده این علائم ، کیفیت سیال ، شرایط بهره برداری، گرفتگی کانال ها و احتمال رسوب گذاری باید بررسی شوند.

چه زمانی مبدل حرارتی صفحه ای بریز انتخاب مناسبی نیست؟

BPHE برای تمام سیستم ها انتخاب مناسبی نیست.

در شرایط زیر باید گزینه های دیگر نیز بررسی شوند:

• سیال دارای ذرات جامد زیاد باشد.

• رسوب گذاری شدید وجود داشته باشد.

• نیاز به باز کردن دوره ای صفحات وجود داشته باشد.

• شست وشوی مکانیکی داخلی ضروری باشد.

• شرایط خوردگی با متریال انتخاب شده سازگار نباشد.

در چنین شرایطی ، مبدل گسکت دار یا مبدل پوسته و لوله می تواند به عنوان گزینه جایگزین بررسی شود. انتخاب نهایی باید براساس شرایط واقعی فرآیند انجام شود.

سوالات متداول درباره مبدل حرارتی صفحه ای بریز

مبدل حرارتی صفحه ای بریز چیست؟

مبدل حرارتی صفحه ای بریز یا BPHE نوعی مبدل فشرده است که صفحات فلزی آن با فرآیند Brazing به صورت دائمی به یکدیگر متصل می شوند و ساختاری بدون گسکت ایجاد می کنند.

مبدل بریز در چه سیستم هایی استفاده می شود؟

این مبدل در چیلر، هیت پمپ، HVAC، سیستم های گرمایشی، خنک کاری روغن و برخی فرآیندهای صنعتی کاربرد دارد.

آیا مبدل بریز قابل باز شدن است؟

صفحات مبدل بریز به صورت دائمی به یکدیگر متصل هستند و مانند مبدل صفحه ای گسکت دار برای سرویس داخلی باز نمی شوند.

برای انتخاب مبدل بریز چه اطلاعاتی لازم است؟

نوع سیال، دبی، دمای ورودی و خروجی، فشار کاری، ظرفیت حرارتی، افت فشار مجاز، جنس صفحات و شرایط نصب از مهم ترین اطلاعات مورد نیاز هستند.

آیا مبدل بریز برای خنک کاری روغن مناسب است؟

در برخی سیستم های خنک کاری روغن از BPHE استفاده می شود، اما انتخاب مدل باید براساس مشخصات واقعی روغن، دبی، دما، فشار و مدار خنک کننده انجام شود.

قیمت مبدل حرارتی صفحه ای بریز چطور تعیین می شود؟

قیمت به عواملی مانند ظرفیت، تعداد صفحات، جنس صفحات، نوع لحیم، فشار و دمای طراحی و شرایط پروژه وابسته است. بنابراین برای اعلام قیمت دقیق، مشخصات فنی پروژه باید بررسی شود.