تفاوت مبدل حرارتی جوشی و مبدل صفحه ای بریزینگ 

به طور خلاصه عمده تفاوت آن‌ها در نحوه اتصال صفحات و کاربردشان است. صفحات در مبدل بریز با استفاده از ماده لحیم کاری به یکدیگر متصل شده که برای کاربردهای معمول تهویه مطبوع، تبرید و گرمایش آب با دما و فشار بالا (اما نه خیلی بالا) مناسب است. در مقابل صفحات در مبدل جوشی با جوشکاری به یکدیگر وصل ‌می‌شوند که مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر فشار و دماهای بسیار بالا و سیالات خورنده ایجاد می‌کند و آنها را برای صنایع سنگین مانند نفت، گاز و پتروشیمی ایده‌آل می‌سازد. هر دو نوع هیت اکسچنجر پلیتی قابلیت جداسازی صفحات برای تمیزکاری یا تعمیرات را ندارند، اما مبدل‌های جوشی معمولاً گران‌تر و کمی بزرگ‌تر هستند.

متاسفانه، به دلیل شباهت ظاهری و عملکردی، در ایران مبدل بریز و مبدل‌ صفحه‌ای جوشی اغلب به اشتباه با یک نام و به جای یکدیگر شناخته می‌شوند. در حالی که تفاوت اصلی آن‌ها در روش اتصال صفحات، یعنی بریزینگ یا جوشکاری مستقیم است، این تمایز مهم در کاربرد عامیانه نادیده گرفته می‌شود.

مبدل حرارتی صفحه ای جوشی چیست؟

 در این نوع هیت اکسچنجرها (welded plate heat exchanger مخفف WPHE)، صفحات فلزی (معمولاً از جنس فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای دیگر) به طور مستقیم و با استفاده از فرایند جوشکاری به یکدیگر متصل می‌شوند. این جوشکاری می‌تواند به صورت کامل یا نیمه‌جوشی باشد. این نوع مبدل به دلیل استحکام بالا، مناسب کاربردهایی با فشار و دمای بسیار بالا و سیالات خورنده است و امکان باز کردن صفحات برای تمیزکاری داخلی معمولاً وجود ندارد.

مبدل نیمه جوشی چیست؟

ترکیبی از مبدل حرارتی صفحه ای واشردار و مبدل‌ تمام جوش است. در این نوع مبدل، صفحات به صورت دوتایی به یکدیگر جوش داده می‌شوند تا کانال‌هایی برای عبور سیال تشکیل دهند. سپس این جفت صفحات جوش‌خورده به صورت متناوب با صفحات واشردار در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. این طراحی خاص باعث می‌شود که یک مسیر برای سیالات خورنده یا پرفشار از طریق بخش‌های وصل شده و مسیر دیگر برای سیالات با خصوصیات کمتر تهاجمی از طریق بخش‌های واشردار فراهم شود.

کاربرد مبدل حرارتی جوشی 

مبدل‌های حرارتی جوشی به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و دمای زیاد و ابعاد کوچکشان، در طیف وسیعی از صنایع و کاربردها استفاده می‌شوند:

• •  در صنایع نفت و گاز برای خنک‌سازی مواد نفتی و گازی، گرم کردن مخازن و بازیابی انرژی.

• •  در صنایع شیمیایی و پتروشیمی برای تنظیم دمای مواد شیمیایی، خنک‌سازی و گرمایش ترکیبات، به‌ویژه در محیط‌های اسیدی و خورنده.

• •  در صنایع غذایی و دارویی برای فرآیند پاستوریزاسیون و کنترل دمای مواد.

