نقش انواع واشرها در مبدل حرارتی صفحه ای واشردار (واشر پلیت مبدل حرارتی )

دست کم 80 سال از عمر مبدل های حرارتی صفحه ای میگذرد، ایده ی اولیه آن توسط یک آلمانی به ثبت رسید و بعد ها دو مخترع آلمانی طرح اولیه آن را تکمیل کردند و سرانجام در سال 1931 اولین مبدل حرارتی صفحه ای ساخته شد. امروزه مبدل های حرارتی صفحه ای از ورق هایی با جنس های متنوع و با ضخامتی تا 0.4mm ساخته شده اند و محدوده بسیار وسیعی از وظایف گرمایی در صنایع گوناگون انجام می‌دهند، در این میان واشرها نقش زیادی در آب بندی این مبدل ها دارند.

نقش واشرها در مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار

به منظور آب بندی مبدل های صفحه ای از واشرهایی با آرایش خاص استفاده می‌کنیم. واشرها در درون شیارهایی، که به همین منظور در صفحات تعبیه شده اند قرار گرفته تا بین صفحات فاصله لازم جهت عبور سیال را فراهم کنند. اثر فشاری که به دو طرف واشرها از طریق  صفحات جانبی اعمال می‌گردد، از نشت سیال به خارج جلوگیری می‌کند. عملکرد صحیح واشر پلیت های مبدل حرارتی ارتباط مستقیمی با فشار اعمال شده بر آنها دارد؛ در صورتی که در اورینگ ها (O-ring) سیستم بدون هیچگونه فشاری آب بندی می‌شود.

در اطراف دهانه ورودی و خروجی سیال به منظور جلوگیری از اختلاط دو سیال سرد و گرم، از سیستم دو واشری استفاده شده است و با تعبیه گذرهایی در روی بخش های خروجی واشر می‌توان از نشت سیال در مبدل مطلع شد.

واشرِ پلیت ها باید علاوه بر آب بندی مبدل ها، دارای خاصیت مقاومت شیمیایی و حرارتی مناسب در مقابل سیالات مختلف باشد و خواص و شکل خود را طی یک دوره زمانی معین حفظ کنند، بدین منظور واشرها را معمولا از موادی مثل لاستیک ها، PTFE (تفلون) و گرافیت می‌سازند، در این میان لاستیک ها کاربرد بیشتری نسبت به بقیه دارند.

کاربرد لاستیک‌ها در واشر های مبدل حرارتی صفحه ای

لاستیک ها از نوع مواد ویسکوالاستیک می باشند، ( موادی که دارای خواص متغیر نسبت به زمان است) و عمر مفید آنها محدود می‌‌باشد، زیرا به صورت شیمیایی با زمان تغییر می‌کنند (مثلا اکسیدایز و دی پلیمرایز می‌شوند). لاستیک‌ها می‌توانند مایعات و گازها را جذب کنند که این خود باعث متورم شدن، نرم شدن و ایجاد ترک روی آن ها می‌شود، بنابراین انتخاب نوع ماده استفاده شده در لاستیک واشرها بستگی به نوع سیال مورد استفاده و شرایط کاری مبدل حرارتی دارد. برای نمونه پدیده نشت سرد که ناشی از متوقف شدن های مکرر عملکرد مبدل است، می‌تواند بر اثر مرور زمان به وقوع بپیوندد، که ناشی از نیروی آّب بندی واشرها در مدت زمان خاصی است. 

نحوه نصب واشر مبدل های حرارتی صفحه ای

واشرها به دو صورت مختلف روی صفحات مبدل حرارتی نصب می‌شوند، نوع اول واشر چسبی است که در آن واشرهای لاستیکی با چسب روی صفحات محکم می شوند و نوع دوم واشر بدون چسب می باشد که در چند نقطه از صفحه به دو شکل قفلی و گیره ای بر روی صفحه محکم می‌شوند. نوع قفلی آن در مبدل‌های قدیمی استفاده شده و از نوع گیره ای آن کاربرد بیشتری دارد. چسبدار بودن یا بدون چسب بودن واشرها را معمولا طراحان مبدل تعیین می‌کنند، ولی به طور کلی در مبدل‌هایی با صفحات بزرگ، مبدل‌هایی که زیاد باز و بسته می‌شوند، در کاربردهای فشار بالا یا هنگامی که به علت واکنش‌های شیمیایی امکان تورم واشر وجود دارد، واشرهای چسبی ترجیح داده می‌شوند.

جنس واشرهای مبدل های حرارتی صفحه ای

کارایی (ایمنی و قابلیت اعتماد در برابر نشتی) مبدل‌های حرارتی صفحه ای به شدت به واشرها و قابلیت اعتماد جنس مورد استفاده در آنها بستگی دارد. این واشرها معمولا الاستومرهای قالب گیری شده یک تکه ای هستند که مشخصات خاص آنها براساس سازگاری با سیال، دمای کاری و فشار موجود در مبدل انتخاب می‌شود. در کنار شرایط کاری(نوع سیال، غلظت مواد اضافه شونده، دما، فشار و سایر موارد) خصوصیات فشاری برای مقاومت دربرابر تنش ها و نیروهای که از جریان سیال تولید می‌شوند، اهمیت فراوانی دارند بنابراین واشرها معمولا از مواد  قابل شکل دهی و اشکال مختلف پلیمری ساخته می‌شوند. در ادامه به توضیح مختصری از ویژگی‌های هرکدام از لاستیک‌های مورد استفاده در مبدل‌های حرارتی صفحه ای واشردار می‌پردازیم:

نقش لاستیک  FKMدر مبدل‌های حرارتی صفحه ای واشردار

گروهی از الاستومرها هستند که در مواجهه با سیالات اسیدی، بخار دما بالا و محلول های آبی بسیار خوب عمل می کنند. این لاستیک که با نام تجاری وایتون معروف می باشد برای سیالات شیمیایی خورنده مثل اسید سولفوریک، کامپاندهای آلی آروماتیک و کامپاندهای آلی کلردار استفاده می‌شود و در گرید‌های مختلفی تولید می‌شود.

نقش لاستیک  NBR در مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار

یک لاستیک عادی است که با محیط های آبی و چرب سازگار است و مقاومت شیمیایی آن در برابر روغن‌های معدنی، روغن‌های گیاهی و چربی‌ها خوب است. نوع دیگری از این گروه از واشرها به نام HNBR برای کاربردهای دما بالاتر کاربرد دارد و توانایی تحمل روغن تا ماکزیمم دمای 160 درجه سانتی گراد دارد.

نقش لاستیک  EPDM در مبدل های حرارتی صفحه ای واشردار 

لاستیک دیگری است که کاربردهای شیمیایی و آبی گوناگونی دارد که از آن جمله می‌توان به عمل آوری حلال های آلی، غلظت‌های خاصی از اسیدها و مواد قلیایی قوی اشاره کرد. EPDM در برابر آب داغ و بخار به خوبی مقاومت می‌کند و می توان تا ماکزیمم دمای 150 درجه سانتی گراد از آن استفاده کرد، اما این الاستومر هیدروکربنی در برابر روغن، نفت و یا چربی ها مقاوم نیست. این واشر در گرید‌های مختلفی تولید می‌شود.