دانلود 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 مقدار LMTD 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.

فصل دوم

بخش اول : اوپراتورها

اواپراتورها

اواپراتورهایکی ازپنج جزء اصلی سیستم تبرید تراکمی است .چهارجزء دیگر  سیستم  عبارتند از  کندانسور، کمپرسور،شیر انبساط وماده  مبرد .در اواپراتور،ماده مبرد واسطه جذب انرژی ازسیال ثانویه تبخیرشده وباعث کاهش دمای آن می گردد. سیال ثانویه با توجه به نوع سیستم تبرید،می تواندمایع یا گازباشد.

اواپراتورها CBE

از اوایل دهه 80 میلادی که مبدل های حرارتی CBE به بازارعرضه شدند، هر ساله مواردکاربردجدیدبرای آنها معرفی  می شود .صنعت تبریدیکی اززمینه های بود که  مزایای  این تکنو لوژی کم حجم، بسته ، مقاوم  دربرابر فشار وبا راندمان بسیار  بالا را تشخیص داد .SWEP به این ترتیب دا منه وسیعی  از اواپراتورهای اختصاصی   را جهت استفاده درسیستم  تبرید  ارا ئه نمود.

شکل  اواپراتورCBE

 درکلیه اواپراتورهای SWEP، دهانه  ورودی مبرددر قسمت چپ پایین  قراردارد (موقعیت F3 درشکل)

 هرمبدل CBE دارای یک سایزدهانه  ورودی وخروجی به خصوص است ،به عبارت  دیگرقطر سوراخکاری  شده درصفحات مبدل CBE درهرمدل ،منحصر به فرد می باشد . جهت  اتصال  لوله کشی  به مبدل حرارتی ، درحین  فرآیند  تولید مبدل  یک اتصال جوشی درموقعیت های فوق الذکرقرارمی گیرد . این اتصال می تواند  هم سایزدهانه ورودی یا خروجی بوده ویاجهت برآورده نمودن  خواسته  های سیستم تبرید، معادل سایز مکش یا انبساط طراحی  شده باشد .

 نیازفوق العاده ای که در سیستم تبریدوتهویه مطبوع  به ابعاد کوچک وراندمان  بالای دستگاه ها احساس  می شود،باعث نفوذ سریع مبدلهای CBE دراین بازار  به عنوان اواپراتورهای وکندانسورگردیده است وهمچنین ظرفیت های  مبردمورد نیاز   وجریان متقاطع واقعی  که در مبدلهای CBE تامین  می گردد . این دستگاههای  رابه  گزینه ای مناسب برای بسیاری  ازسازندگان سیستم  های تبرید و تهویه مطبوع  تبدیل  نموده است .

با افزایش  ظرفیت سیستم ، معمولاً بار برودتی  کل بین دو مدارمبردجدا گانه   تقسیم  می گردد ، این  ترفندباعث بالارفتن ایمنی وانعطاف سیستم  در قیاس  با استفاده ازیک مدار تبرید،خواهد شد.علا وه  براین اغلب سیستم  های تبرید  برای تامین بار برودتی  اسمی بالاتر ازنیاز وا قعی سرمایش،طراحی شده اند .به  این ترتیب سیستم تبریددر اکثر مواقع  درحالت بارجزئی  با یک یا دو کمپرسور  غیر  فعال کار می کند .SWEP با ارائه  دوسیستم  مختلف ازمبدلهای  CBE دو  مداره  با این مسأله

روبرو شده است : مبدل های CBE، دو مدارواقعی ومبدلهای  دو مداره  پشت  به پشت[5].

همچنینی با آرایش دومبدل CBE تک مداره درحالت موازی می توان به یک سیستم تبرید دومداره دست یافت.

اوپراتورها : مبدل های CBE مدل V

در کلیه کاربردهای تبرید، احاطه شدن هر کانال مبرد با دو کانال حاوی سیال ثانوی از دو طرف، حائز اهمیت فوق العاده ای است. به طور معمول مبرد را به سمت چپ و سیال ثانویه را به سمت راست مبدل CBE متصل می نمایند.

