Теплообменники с печатной схемой (PCHE)

Печатные схемные теплообменники (PCHEs) - это сверхкомпактные пластиновые теплообменники с диффузионной сваркой, предназначенные для экстремальных эксплуатационных условий.В отличие от обычных обменников с оболочкой и трубкой или пластинной сварой, ПКХЕ состоит из тонких металлических пластин с микроканалами, выгравированными на их поверхности.

Эти пластины химически гравируются (похожие на печатные платы), затем складываются и диффузионно связываются, чтобы сформировать монолитный блок.Такая конструкция дает исключительно большое соотношение площади поверхности к объему: гравированные микроканалы максимизируют площадь теплопередачи, минимизируя при этом размер.

PCHEОни обычно работают при температурах до 850 °C и давлениях до 1000 бар - далеко за пределами традиционных конструкций.Результатом является прочный, протекающий обменник, идеально подходит для агрессивных жидкостей и среды, подверженной вибрации.Короче говоря, PCHE - это инновационный компактный теплообменник для работы при высоком давлении и высокой температуре.

Преимущества теплообменников с печатной схемой

Дизайн теплообменника с печатной схемой Обменники предлагают несколько ключевых преимуществ по сравнению с обычными обменниками, что делает их привлекательными для современной промышленности:

Высокая тепловая эффективность:

Благодаря своей плотной микроканальной геометрии, ПХЭ могут достигать тепловой эффективности до 95 - 98%.Сложные пути потока способствуют почти полному теплообмену между жидкостями, что намного превосходит производительность корпуса-трубки.Высокая эффективность приводит к более низким температурам подхода и уменьшению потерь энергии.

Компактные размеры и высокий тепловой поток:

Вырезая множество небольших каналов в каждой пластине, ПХЭ упаковывают огромную поверхность теплопередачи в небольшой объем.Это приводит к ультракомпактному дизайну с минимальным пространством.Например, фотогравированные микроканалы создают «твердое ядро, заполненное теплопередающей площадью», что обеспечивает максимальную эффективность в минимальном пространстве.Инженеры регулярно цитируют экономию пространства порядка 80-90% по сравнению с эквивалентными обменниками с корпусом и трубкой.

Высокое давление и температурные возможности:

PCHEs Они построены для выдержания экстремальных условий.Лидеры отрасли сообщают о рабочих диапазонах до 1000 бар и -196°C до 850°C (и даже выше).Диффузионно-связанное ядро не имеет механических соединений или уплотнений в потоковых каналах, поэтому оно может выдерживать давление свыше 1000 бар.Эта надежность делает ПХЭ подходящими для сверхкритических жидкостей, сжатых газов и криогенных приложений.

Механическая надежность и прочность:

Полностью сварное ядро устраняет общие точки отказа.В зонах активного потока нет прокладки или сварочных соединений, поэтому ПХЭ устойчивы к утечке и усталости, вызванной пульсациями или вибрациями потока.Кроме того, диффузионная связь сохраняет полную прочность и коррозионную стойкость основного металла (часто нержавеющей стали или никелевых сплавов), обеспечивая выдающуюся долговечность.В коррозионных или высоковибрационных условиях - от нефтехимических реакторов до ракетных двигателей - ПХЭ обеспечивают утеконепроницаемые услуги, где другие обменники могут отказаться.

Настройка геометрии потока:

Одной из уникальных сильных сторон PCHE является гибкость дизайна.Поскольку каналы гравируются с использованием фотолитографии, производители могут реализовать сложные, противопоточные или перекрестные схемы, настроенные на каждое применение.Эта свобода конструкции позволяет оптимизировать теплопередача по сравнению с падением давления для любой пары жидкостей.На практике инженеры часто разрабатывают пластины PCHE с индивидуальными профилями гофрированности и расположениями каналов для балансирования теплопередачи, падения давления и распределения потока.

Эти преимущества переводятся в реальные сбережения.Например, полевые исследования показывают, что ПХЭ могут сократить работу насоса и потребление энергии до 30% по сравнению с корпусом и трубками, благодаря высокой рекуперации тепла.Их компактность также снижает затраты на материалы и площадь монтажа.Короче говоря, ПХЭ обеспечивают ведущие в отрасли тепловые характеристики, минимальное падение давления и экономию затрат на жизненный цикл.

Применение ПХЭ в отраслях промышленности

Из-за своей надежности и эффективности, ПХЭ находят широкое распространение в сложных секторах:

Нефть & Газ и LNG:

ПХЭ широко используются в процессах выхода и СПГ.В процессе сжижения / регазификации СПГ они обрабатывают криогенные температуры и высокие давления для предварительного и субохлаждения газа.На плавучих агрегатах регазификации хранения (FSRUs) и перевозчиках СПГ ПХЭ служат в качестве агрегатов испаривателя топливного газа и обменчиков рекуперации BOG (кипящего газа).Они также нагревают и охлаждают потоки углеводородов в морских газокомпрессионных установках, улучшая разделение газа и нефти и росоуказание.

Энергетическая генерация иВозобновляемые источники:

В энергетических и возобновляемых системах ПХЭ превосходят тепловосстановление и высокотемпературные циклы.Они используются в сверхкритических энергетических циклах CO2 (sCO2) для концентрированной солнечной энергии, повышая эффективность в замкнутых циклах.В турбинных электростанциях ПХЭ предварительно нагревают топливный газ перед сгоранием и управляют рекуперацией отработанного тепла.Ядерные установки (включая передовые конструкции реакторов) также используют ПХЭ для охлаждающей среды реактора и вспомогательного теплообмена.

