اواپراتور صفحه ای
اواپراتور صفحه ای (پلیتی) یا BPHE
از سال 1980 که مبدل های صفحه ای وارد بازار گردید تا به امروز کاربری های مختلفی برای آن تعریف شده است. صنعت تبرید بدلیل مزایای بسیار این نوع مبدل ها از جمله ساختار بسته، مقاومت زیاد در برابر فشار، راندمان بالا و ابعاد کامپکت یکی از طرفداران اصلی بکارگیری آنها بوده است. کاربرد به عنوان اواپراتور صفحه ای یکی از اصلی ترین موارد استفاده این گروه از مبدل ها در این صنعت می باشد.
ساختار اواپراتور صفحه ای
همانند سایر مبدل های حرارتی که یک سمت مبدل سیال سرد و سمت دیگر سیال خنک شونده قرار دارد، در اواپراتور صفحه ای نیز یک سمت صفحه، مبرد و سمت دیگر صفحه سیال خنک شونده جریان دارد. جنس صفحات در این اواپراتورها معمولا استنلس استیل و اتصال جوشی مابین صفحات معمولا از جنس مس می باشد. در سمت مبرد و ورودی اواپراتور (خط مایع) برای توزیع یکنواخت، افزایش راندمان و جلوگیری از یخ زدگی یک پخش کننده یا Distributor نصب می گردد. برای اطلاعات بیشتر می توانید مقاله نقش پخش کننده یا Distributor در اواپراتور صفحه ای را مطالعه کنید.
اتصالات ورودی و خروجی در اواپراتور صفحه ای
به طور معمول اواپراتور صفحه ای دارای چهار کانکشن یا اتصال اصلی (دو اتصال به منظور ورود و خروج مبرد و دو اتصال جهت سیال خنک شونده) می باشد و دو کانکشن فرعی جهت نصب ترموستات و آنتی فریز نیز تعبیه می گردد. نوع اتصالات سمت مبرد جوشی (Solder connection) و در سمت دیگر معمولا رزوه ای یا Rotalock و متناسب با دبی و تناژ سیال پروسه خواهد بود. معمولا به دلیل دانسیته بالای مبرد مایع، اتصال ورود مبرد در پایین و خروج آن (بخار مبرد) در قسمت بالای اواپراتور صفحه ای تعبیه شده است. جهت سهولت نصب، معمولا کانکشن های سیال خنک شونده در سمت مخالف قرار می گیرد البته بنا بر سفارش مصرف کننده تمامی اتصالات می تواند در یک سمت تعبیه گردد.
سایز پورت و اتصالات در اواپراتور صفحه ای در مدل ها و ظرفیت های مختلف متفاوت می باشد. جهت تعبیه اتصالات در این اواپراتورها ابتدا یک سوراخ روی صفحات به اندازه قطر پورت مربوطه ایجاد و سپس لوله در طی پروسه ساخت به مبدل جوش داده می شود. سایز پورت و لوله در اواپراتور صفحه ای به دلیل ایجاد مخلوط مایع و گاز مبرد و رسیدن به راندمان بالاتر ممکن است یکسان نباشد.
تقسیم بندی اواپراتور صفحه ای از لحاظ تعداد مدار
از نظر مدار بندی این اواپراتورها به دو دسته تک مداره و دو مداره تقسیم بندی می گردد.
اواپراتور صفحه ای تک مداره
اواپراتور صفحه ای تک مداره دارای یک مدار مبرد و یک مدار سیال خنک شونده می باشد. مبرد بصورت مخلوطی از مایع و گاز از قسمت پایین پورت F3 یا P3 وارد اواپراتور شده، و از قسمت بالا (پورت F1 یا P1) خارج می گردد. در صورتی که اواپراتور صفحه ای از نوع جریان متقاطع (Counter flow) باشد سیال خنک شونده از پورت های P2 یا F2 وارد و از پورت های F4 یا P4 خارج می گردد. در صورتی که در اواپراتور صفحه ای جریان از نوع موازی (Co-current flow) باشد جهت ورود و خروج سیال خنک شونده بر عکس خواهد بود. به منظور تبخیر یکنواخت مبرد و همچنین حذف تلفات حرارتی مبرد، سمت سیال خنک شونده در اواپراتور صفحه ای همواره یک کانال بیشتر خواهد داشت یا به عبارتی در اواپراتور صفحه ای مبرد توسط سیال خنک شونده احاطه گردیده است.
