Plakalı eşanjörün ısı transfer verimliliğini artırın
1. Plakalı eşanjörün optimum tasarım yönü
Son yıllarda, plakalı ısı eşanjörü teknolojisi, yüksek ısı transfer verimliliği, küçük boyutu, hafifliği, düşük kirlenme katsayısı, kolay sökülmesi, çok çeşitli plakalar ve geniş bir uygulama yelpazesi ile giderek daha olgun hale geldi. Isıtma endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Plakalı eşanjörler, montaj yöntemine göre ayrılabilir tip, kaynaklı tip, lehimli tip, plaka-kabuk tipi vb. olarak ayrılır. Sökülebilir plakalı eşanjör sökülmesi ve temizlenmesi kolay olduğu için eşanjör alanını artırmak veya azaltmak için esnektir ve ısıtma projelerinde daha çok kullanılır. Sökülebilir plakalı ısı eşanjörü, ısı eşanjörü contasının ısıya dayanıklı sıcaklığı ile sınırlıdır ve sudan suya ısı transferi için uygundur.
Plakalı eşanjörün verimliliğinin arttırılması, teknik ve ekonomik karşılaştırmadan sonra belirlenmesi gereken kapsamlı bir ekonomik fayda konusudur. Eşanjörün ısı transfer verimliliğini arttırın ve ısı eşanjörünün direncini azaltın aynı anda dikkate alınmalı ve eşanjör plakasının malzemesi ve eşanjör contasının malzemesi ve kurulum yöntemi makul bir şekilde seçilmelidir. ekipmanın güvenli çalışmasını sağlamak ve ekipman ömrünü uzatmak.
2. Plakalı eşanjörün optimal tasarım yöntemi
2.1 Isı transferi verimliliğini artırın
Plakalı ısı eşanjörü, duvardan duvara bir ısı eşanjörüdür. Sıcak ve soğuk sıvı, ısıyı ısı eşanjör plakaları aracılığıyla aktarır ve sıvı, doğrudan ısı eşanjör plakaları ile temas eder. Isı transferi yöntemi, ısı iletimi ve konveksiyonla ısı transferidir. Plakalı ısı eşanjörünün ısı transfer verimini iyileştirmenin anahtarı, ısı transfer katsayısını ve logaritmik ortalama sıcaklık farkını arttırmaktır.
① Isı eşanjörünün ısı transfer katsayısını iyileştirmek için sadece plakanın her iki tarafındaki yüzey ısı transfer katsayısını aynı anda artırabilir, kir tabakasının ısıl direncini azaltabilir, yüksek ısıl iletkenliğe sahip ısı eşanjörü plakalarını seçebilir ve azaltabilirsiniz. ısı eşanjörü plakası Kalınlık, plakalı ısı eşanjörünün ısı transfer katsayısını etkili bir şekilde iyileştirebilir.
a. Eşanjör plakalarının yüzey ısı transfer katsayısını iyileştirin
Plakalı ısı eşanjörünün ondülasyonu, sıvının küçük bir akış hızında türbülans üretmesine neden olabileceğinden (Reynolds sayısı - 150), daha yüksek bir yüzey ısı transfer katsayısı, yüzey ısı transfer katsayısı ve ısı değiştirici plaka oluk geometrisi elde edebilir. Yapı, ortamın akış durumu ile ilgilidir. Isı eşanjör plakalarının dalga biçimleri arasında balıksırtı, düz, küresel vb. Yıllarca süren araştırma ve deneylerden sonra, oluklu kesit şeklinin üçgen olduğu bulunmuştur (sinüzoidal yüzeyin ısı transfer katsayısı en büyüktür, basınç düşüşü küçüktür, basınç altında stres dağılımı eşittir, ancak işleme zor mu?) Balıksırtı plakası daha yüksek bir yüzey geçirgenliğine sahiptir. termal katsayı,
B. Kir tabakasının termal direncini azaltın
Isı eşanjörünün kirlenme tabakasının ısıl direncini azaltmanın anahtarı, eşanjör plakalarının kirlenmesini önlemektir. Eşanjör plakasının tıkanma kalınlığı 1 mm olduğunda, ısı transfer katsayısı yaklaşık %10 azalır. Bu nedenle, eşanjör plakalarının kirlenmesini önlemek ve sudaki kalıntıların plakalara yapışmasını önlemek için eşanjörün her iki tarafındaki su kalitesinin izlenmesine özen gösterilmelidir. Su hırsızlığını ve çelik parçaların korozyonunu önlemek için bazı ısıtma üniteleri ısıtma ortamına kimyasallar ekler. Bu nedenle su kalitesine ve birikintilere neden olan yapıştırıcıların ısı eşanjör plakalarını kirletmesine dikkat edilmelidir. Suda viskoz kalıntılar varsa, arıtma için özel filtreler kullanılmalıdır. İlaç seçerken,
C. Yüksek termal iletkenliğe sahip ısı eşanjör plakaları kullanın
Isı eşanjörünün plaka malzemesi östenitik paslanmaz çelik, titanyum alaşımı, bakır alaşımı, vb. arasından seçilebilir. Paslanmaz çelik, yaklaşık 14,4 W/(m•K) ısı iletkenliği, yüksek mukavemet, iyi damgalama ile iyi ısı iletkenliğine sahiptir. performans ve oksitlenmesi kolay değildir. Fiyat titanyum alaşımı ve bakır alaşımından daha düşüktür. En çok ısıtma mühendisliğinde kullanılır, ancak klorür iyonu korozyonuna karşı zayıf direnci.