نحوه ساخت مبدل جوشی 

ساخت مبدل حرارتی صفحه‌ای جوشی فرآیندی تخصصی است که با انتخاب دقیق مواد مانند فولاد ضد زنگ و طراحی هوشمندانه شیارهای روی صفحات آغاز می‌شود. این شیارها، که با پرس‌کاری دقیق ایجاد می‌شوند، برای افزایش سطح تبادل حرارت و ایجاد جریان آشفته حیاتی هستند. پس از آماده‌سازی و تمیزکاری کامل صفحات، آن‌ها به صورت متناوب روی هم چیده شده و با جوشکاری لیزری یا پلاسمایی به یکدیگر متصل می‌شوند؛ این روش‌ها به دلیل دقت بالا و حداقل تغییر شکل، برای جوشکاری صفحات نازک ایده‌آل هستند و از نشتی جلوگیری می‌کنند.

پس از مونتاژ و اتصال، کنترل کیفیت دقیق شامل تست‌های نشتی و فشار برای اطمینان از عملکرد ایمن و بدون نقص اکسچنجر انجام می‌شود. این آزمایش‌ها تضمین می‌کنند که مبدل در برابر دما و فشار کاری مقاوم بوده و هیچ گونه نشتی ندارد.

مبدل صفحه ای بریزینگ چیست؟

 در این  هیت اکسچنرهای صنعتی (Brazed Plate Heat Exchanger مخفف BPHE)، صفحات نازک فلزی (اغلب فولاد ضد زنگ) با استفاده از یک ماده مانند مس یا نیکل، در یک کوره و در دمای بالا (بالاتر از 450 درجه سانتی‌گراد، اما کمتر از نقطه ذوب صفحات) لحیم‌کاری(Brazing)  یا متصل می‌شوند. 

در حقیقت این فرایند به نحوی انجام می‌شود که مبدل بریز استحکام خوبی به‌دست آورده و توانایی تحمل دما و فشار‌های بالا را داشته باشد. این نوع  اکسچنجر ابعاد کوچکی داشته و از فریم نگه‌دارنده استفاده نمی‌کند. فضای اشغالی کم، عدم نیاز به واشر‌های آب‌بند و سازه نگه‌دارنده و قابلیت کار با دما‌های پایین، از دیگر ویژگی‌های مبدل حرارتی لحیمی محسوب ‌می‌شود.

نحوه ساخت مبدل بریز یا لحیمی

مبدل حرارتی صفحه بریز از تعدادی صفحه یا پلیت با جنس استیل استنلس تشکیل ‌می‌شود. این صفحات پس از شکل‌دهی دقیق توسط پرس‌های هیدرولیکی، به صورت متناوب روی هم چیده می‌شوند و بین آن‌ها لایه‌هایی از فلز بریز (معمولاً مس یا نیکل) قرار می‌گیرد.

سپس کل صفحات در یک کوره وکیوم (خلاء) یا اتمسفر کنترل شده (مثل هیدروژن) تا دمای ذوب فلز بریزینگ حرارت داده می‌شود. در این مرحله، ماده مس یا نیکل ذوب شده و به دلیل خاصیت مویینگی، تمام فضاهای خالی بین صفحات را پر می‌کند و اتصالی بسیار محکم و یکپارچه ‌می‌سازد. پس از خنک شدن کنترل شده، اکسچنجر تحت تست‌های دقیق نشتی و فشار قرار می‌گیرد تا از عملکرد صحیح و عدم وجود هرگونه نقص اطمینان حاصل شود.

به دلیل اینکه صفحات به یکدیگر لحیم ‌می‌شوند و هیچ گونه قاب و واشری وجود ندارد، مبدل‌های حرارتی صفحه ای لحیم شده قادر به تحمل فشار و دماهای بالاتری نسبت به مبدل‌های حرارتی صفحه ای واشردار هستند، برای نمونه در موقعیت‌هایی تا فشار 30 بار و تا دمای 400 درجه میتوان از این مبدل‌های حرارتی استفاده کرد.  همچنین این گونه هیت اکسچنجرها به دلیل نداشتن قاب از وزن کمتری برخوردار هستند.

