Почему пластичный теплообменник более эффективен?

Пластинные теплообменники ПЭ (PHEs) часто являются наиболее эффективным выбором для теплопередачи в современных промышленных приложениях.Складывая множество тонких гофрированных металлических пластин, ПЭИ достигают огромной теплопередающей поверхности на единицу объема - часто 100 м2 / м3, по сравнению с 20 - 50 м2 / м3 для типичного корпуса и трубки.Границы в каждой пластине вызывают турбулентность даже при умеренных расходах, что дает коэффициенты теплопередачи порядка 3000 - 7000 Вт / м2 · К для перехода жидкости в жидкость.

Тонкие пластины зажимаются между несущими стержьями для формирования чередующихся горячих / холодных каналах.

Пластинно-рамочные теплообменники сжимают жидкость между гофрированными пластинами, чтобы умножить контактную площадь.По сравнению с громоздким корпусом-трубкой с одной большой оболочкой, дизайн пластины вписывается в ту же задачу в небольшую часть пространства.Многие производители сообщают о 70 - 90% меньшей площади для ПЭП по сравнению с эквивалентными корпусами и трубками, благодаря гораздо большей плотности площади.Эта компактность также часто приводит к более низким первоначальным затратам: отраслевые руководства отмечают, что пластинообменники, как правило, требуют меньшего количества материалов и стоят дешевле, чем сопоставимые трубки.

Сравнение пластины и обменников с корпусом и трубкой

Теплообменники бывают во многих формах, но наиболее распространенными промышленными типами являются оболочка и трубка, пластина и рама, и различные плавниковые трубки (или пластинки-плавниковые) конструкции.

Подводя итог, пластичные теплообменники в пять раз более эффективны, чем обменники с корпусом и трубкой, что делает их идеальными для рекуперации энергии, HVAC, пищевой / фармацевтической, химической и многих других отраслей промышленности, где жидкости относительно чистые и пространство или стоимость являются проблемой.

Обычное тематическое исследование в промышленных энергетических аудитах показывает, что переход от оболочки и трубки на пластиновые обменники может сократить потребление тепловой энергии на 15 - 30% в некоторых процессах.

Высокая теплоэффективность

Высокая тепловая эффективностькомпактные пластины теплообменникиИз-за их геометрии и потока.

К числу ключевых факторов относятся:

Плотность поверхности:

Складываемые пластины создают гораздо больше площади для теплообмена, чем цилиндрические трубки.Плотность поверхностной площади PHE может достигать 100 - 200 м2 на м3 объема, по сравнению с 20 - 50 м2 / м3 для систем с корпусом и трубкой.Каждое 10°C разница температуры через теплообменник производит больше теплопередачи, когда больше площади доступны, поэтому этот большой рост площади напрямую повышает производительность.

Тонкие пластинки, короткие пути провода:

Толщина пластины обычно составляет 0,4 - 1,0 мм.Металлики (нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы) быстро проводит тепло, а тонкость означает, что расстояние проводимости невелико.Это дает высокие коэффициенты теплопередачи.В практических терминах, пластиновые обменники часто видят U-значения в тысячах Вт / м2 · К, по сравнению с несколькими сотнями для эквивалентной жидкости на оболочке или плавниковой катушки.

Канала турбулентного потока:

Каждая тарелка имеет шевронные или серинговые гофри, вырезанные или штампованные.Поскольку жидкость течет через тонкий гофрированный зазор, картина создает турбулентность даже при скромных расходах.Это нарушает пограничные слои и поддерживает очень высокую конвективную теплопередача.Рифляционные узоры могут более чем вдвое увеличить коэффициент теплопередачи по сравнению с гладкими каналами.

Эффективные траектории:

Большинство ПЭИ используют чередующиеся горячие / холодные каналы и часто конфигурируют жидкости в контртоковых (или многопроходных контртоковых) механизмах.Противопоток означает, что горячие и холодные потоки движутся в противоположных направлениях, позволяя максимальной разнице температуры вдоль обменника и обеспечивая минимальные температуры «прижимания» (подхода).При идеальном противопотоке холодный выход теоретически может приблизиться к температуре горячего входа, максимизируя движущую силу.Некоторые конструкции даже достигают температурного пересечения (горячий выход более холодный, чем холодный выход) в экстремальных конфигурациях противопотока - что-то практически невозможно в однопроходных корпус-трубках.

Инженерный контрольный показатель отмечает, что многотрубный пучок ~ 12 раз эффективнее, чем одна большая трубка того же объема; ПХЭ умножают этот эффект еще больше.

Динамика расхода и падение давления

В то времяподушки пластиныОни также повышают падение давления, потому что жидкости переходят тесные, извилистые пути.Дизайнеры балансируют эффективность с гидравлической стоимостью:

Оптимизированная геометрия пластины:

Производители теплообменников настраивают угол гофрировки, глубину и расстояние между пластинами для настройки производительности.Более узкие каналы и более крутые гофри увеличивают турбулентность (и теплопередачу), но также увеличивают падение давления.Многие современные конструкции PHE оптимизируют геометрию пластины, чтобы достичь наивысшей точки очень высокой теплопередачи с приемлемой мощностью насоса.

Multi-Pass и Counterflow:

Чтобы поддержать высокую эффективность в ограниченном пространстве, ПХЭ часто используют многопроходный поток.Жидкости проходят зигзаг через несколько пластинок перед выходом, эффективно имитируя длинные пути потока в небольшой упаковке.Контрточные или перекрестные контрточные схемы дополнительно усиливают температурные градиенты.

