Эффективность теплообменника с печатной схемой

Теплообменники с печатной схемой являются сверхкомпактными,диффузионно-связанные пластинные теплообменники Конструкция предназначена для экстремальных условий.Они используют гравированные микроканальные пластины, сложенные в монолитный блок, что обеспечивает очень высокие коэффициенты теплопередачи и практически противоточную работу.Эти конструктивные особенности похвастаются исключительной тепловой эффективностью 95 - 98% в идеальных условиях.Это означает, что авысокого давления PHE Может передавать почти все имеющееся тепло между горячим и холодным потоками, оставляя лишь очень небольшую «приближающуюся» разницу температуры.

Схема теплообменника с печатными схемами (PCHE).Тонкие металлические пластины с гравированными микроканалами («пакет пластины») диффузионным способом скрепляются в твердый блок между горячими и холодными оболочками.

Высокая эффективность ПХЭ обусловлена их чрезвычайно большим соотношением площади поверхности к объему и инженерно-техническими путями течения.Каждая пластина содержит сложные, извилистые микроканалы (часто всего сотни микрометров в ширину), которые вынуждают жидкости на длинные турбулентные пути.Эта турбулентность повышает коэффициент теплопередачи конвекции (часто 3000 - 7000 Вт / м2 · К) намного выше, чем это возможно в типичных корпусах с трубками.Между тем, расположение потоков в истинной конфигурации противотока максимизирует разницу температуры вдоль обменника и еще больше повышает эффективность.Поскольку пластины диффузионным образом связаны в один блок, нет утечек уплотнителей или сварочных соединений для добавления теплосопротивления - вся стека пластин действует как один непрерывный металлический проводник.В результате, почти вся тепловая энергия от горячей жидкости может быть передана в холодную жидкость.

Для сравнения, традиционные обменники с корпусом и трубкой или даже уплотненные не могут соответствовать этим показателям.Типичные пластино-рамочные теплообменники уже достигают гораздо более близких температурных подходов, чем фазы оболочки и трубки, часто в пределах нескольких градусов, из-за их гофрированных пластин.Прокладные пластиновые обменники могут быть в пять раз более эффективными, чем конструкции с оболочкой и трубкой, при температуре приближения до 1 ° F.ПХЭ продвигают это еще дальше: их тонкая геометрия каналов обычно приводит к температурным подходам ниже 5 °C (эффективность порядка 98%).Для приложений, требующих максимально высокой эффективности, PCHEs устанавливают эталон.

Как PCHEs добиваются высокой эффективности

Несколько ключевых факторов конструкции позволяют ПХЭ достичь такой высокой эффективности:

· Плотная микроканальная сеть:

Каждая диффузионно-связанная пластина содержит лабиринт гравированных каналов с обеих сторон.Эти микроканалы резко увеличивают площадь теплопередачи на единицу объема (часто сотни квадратных метров на кубический метр).Больше площади поверхности означает больше пространства для тепла, чтобы течь между жидкостями.

Высокая турбулентность:

Узоры каналов обычно гофрированные или волнообразные, преднамеренно вызывая турбулентность даже при умеренных расходах.Турбулентность разрежает тепловые пограничные слои, повышая коэффициент конвективной теплопередачи.В практическом плане это означает, что жидкости не нужно нагревать стену медленно - теплообмен осуществляется очень быстро и эффективно.

· Конфигурация True Counterflow:

Инженеры настраивают геометрию канала так, что горячие и холодные потоки в основном противоточны.Контрток максимизирует разницу температуры движения вдоль обменника, что является основой для высокой тепловой эффективности.

· Цельнометаллическое ядро:

Поскольку пластины диффузионно связаны, ядро PCHE представляет собой единый твердый металлический блок без внутренних уплотнений или уплотнений.Это устраняет тепловое контактное сопротивление в соединениях и предотвращает любую утечку, которая могла бы обходить теплопередача.Он также позволяет ядро выдерживать чрезвычайно высокое давление (часто 600 - 1000 бар) и температуры (часто > 800 °C).

· Низкий запас жидкостей:

Маленькие объемы канала означают, что каждая сторона жидкости содержит только небольшое количество жидкости.Низкий запас уменьшает тепловую задержку и позволяет более быстро реагировать и повышать эффективность.

Благодаря этим характеристикам, ПХЭ, как правило, достигают тепловой эффективности в середине 90-х до верхнего процентиля 90-х.В практических условиях, если PCHE определяется для охлаждения жидкости от 200 °C до 50 °C, холодный поток может уходить почти при 195 - 198 °C, что означает, что почти все тепло было восстановлено.Эта производительность намного превосходит типичные оболочки и трубки, и зачастую немного превосходит даже лучшие традиционные пластиновые обменники.Разница имеет большое значение, когда требуются очень малые температурные подходы, например, предварительное охлаждение СПГ или рекуперация тепла реактора, где каждая степень разницы температуры имеет ценность.

Сравнение с другими теплообменниками.