کاربرد مبدل حرارتی لحیمی  صفحه ای

طراحی مبدل حرارتی صفحه‌ای بریز بالاترین راندمان انرژی را با صرف هزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه به‌همراه دارد. از این‌رو، در کاربرد‌های متعددی از این دستگا بهره می‌برند که عبارت‌اند از:

• •  انواع تأسیسات خانگی، همچون آبگرم مصرفی و گرمایش از کف
• •  تأمین گرمایش استخر و جکوزی
• •  اواپراتور و کندانسور Natural refrigerants، مانند چیلر‌های آمونیاک
• •  صنایع غذایی، مانند تولید فراورده‌های لبنی و تصفیه روغن خوراکی
• •  هیت ریکاوری در سیکل‌های جذبی
• •  استیم هیتر دما بالا و فشار بالا
• •  اواپراتور و کنداسور چیلر‌های تراکمی با مبرد‌های CFC و HFC 
• •  خنک‌کن و خشک‌کن هوای کمپرسور‌ها
• •  سیستم خنک‌کننده روغن هیدرولیک، گیربکس و روانکاری
• •  نیروگاه‌های تولید هم‌زمان برق و حرارت CHP و CCHP
• •  خنک‌کننده جت واتر موتور

این نکته را هم در نظر داشته باشید که مبدل‌های حرارتی بریز نقش مهمی در ارائه فرایند تهویه‌مطبوع، تبرید و سرمایش مرکز داده و گرمایش منازل دارند.

مزایای مبدل حرارتی بریزینگ چیست؟

• • تحمل فشار و دمای بالا: در طراحی و تولید مبدل حرارتی بریزینگ از واشر استفاده نشده است. از همین‌رو، توانایی تحمل دمای کاری بالای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار کاری ۳۰ بار را دارد.
• • قیمت مقرون‌به‌صرفه‌تر نسبت‌به سایر مبدل‌ها: ابعاد کوچک‌تر در کنار کاهش مدار‌های پروسسی باعث شده است تا مبدل بریز قیمت مناسب‌تری نسبت‌به سایر اکسچنجرهای حرارتی داشته باشد. از طرفی اغلب با هزینه چرخه عمر بیش از ۱۵ تا ۲۰ سال می‌توانید در هزینه‌های مصرف انرژی، نگه‌داری، قطعات یدکی و نصب صرفه‌جویی کنید.
• • قابل ‌اعتماد و مستحکم: به دلیل لحیم شدن صفحات به یکدیگر، خطر نشت سیال در آن‌ها از بین می‌رود. این به معنای عملکرد حرارتی و هیدرولیکی پایدار، با حداقل تعمیر و نگه‌داری و خرابی عملیاتی است.
• • وزن و حجم کمتر: مبدل حرارتی صفحه‌ای Brazed  نسبت‌به سایر مبدل‌های مشابه وزن و حجم کمتری داشته و برای نصب در مکان‌ها و ارتفاع‌های مختلف انتخاب مناسب‌تری خواهد بود. درحقیقت طراحی انعطاف‌پذیر و اندازه جمع‌وجور این دستگاه‌ها باعث شده است تا بتوان از فضا به‌طور مؤثر استفاده کرد.
• • قابلیت خودتمیزشوندگی: مبدل حرارتی بریزینگ به لطف وجود جریان‌های بسیار آشفته معمولاً خودتمیزشونده است. در کاربرد‌هایی که خطر رسوب یا پوسته‌پوسته شدن بالایی دارند، فرایند تمیز کردن را می‌توان در محل بدون و جداسازی با محلول‌های شیمیایی انجام داد.
• • حجم کم سیال درون مبدل حرارتی: راندمان مبدل حرارتی لحیمی در مقایسه با سایر مبدل‌ها بسیار بالاتر است. ازاین‌رو، گنجایش سیال درون مبدل تا حد ممکن کاهش می‌یابد.

معایب مبدل حرارتی صفحه‌ای بریز چیست؟

درحالی‌که در بخش قبلی توضیح دادیم، مبدل‌های حرارتی صفحه ای لحیم‌کاری‌شده مزایای بسیاری دارند؛ اما معایبی نیز برای این تجهیزات وجود دارد که باید در نظر بگیرید. 