اواپراتور صفحه ای دو مداره
اواپراتور صفحه ای دو مداره دارای دو مدار مستقل مبرد و یک مدار سیال خنک شونده می باشند. اواپراتور صفحه ای دو مداره بصورت جریان متقاطع بوده و همانند نوع تک مداره، مبرد R1,R2 توسط سیال خنک شونده W احاطه گردیده است.
کاربرد اواپراتور صفحه ای
در ابتدا استفاده از اواپراتور صفحه ای محدود به دستگاههای تهویه مطبوع و سیستم های برودتی با ظرفیت پایین بود. ولی به دنبال تقاضای بازار مبنی بر دستگاههای تهویه مطبوع و سیستم های تبرید با راندمان بالا و ابعاد کامپکت و کاهش آلاینده های زیست محیطی، تولید اواپراتور صفحه ای با ظرفیت بالا افزایش یافته و به دلیل ابعاد کامپکت، حجم کم مبرد باقی مانده در اواپراتور و تنوع ورود و خروج سیال بصورت جریان متقاطع (Counter flow) و جریان موازی (Co-Current flow)، اواپراتور صفحه ای مورد توجه سازندگان دستگاههای تهویه مطبوع و سیستم های تبرید از جمله انواع چیلرهای تراکمی با کاربری مسکونی، تجاری و صنعتی قرار گرفت.
مزایای اواپراتور صفحه ای نسبت به نوع پوسته-لوله ای در سیستم برودتی
راندمان بالاتر
اواپراتور صفحه ای به نسبت انواع دیگر اواپراتور از راندمان بالاتر در حدود 25% برخوردار است.
وزن کمتر
وزن خالص و وزن آبگیری آنها نسبت به نوع پوسته لوله ای به مراتب کمتر است.
ابعاد کامپکت
این اواپراتورها ابعاد بسیار کوچکتری نسبت به انواع دیگر اواپراتور دارا می باشند.
شارژ مبرد کمتر
شارژ مبرد سیستم مجهز به اواپراتور صفحه ای بسیار کمتر از انواع دیگر خواهد بود.
عدم نیاز به پمپ دان Pump-down
با توجه به حجم کم مبرد، سیستم های مجهز به اواپراتور صفحه ای بی نیاز از پمپ دان Pump-down می باشند.
نصب آسان
نصب آسان، سرویس و نگهداری با هزینه کمتر و کاهش هزینه های اولیه از مزایای دیگر استفاده از اواپراتور صفحه ای می باشد.
پارامترهای مهم در انتخاب اواپراتور صفحه ای
مهمترین عوامل در انتخاب اواپراتور صفحه ای عبارتند از:
1. ظرفیت سیستم برودتی
2. دمای اواپراتور
3. نوع مبرد و سیال
4. اختلاف دمای ورودی و خروجی سیال خنک شونده
5. اختلاف دمای اواپراتور و دمای سیال خنک شونده (Approach temperature)
نکات مهم در نصب اواپراتور صفحه ای
نصب فیلتر
جهت جلوگیری از ورود ذرات معلق حتما می بایست در ورودی آب از استرینر (فیلتر) با تراکم مش مناسب استفاده نمود.
نصب فلو سوئیچ
در مدار آب ورودی حتما بایستی فلو سوئیچ نصب گردد. فلو سوئیچ میزان آب در گردش را کنترل کرده و در صورت کاهش دبی آب، جهت جلوگیری از یخ زدگی سیستم را متوقف می نماید.
نصب سنسور آنتی فریز و ترموستات
نصب سنسور ترموستات در خروجی و سنسور آنتی فریز در ورودی اواپراتور صفحه ای ضروری است.
استفاده از محلول آب و ضدیخ
در چیلرهای دائم کار و در پروسه هایی که نیاز به تامین آب با دمای کمتر از 5 درجه سانتیگراد می باشد، توصیه میگردد در اواپراتور صفحه ای از ترکیب آب و ضد یخ استفاده شود.