В обобщенной таблице сопоставления характеристик все высокоэффективные пластиновые обменники (пастичные, сварные, с печатной схемой) отмечены как "Отличное" по тепловой эффективности.Тем не менее, ПХЭ достигают наивысшей номинальной эффективности благодаря их оптимизированным микроканалам.Если целью является максимальная рекуперация тепла и минимальная температура подхода (особенно в условиях экстремального давления / температуры), ПКЭ, как правило, превосходит другие конструкции.

Для более подробных сравнений обратитесь к нашему специальному докладу:

>https://www.china-heattransfer.com/welded-vs-gasketed-vs-printed-circuit-plate-heat-exchangers/

Промышленные приложения и FAQ

Почему выбирать PCHE? ПХЭ предлагают непревзойденную компактность и прочность.Они могут быть назначены для экстремальных условий - давления до ~ 1000 бар и температуры до ~ 850 °C - где обычные обменники не могут работать.

Действительно, по этой причине ПХЭ впервые были приняты в атомной энергетике и аэрокосмической отраслях.Например, на заводе СПГ ПХЭ может быть использован в криогенной секции для охлаждения и конденсации природного газа с минимальной потерей температуры.

Типичные области включают:

· Нефть и газ (нефтехимия, СПГ):

Компактные сжигатели СПГ и газоперерабатывающие установки используют ПХЭ для предварительного охлаждения, испарителей и рекуперации отработанного тепла.Высокая эффективность снижает нагрузку на охлаждение.Аналогичным образом, очистка газа и химические процессы выигрывают от жесткого контроля температуры.Пластинные обменникиВ целом, они уже широко применяются в нефтегазовой промышленности из-за их высокой эффективности, компактного размера, коррозионной стойкости и простоты обслуживания, а ПХЭ представляют собой следующий шаг, когда требуется более высокая обязанность.

· Выработка электроэнергии (ядерная, сверхкритическая CO2):

В передовых реакторах и сверхкритических циклах CO2 ПХЭ служат в качестве первичных теплообменников или рекуператоров.Их полностью металлическая конструкция подходит для агрессивных охлаждающих веществ, а их эффективность улучшает общую производительность цикла.

· Возобновляемые источники энергии (водород, улавливание углерода):

Как отмечают промышленные источники, ПХЭ ценны в водородных станциях (для предварительного охлаждения водородного газа) и в установках по улавливанию углерода (для охлаждения плотных потоков СО2 или растворителей).Их способность справляться с криогеней и высоким давлением особенно полезна здесь.

· металлургия и химикаты:

На сталелитейных заводах и химических заводах часто требуется высокотемпературная рекуперация тепла (например, от отработанных газов).Несмотря на то, что ПХЭ менее распространены, чем в энергетике / ОГ, они могут быть применены в этих секторах для цепей тепловой рекуперации в силу их надежности.

· Аэрокосмическая и оборона:

Специализированные аэрокосмические и криогенные приложения используют ПХЭ для теплового управления в космических аппаратах и высоковысотных летательных аппаратах, где вес и надежность имеют решающее значение.

Инженеры часто задаются вопросом, стоит ли ПХЭ затрат на эффективность.ПХЭ действительно более дорого изготавливаются (точная гравировка и диффузионное склеивание).Однако их отдача от инвестиций часто заключается в производительности: уменьшение требуемой площади теплопередачи, экономия площади пола (они могут быть на 80 - 90% меньше, чем корпус и трубка), и минимизация мощности насоса.

В случае блокировки может потребоваться несколько стратегий очистки - от струйки воды высокого давления до более сложных и дорогостоящих химических процессов очистки.Эти задачи технического обслуживания могут быть особенно сложными в плотно ограниченных или труднодоступных установках, что делает необходимым проектировать системы с соответствующими очистными портами и пунктами доступа к обслуживанию.В рамках продуманного оперативного планирования положения, касающиеся этих методов очистки, должны быть включены в каждую систему ПХЭ.Кроме того, иногда возникают проблемы, связанные с гальванической коррозией между теплообменником и соединенными трубопроводами, что подчеркивает необходимость в комплектах изоляции или покрытых секциях катушки во время монтажа для обеспечения совместимости материалов на месте.

О SHPHE

Shanghai Heat Transfer Equipment Co., Ltd., Ltd. специализируется на проектировании, производстве, монтаже и обслуживании пластичных теплообменников и полных систем теплопередачи.

С передовыми инженерными и производственными технологиями, комплексным опытом теплообменника и богатым опытом обслуживания, SHPHE посвящена поставке качественных пластиновых теплообменников различным клиентам по всему миру в нефтегазовой, химической, электростанции, биоэнергетике, металлургии, морской, HVAC, механическом производстве, бумаге и целлюлозы, стали и т. д.

SHPHE по-прежнему привержена делу продвижения промышленности посредством непрерывных технологических инноваций.В партнерстве с ведущими компаниями в Китае и за рубежом, SHPHE стремится стать ведущим поставщиком высококачественных решений в отрасли теплообмена, как в Китае, так и за рубежом.

Если вам необходимы дополнительные консультации и дискуссии, пожалуйста, не стесняйтесь обратиться к нам. Contact us.

Email: info@shphe.com

WhatsApp / Cell: 86 15201818405