Управление падением давления:

Производители активно контролируют снижение давления.Проекты пластин с широким зазороми большие сосолы уменьшают потерю давления в вязких или частичных потоках.Даже в компактных ПЭП падение давления часто сопоставимо с аналогичным корпусом-трубкой, но теплопередаваемое гораздо выше, поэтому общая энергоэффективность (тепло на ватт насосных мощностей) все еще может способствовать пластинам.

Сочетание высокого коэффициента теплопередачи и разумного падения давления означает, что ПЭ часто позволяют создавать более мелкие, более энергоэффективные системы.

Компактность и экономия пространства

Одним из самых поразительных преимуществ пластичных теплообменников является их компактность.Благодаря своей высокой плотности площади, ПХЭ обеспечивают такую же тепловую работу при гораздо меньшем объеме и весе, чем корпусные и трубные единицы.Типовые точки данных:

Сокращение следствия:

Источники промышленности цитируют 70 - 90% меньший след для пластиновых единиц по сравнению с трубками.Это имеет значение на заводах, где пространство для стеллажей и трубопроводы являются преимущественными.

Меньшее использование материалов:

Компактный обменчик использует меньше стали и меньше компонентов.Это часто снижает затраты.Меньший объем также означает меньшие резервуары жидкости для нагрева или охлаждения, улучшая управление системой.

При проектировании промышленного теплообменника это преимущество размеров нельзя переоценить.На химической перерабатывающей установке или электростанции десятки обменчиков могут делиться пространством для трубопроводной стойки.Использование пластинок позволяет удвоить или утроить количество обменников в одной и той же области.Многие современные системы ската и OEM теперь специфицируют пластинообменники в первую очередь из-за их пространственносберегающих свойств.

Специализированные пластинные теплообменники SHPHE

Основные преимущества пластичных теплообменников еще больше усиливаются эволюцией нескольких специализированных конструкций, адаптированных для сложных промышленных условий.

Площадные теплообменники(GPHE)

Это наиболее распространенная форма пластиновых теплообменников, имеющих гофрированные пластины, уплотненные эластомерными уплотнениями.Они идеально подходят для жидкостей, которые необходимо держать отдельно, и для систем, требующих частой демонтажи или очистки.

Применение: HVAC, теплоснабжение / охлаждение, продукты питания и напитки, фармацевтические препараты и чистые химические процессы.

Сильные стороны: Легкое обслуживание, реконфигурируемые пластины, быстрая замена уплотнения.

Дизайн прокладки позволяет легко проверить и очистить, что делает его предпочтительным решением для приложений, требующих гигиенических стандартов или гибкой эксплуатации.

Сварные пластины теплообменники

Чтобы справиться с более высокими давлениями и агрессивными средами, сварные пластиновые теплообменники используют лазерные или TIG-сварные швы вместо прокладки.Существует несколько подтипов:

-Сварный обменник блочного типаs

Они имеют пластины, сваренные в блок с внутренними потоковыми проходами и внешними рамками.Они выдерживают более высокое давление и температуру по сравнению с уплотненными типами и часто используются в газопереработке, нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Преимущества: Работа без уплотнения, компактность, высокая целостность при напряжении.

Очистка: Некоторые модели имеют открывающиеся крышки или каналы для химической очистки.

-Широкозазорный пластиновый обменникs

Эти обменники, предназначенные для обработки волокнистых или нагруженных частицами жидкостей, имеют большое расстояние между пластинами и специально оформленными каналами потока.Они хорошо подходят для целлюлозы, сточных вод или жидкостей, похожих на раствор, которые забивают стандартные пластины.

Примеры применения: переработка сахара, бумажные заводы, обработка промышленных стоков.

Ключевая особенность: геометрия потока предотвращает блокировку и обеспечивает более высокую пропускную способность.

Теплообменники с печатной схемой (PCHE)

Среди наиболее передовых типов теплообменников с печатной схемой изготавливаются путем химического гравирования потоковых каналов в металлические пластины, а затем диффузионного соединения их вместе.Они могут работать при очень высоком давлении (до 600 бар) и очень высоких температурах (до 800°C).

Применение: Производство водорода, СПГ, сверхкритические циклы CO2 и компактные ядерные реакторы.

Преимущество: Исключительная прочность, очень высокая плотность площади и компактный дизайн.

PCHEs представляют собой передовые технологии компактных теплообменников, обеспечивающие тепловую эффективность в пластином стиле для применения в экстремальных условиях.

Краткое содержание: почему пластичный теплообменник более эффективен?

Пластинные теплообменники выделяются как одно из наиболее эффективных и универсальных тепловых решений во многих отраслях промышленности.Их превосходные характеристики теплопередачи, компактная конструкция и низкие эксплуатационные расходы делают их оптимальным выбором, где бы эффективность и экономия пространства имели значение.

От окружной энергетики и HVAC до нефтепереработки и передовых водородных процессов ПЭ продолжают вытеснять более объемные и менее эффективные альтернативы.Благодаря таким инновациям, как пластины с широким зазором, сварные блоки и схемы печатных схем, спектр приложений для пластинообменников продолжает расти.

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

Email: info@shphe.com

WhatsApp / Мобильный: 86 15201818405