Принцип работы теплообменников с печатной схемой (PCHE)

Печатные схемные теплообменники (PCHEs) - это ультракомпактные пластиновые теплообменники с диффузионной связью, предназначенные для экстремальных условий.В отличие от обычных корпусов и трубок, PCHE построен путем химической гравирования сложных микроканальных узоров на тонких металлических пластинах, а затем их складывают и диффузионно связывают в твердый монолитный блок.

Общий объем теплообменников с печатной схемой (PCHE):

PCHE передает тепловую энергию от горячего потока в холодный поток через диффузионно сварные металлические пластины.Каждая пластина имеет выгравированные каналы на обеих сторонах, и жидкости проходят через эти каналы на противоположных сторонах пластины.По мере того, как горячая жидкость течет через ее каналы, тепло проводится через стенку пластины в соседние каналы холодной жидкости, повышая (или понижая) температуру жидкости.Инженеры обычно распоряжаются путями потока так, что одна жидкость течет против другого, максимизируя градиент температуры вдоль потока и повышая эффективность.Важно отметить, что выгравированные каналы часто включают в себя небольшие гофри или изгибы, которые вызывают турбулентность даже при умеренных расходах, что резко увеличивает коэффициенты конвективной теплопередачи (часто 3 000 - 7 000 Вт / м2 · К).

Например, типичная схема каналов PCHE вынуждает горячие (красные) и холодные (синие) жидкости проходить через извилистые микроканальные пути на каждой пластине.Эта сложная, химически гравированная геометрия смешивает поток и поддерживает высокую температурную разницу во всем обменнике.

Поскольку каналы пластины могут быть спроектированы заказным образом (2D или 3D-узоры) для каждого применения, инженеры могут оптимизировать тепловую длину и падение давления в соответствии с потребностями процесса.Фактически, рабочий принцип PCHE заключается в том, чтобы максимизировать поверхностный контакт между жидкостями через крошечные выгравированные каналы, а затем позволить твердому проводнику через тонкую пластину закончить работу.

Строительство и проектирование ПКХЕ

теплообменники PCHEОни построены из тонких металлических листов (обычно нержавеющей стали или сплавов с высоким содержанием никеля), чтобы выдержать суровые условия.Каждая пластина подвергается точному фотохимическому гравированию для создания своих микроканалов.После выгравирования пластины складываются в чередующейся горячей / холодной конфигурации и помещаются в печь высокого давления, высокотемпературной диффузионной слияния.В этих условиях (обычно 70 - 95% температуры плавления металла) металлические поверхности сварятся вместе на атомном уровне, создавая твердый, свободный от сварки блок.На рисунке ниже показана схема внутренней структуры ПХЭ после сборки:

Пакет пластины (точечный блок внутри) образует ядро PCHE, зажатого между оболочкой горячей стороны и оболочкой холодной стороны.Впускные и выходные коллекторы сварены с этим блоком для подачи жидкостей в их соответствующие канальные контуры.Поскольку все ядро диффузионным образом связано, в активных проходах нет прокладки или сварочных соединений.Эта полностью сварная конструкция объясняет необычайную толерантность к давлению PCHE.Дифузионно-связанные ядра ПХЭ обычно выдерживают давление, превышающее 1000 бар, и широкие температурные колебания.

При настройке схемы гравирования на каждой пластине производители могут создавать асимметричные схемы потока, многопроходные циклы или даже двухфазные секции потока.Например, одна пластина может маршрутизировать горячий газ по зигзаг-пути, в то время как сварительная пластина позволяет текущей жидкости прямо через, в зависимости от потребностей процесса.Эта гибкость позволяет конструкторам тонко настроить теплообмен против падения давления.

Основные моменты деятельности

ПХЭ предлагают несколько ключевых преимуществ благодаря своей конструкции.

· Высокая тепловая эффективность:

Плотная микроканальная сеть позволяет ПХЭ достигать эффективности 95 - 98%.Почти все тепло переносится между жидкостями, что намного превосходит типичные оболочки и трубки.Такая высокая эффективность означает очень малый температурный подход, снижая потери энергии.

