مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای braze شده
مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای: تک فاز و دو فاز
هدف مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای بطور کلی گرمایش یا خنک‌سازی با استفاده از سیالات است (مانند آب، روغن، گلیکول و غیره)
در حوزه‌ی دو فاز از آن‌ها به عنوان اواپراتور یا کندانسور (با استفاده از مایعات خنک‌کننده‌ای مانند R134a ، R1234ze ، R410A و غیره) در چرخه‌ی خنک‌سازی تراکم بخار استفاده می‌شود.
در این مقاله سعی خواهیم کرد بطور ساده کارکرد این نوع مبدل‌های حرارتی را توضیح دهیم:
در یک فرایند تک فاز، ما دو سیال داریم که با دو جریان مخالف یکدیگر به مبدل حرارتی وارد می‌شوند،
بنابراین حداکثر دمای خروجی تئوریک هر یک از دو سیال برابر با دمای ورودی سیال مقابل خواهد بود.
این فقط در صورتی اتفاق می‌افتد که مساحت مبادله‌ی گرما به بی‌نهایت تمایل داشته باشد، بنابراین در واقعیت این اتفاق نمی‌افتد.
بیایید مثالی از جریان‌های مخالف تک فاز را ببینیم که در آن مایع سرد (به رنگ آبی) وارد شده و دمایش افزایش می‌یابد،
و گرما را از مایع داغ (قرمز) که قرار است خنک شود، می‌گیرد و دمای مایع داغ را کاهش می‌دهد.
در اواپراتور
به طور کلی، در اواپراتور صفحه‌ای هدف این است که یک مایع فرآیند (داغ) را با تبخیر مایع خنک‌کننده در دمای خنک ثابتی نگه داریم.
معمول‌ترین کاربرد آن خنک سازی آب از 12 درجه تا 7 درجه سانتیگراد برای سیستم‌های تهویه‌ی مطبوع است.
در این مبدل حرارتی صفحه‌ای، مایع خنک‌کننده در حالت مایع با سرعت زیاد وارد می‌شود
(در واقع کیفیت بخار ورودی از 0.2 به 0.3 می رسد) و از طریق مبدل صفحه‌ای از پایین به بالا تبخیر می‌شود که باعث می‌شود
گرما را از سیال جریان یافته در سمت دیگر بگیرد.
آخرین قسمت مبدل برای گرم کردن بیش از حد گاز تبخیر شده استفاده می‌شود
تا بازگشت ذرات مایع در کمپرسور وجود نداشته باشد تا از خرابی کمپرسور جلوگیری شود.
مهم‌ترین قسمت این فرایند تبخیر، توزیع صحیح مایع دو فاز در ورودی مبدل حرارتی است.
هدف این است که میزان جریان گاز یکسانی را در همه‌ی کانال‌های مبدل در امتداد تمام گروه صفحات (پلیت‌ها) معرفی کنیم.
همانطور که در شکل می‌بینیم، توزیع صحیح از ابتدا تا انتهای مبدل دارای یک منطقه بیش از حد گرم از گاز (به رنگ نارنجی) است.
اگر توزیع همگن نباشد، مناطقی با بخار بیش از حد گرم و مناطق با بخار بیش از حد خنک خواهیم داشت،
که ممکن است عملکرد چیلر در این حالت ناپایدار باشد.
در کندانسور
از طرف دیگر، درکندانسور ما یک مایع خنک‌کننده‌ای در حالت گاز (به طور کلی در دمای بالا در حدود 60-70 درجه سانتیگراد) داریم که با دادن گرما به سیالی دیگر در آن طرف مبدل، متراکم می‌شود.
به طور کلی دمای چگالش مایع خنک‌کننده در حدود 40 درجه‌ی سانتی گراد است و سیال طرف دیگر مبدل هم از 30 به 35 درجه سانتی گراد تغییر دما می‌یابد.
آخرین قسمت مبدل برای خنک کردن میعانات مایع تا چند درجه (معمولاً 3-4 درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود.
در این حالت گاز داغ از بالا وارد شده و از طریق صفحات تبادل گرما پایین می‌آید و همین‌طور متراکم می‌شود تا این‌که مایع شود و از پایین خارج شود.