Химическиеи нефтехимической переработки:

Химические заводы используют ПХЭ в тех местах, где пространство тесно или преобладают суровые условия.Примерами являются реакторы высокого давления (например, гидрогенизация), специальные газопроводы и рефлюкные конденсаторы в нефтехимических крекерах.Коррозионно-стойкие сплавы, часто используемые (Инконел, Хастеллой), позволяют ПХЭ вступать в контакт с агрессивными жидкостями (кислотами, аммиаком, хлором), которые быстро разлагают обычные обменники.

Морская иОффшор:

Помимо перевозчиков СПГ, ПХЭ появляются в морских тяговых и коммунальных системах.На судах, работающих на газовом топливе, они компактно восстанавливают отработанное тепло и предварительный нагрев топлива.На морских платформах и FPSO, ПХЭ используются для рекуперации тепла от компрессоров и насосов или для кондиционирования питательной воды в ограниченных пространствах.

Аэрокосмическая и оборона:

Управление высоким давлением и температурой имеет решающее значение в аэрокосмической промышленности.ПХХЭ используются в охлаждении ракетных двигателей (рекуператоры топливной стороны) и на космических кораблях для теплоотдачи жизнеобеспечения.Их способность справляться с очень высокими давлениями и криогенными жидкостями (такими как жидкий кислород или водород) в компактной структуре не имеет равных.

Химическое гравление в производстве ПХЭ против традиционного производства

Ключом к производительности PCHE является процесс химической гравировки, используемый для изготовления его пластинок.Подобно печатным платам, микроканалы создаются фотохимическим экраном: на металлическую пластину (нержавеющая сталь, титан и т. д.) наносится фоторезистная маска,Затем открытые участки растворяются кислотными экранами.Этот этап гравирования придает точную геометрию канала, необходимую для высокоэффективной теплопередачи.

Химическая гравпа предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами:

Сложная геометрия канала:

В отличие от механического прокачивания или штампа, фотохимическая гравка является бесконтактной и не использует движущихся инструментов, поэтому она может создавать очень тонкие, сложные узоры каналов без вырезания или износа инструмента.Это обеспечивает полную свободу дизайна в расположении канала, максимизируя площадь поверхности.Напротив, обычные пластиновые обменники обычно ограничены простыми волнообразными или прессованными узорами, потому что штамп более глубоких или более сложных форм будет искажать пластину.

Бесстрессовые пластинки:

Механические методы ( штампывание, прокалывание или даже лазерная резка) вводят в металл остаточные напряжения и деформации.В отличие от этого, химическая гравка оставляет пластину плоской и без стресса.Фотогравирование не оставляет механических или тепловых напряжений, в отличие от ЧПУ, штамповки и лазерной обработки, которые могут поставить под угрозу плоскость.Поддержание плоскости имеет решающее значение для последующего этапа диффузионного слияния, обеспечивая равномерный контакт по всей стеке пластин.

Высокая точность и воспроизводимость:

Процесс гравирования регулируется хорошо контролируемой химической кинетикой и фотомасками, поэтому он может воспроизводимо достигать очень узких допусков по размерам каналов (ширина часто всего несколько миллиметров или меньше).Он также позволяет очень тонким сечениям между каналами для более высокого теплового потока.Традиционная фрезерка или бурение будет изо всех сил пытаться достичь того же разрешения в масштабе.

После гравировки пластины складываются и диффузионно скрепляются (также называется диффузионная сварка).При диффузионной слиянии, стека гравированных пластин прессуется при высокой температуре и давлении так, что металлические поверхности плавятся атомным образом.Это создает твердое, монолитное ядро без дискретных швов в каналах.Затем скрепленный блок обработан или резан до размера и оснащен головками (концовыми крышками) и сосолами.Эта последовательность изготовления контрастирует с обычными обменниками, где пластины могут быть уплотненными или сваренными.Поскольку ПХЭ используют диффузионное склеивание, склеенные соединения сохраняют все свойства родительского металла (прочность, коррозионная стойкость), избегая слабости наполнителей или прокладки.

Высокопроизводительные решения SHPHE PCHE

Теплообменники с печатной схемой являются зрелой, но все еще развивающейся технологией, которая продвигает границы компактной теплопередачи.Они стали необходимыми везде, где существуют высокие давления, высокие температуры или же тесные ограничения пространства.SHPHE Как отмечается на странице продукта, PCHE является новаторской инновацией в технологии теплообмена, разработанной для требовательных промышленных приложений.Его высокоэффективная, компактная конструкция, способная работать до 1000 бар и 900 °C, делает его идеальным для сжиженного газа, ядерных, сверхкритических CO2 и аэрокосмических систем.

Опубликованные спецификации компании SHPHE подчеркивают конкурентное преимущество компании: наши PCHE-блоки имеют ASME и международные сертификации и рассчитаны на давление до 1000 бар и температуру от -196°C до 850°C.Это отражает мастерство SHPHE в передовых процессах гравирования и диффузионной слияния, что позволяет нам изготавливать пластины толщиной 0,4 - 4 мм с каналами размером до 0,4 мм.На практике такие возможности позволяют SHPHE поставлять обменники, которые отвечают самым строгим стандартам нефтехимической, энергетической и технологической отраслей.

Технология PCHE представляет собой современное состояние в компактных теплообменниках.Сочетая в себе фотохимическое гравирование, диффузионное склеивание и интеллектуальную гидравлическую конструкцию, SHPHE предлагает решения с непревзойденной эффективностью, надежностью и гибкостью.

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

Email: info@shphe.com

WhatsApp / Мобильный: 86 15201818405