• • محدوده فشار و دمای محدود: این دستگاه‌ها برای کار در جریان‌های کم تا متوسط سیال و محدوده معینی از دمای سیال طراحی شده‌اند. اگر جریان‌های سیال در حال مبادله دارای شرایط دمایی یا فشاری خارج از این محدوده باشند، ممکن است به نوع دیگری از هیت اکسچنجرها نیاز باشد.
• • خطر خوردگی: اگر جریان‌های سیال در حال حرکت درون مبدل خاصیت خورندگی داشته باشند، صفحات فلزی مبدل حرارتی صفحه ای بریز ممکن است دچار خوردگی شده و کارایی و طول عمر آن کاهش پیدا کند.
• • پتانسیل رسوب‌گیری: اگر جریان سیال حاوی ذرات یا زباله‌هایی باشد که کانال‌های کوچک بین صفحات فلزی را مسدود کنند، می‌توانند بر روی بازده مبدل حرارتی بریز اثر بگذارند.
• • محدودیت‌ها برای سیالات با ویسکوزیته بالا: مبدل مدل بریز برای کاربرد‌هایی که شامل سیالات با ویسکوزیته بالا هستند مناسب نخواهد بود، زیرا ممکن است سیالات به‌راحتی از کانال‌های کوچک بین صفحات فلزی عبور نکنند.
• • محدودیت‌های تعمیرات: در صورت بروز مشکل در مبدل بریزینگ، سرویس یا تعمیر آن، به دانش و تجهیزات تخصصی نیاز دارد. درواقع، عدم امکان باز و بسته کردن این مبدل‌ها در صورت سوراخ شدن پلیت‌ها، یکی از دشواری‌های فرایند سرویس و تعمیرات آن محسوب می‌شود.

از کجا مبدل حرارتی بریزینگ و جوشی بخریم؟

اگر شما هم به فکر خرید مبدل حرارتی صفحه ای بریزینگ برای پروژه‌های انتقال حرارتی خود هستید، پیشنهاد می‌شود با کارشناسان شرکت آرکا تجهیز صدر (تولید کننده مبدل صفحه ای، مبدل پره ای، مبدل هواخنک) تماس گرفته تا علاوه‌بر دریافت مشاوره رایگان برای نصب و اجرای این تجهیزات، از بهترین قیمت و شرایط فروش مبدل‌های حرارتی نیز آگاه شوید.

سؤالات متداول⁉️

آیا مبدل جوشی همان مبدل بریزینگ است؟

سردرگمی بین این دو نوع مبدل عمدتاً به دلیل شباهت در نام و مفهوم "صفحه‌ای" بودن و همچنین استفاده از روش‌های اتصال دائمی (جوش و بریزینگ) است. با این حال، تفاوت اساسی در نوع اتصال (لحیم کاری با فلز پرکننده در مقابل جوشکاری مستقیم)، قابلیت نگهداری و تمیزکاری و در نهایت محدودیت‌ها و کاربردهای تخصصی آنها باعث می‌شود که این دو نوع مبدل، دو دسته مجزا با کاربردهای متفاوت باشند.

مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی چگونه کار می‌کند؟

سیال در مبدل بریز بدون اختلاط در دو طرف صفحه موجدار حرکت کرده و انرژی از یک طرف به طرف دیگر منتقل می‌شود.

چگونه مبدل حرارتی صفحه‌ای بریز را تمیز کنیم؟

به‌طور کلی، مبدل حرارتی صفحه ای لحیمی به‌صورت خودتمیزشونده عمل کرده و معمولاً به‌دلیل جریان‌های بسیار متلاطم خود تمیز می‌شود. در مواقعی که به‌دلیل شرایط نامناسب، مانند کیفیت آب و دما‌های بالا خطر رسوب یا پوسته‌پوسته شدن وجود دارد، از تمیز کردن شیمیایی برای حفظ کارایی کمک می‌گیرند.