 نحوه انجام اتصالات یک مبدل CBE که به عنوان اواپراتور مورد استفاده قرار می گیرد

چنانچه جای اتصالات مبرد و سیال ثانویه عوض شود، دمای تبخیر افت می نماید و خطر یخ زدگی اوپراتور افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، راندمان عملکرد سیستم بسیار پایین خواهد آمد. مبدل های CBE ساخت شرکت SWEP که به عنوان کندانسور و یا اواپراتور از آنها استفاده می شود همیشه دارای تعداد کافی از اتصالات در طرف مبرد هستند.

اواپراتورهای مدل V دارای سیستم توزیع مبرد در دهانه ورودی مبرد یا به عبارت دیگر F3 هستند. هدف اصلی از طراحی سیستم توزیع مبرد، پخش مرتب و متعادل مبرد در همه کانالهای مبرد است. به این ترتیب مایع مبرد باید به دهانه پائینی سمت چپ F3 و گاز مبرد به دهانه بالایی سمت چپ F1 متصل گردد. ورودی مدار سیال ثانویه باید به دهانه F2 و خروجی آن به دهانه F4 به ترتیب در سمت راست مبدل قسمت بالا و پایین متصل گردند. در کاربردهای دو فاز، مانند اواپراتورها، نحوه نصب مبدل حرارتی از اهمیت خاصی برخوردار است . برای اواپراتورها، مبدل های CBE ساخت شرکت SEWP باید به صورت عمودی و با جهت پیکان روی صفحه جلویی به سمت بالا نصب شوند.

هرچند که در اغلب اواپراتورها، ورودی مبرد در پایین تعبیه شده است، اما امکان تبخیر در بالا نیز وجود دارد. این بدان معنا است که مبرد می تواند از دهانه F1 وارد شده و گاز مبرد از دهانه F3 خارج شود. در چنین شرایطی، عملکرد مبدل کاهش خواهد یافت وباید اطمینان حاصل نمود که مایع مبرد وارد کمپرسور نشود. در این روش نصب مشکلات کنترلی نیز بروز خواهد کرد.

برای سیستم DX ، مدل معمول جریان، روش جریان مخالف یا غیر همسو می باشد. دلیل این امر آن است که تحت این شرایط بالاترین میزان MTD حاصل خواهد شد.

برای اواپراتورهای مستغرق، روش معمول آرایش جریان در مبدل، روش جریان مخالف یا غیر همسو می باشد. دلیل این امر آن است که در این حالت برای آغاز فرآیند تبخیر به تفاوت درجه حرارت زیادی در ورودی نیاز داریم. در مواردی که سرعت در دهانه خروجی بسیار بالاست، استفاده از دهانه دوبل خروجی پیشنهاد می گردد. به این ترتیب سرعت سیال کاهش یافته و افت فشار در دهانه خروجی پائین می آید که این موضوع باعث بالا رفتن راندمان عملکرد اواپراتور خواهد شد.

در حالتی که اواپراتورها به صورت موازی با یک کمپرسور نصب شده اند، باید اطمینان حاصل نمود که افت فشارها در خطوط مکش برابر باشند، به این ترتیب خطر توزیع ناصحیح مبرد و راندمان عملکرد پائین، کاهش می یابد. برای اوپراتورها به طور معمول دمای آب درون مبدل اندازه گیری می شود. به این منظور می توان اتصالات مربوط به محل نصب حسگرهای دما نمود P2/P4 . اتصالات مربوط به محل نصب حسگرهای دما از داخل رزوه شده اند تا بتوان حسگر دما را به آنها متصل نمود. در این حالت لازم است طول حسگر دما به اندازه کافی بلند باشد تا حداقل به میانه دهانه نصب شده برسد.

بخش دوم : کندانسورها

وظیفه معمول کندانسور ها تبدیل گاز داغ خروجی کمپرسور به مایع زیر سرد، به وسیله انتقال گرمای گاز داغ به سیال سرد کننده ثانویه می باشد. عملکرد اولیه