· Ультра-компактные размеры:

Вырезая множество крошечных каналов в каждой пластине, ПХЭ упаковывают огромную поверхность теплопередачи в крошечный объем.Фактически, ПХЭ могут занимать на 80 - 90% меньше места, чем сопоставимый обменник с оболочкой и трубкой.Это «твердое ядро, упакованное с теплопередающей площадью» делает их идеальными там, где пространство и вес являются премиум.

· Возможность к экстремальному давлению / температуре:

Диффузионно-связанное ядро не имеет прокладки или соединений, поэтому оно может выдерживать суровые условия.ПХЭ обычно обрабатывают криогенные жидкости (до -196 °C) и сверхкритические потоки (до 850 °C).Давления свыше 1000 бар могут быть достигнуты, что позволяет использовать ПХЭ в водородных топливных системах, передовых реакторах и компрессорах высокого давления.

· Механическая прочность:

Устранение прокладки и сварочных соединений означает, что в ядре по существу нет пробелов утечки.Эта полностью сварная конструкция устойчива к усталости от вибрации и теплового цикла.Диффузионная связь сохраняет полную прочность металла и коррозионную стойкость, поэтому ПХЭ надежно обрабатывают агрессивные жидкости (кислоты, аммиак и т. д.)Там, где другие обменщики не работают.

· Гибкость конструкции:

Расширенная гравировка означает, что каналы могут следовать сложным узорам.ПХЭ могут быть построены с противопоточным, перекрестным потоком или множественными проходами для балансирования теплопередачи и падения давления.Специализированные гофрированные профили еще больше усиливают смешивание.Каждый теплообменник с печатной схемой разработан на индивидуальной основе для выполнения своих функций, обеспечивая превосходную производительность для каждой пар жидкости.

Чтобы проиллюстрировать масштаб PCHE, рассмотрите наши спецификации продукции отШанхайская теплопередача.Мы предлагаем ядра PCHE с:

Эти значения отражают исключительную тепловую способность и прочность ПХЭ.

Применение нашего теплообменника с печатной схемой

Принцип работы PCHE делает его подходящим для самых сложных задач теплопередачи.Типичные приложения включают:

· Переработка сжиженного природного газа (СПГ): ПХЭ справляются с криогенными температурами и высоким давлением в процессе сжижения и регазификации СПГ.Они используются для испаривания топливного газа на ФСРУ и рекуперации откипающего газа на носителях.

· Ядерные игенерация энергии.: В современных реакторах и сверхкритических циклах CO2 ПХЭ служат компактными парогенераторами или рекуператорами отработанного тепла.Их способность выдерживать температуру 850 °C и 1000 бар делает их идеальными для охлаждающей жидкости реактора или высокотемпературной рекуперации тепла.

· Химическиеи нефтехимической промышленности Пространство ограничено на нефтеперерабатывающих и химических заводахПХЭ эффективно обмениваются теплом в реакторах высокого давления (например, гидрогенизация) и контролируют температуру росы, в то время как коррозионно-устойчивые сплавы позволяют им контактировать с суровыми химическими веществами.

· водородное топливо и улавливание углерода: ПХЭ предварительно охлаждают водород перед заправкой топливом (критически важно для станций быстрой заправки) и рекуперации тепла в системах УХУ.Их точность и эффективность помогают повысить производительность системы при экономии энергии.

В целом, принцип работы - гравированные микроканалы, диффузионное связывание и противотоковый поток - дает ПХЭ уникальное сочетание эффективности, компактности и прочности.Эти свойства позволяют им улучшить рекуперацию тепла и снизить потребление энергии.Последние исследования компании SHPHE показывают, что ПХЭ могут снизить мощность насоса на ~ 30% по сравнению с традиционными конструкциями, благодаря их высокой эффективности.

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

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

Email: info@shphe.com

WhatsApp / Cell: 86 15201818405