NS. Eşanjör plakasının kalınlığını azaltın
Eşanjör plakasının tasarım kalınlığının korozyon direnci ile hiçbir ilgisi yoktur, ancak ısı eşanjörünün basınç taşıma kapasitesi ile ilgilidir. Isı eşanjörü plakası kalınlaştırılmıştır, bu da plakalı eşanjörün basınç taşıma kapasitesini artırabilir. Balıksırtı plaka kombinasyonu benimsendiğinde, bitişik ısı eşanjör plakaları ters çevrilir ve oluklar birbiriyle temas halindedir, yüksek yoğunluklu ve düzgün dağılımlı bir dayanak noktası oluşturur. Cihaz iyi bir basınç taşıma kapasitesine sahiptir. Sökülebilir plakalı ısı eşanjörünün maksimum basınç taşıma kapasitesi 2,5 MPa'ya ulaştı. Eşanjör plakasının kalınlığı, ısı transfer katsayısı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, kalınlık 0.1 mm azalır, simetrik plakalı ısı eşanjörünün toplam ısı transfer katsayısı yaklaşık 600W/(m•K) artar ve asimetrik tip yaklaşık 500 W/( m •K) artar. Isı eşanjörünün basınç taşıma kapasitesini karşılama öncülüğünde, eşanjör plakasının kalınlığı mümkün olduğunca küçük olmalıdır.
② Logaritmik ortalama sıcaklık farkını artırın
Plakalı ısı eşanjörlerinin akış modelleri karşı akım, eş akım ve karışık akıştır (hem karşı akım hem de eş akım). Aynı çalışma koşulları altında, logaritmik ortalama sıcaklık farkı, karşı akım akışında en büyük ve aşağı akışta en küçüktür ve karışık akış modeli, ikisi arasında bir yerdedir. Isı eşanjörünün logaritmik ortalama sıcaklık farkını arttırmanın yöntemi, mümkün olduğunca ters akımlı veya ters akıma yakın karışık akış kullanmak, sıcak taraftaki akışkanın sıcaklığını mümkün olduğunca artırmak ve akışkanın sıcaklığını azaltmaktır. soğuk tarafta.
③ Giriş ve çıkış borularının konumunun belirlenmesi
Tek bir proseste düzenlenen plakalı eşanjörlerde, kolay bakım için akışkan giriş ve çıkış boruları mümkün olduğunca eşanjörün sabit uç plakasının yanına yerleştirilmelidir. Ortamın sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, sıvının doğal taşınımı o kadar güçlüdür ve durgunluk bölgesinin etkisi o kadar belirgindir. Bu nedenle, durgun bölgenin etkisini azaltmak için ortamın giriş ve çıkış konumları, sıcak sıvının yukarı ve aşağı ve soğuk sıvının içeri ve dışarısına göre düzenlenmelidir. , Isı transfer verimliliğini artırın.
2.2 Plakalı ısı eşanjörlerinin direncini azaltma yöntemleri
Isı eşanjörünün plakaları arasındaki akış kanalındaki ortamın ortalama akış hızının arttırılması, ısı transfer katsayısını artırabilir ve ısı eşanjörünün alanını azaltabilir. Ancak debinin arttırılması ısı eşanjörünün direncini artıracak ve sirkülasyon pompasının güç tüketimini ve ekipman maliyetini artıracaktır. Sirkülasyon pompasının güç tüketimi, ortam akış hızının üçüncü gücü ile orantılıdır. Biraz daha yüksek bir ısı transfer katsayısı elde etmek için akış hızını artırmak ekonomik değildir. Soğuk ve sıcak ortamın akışı nispeten büyük olduğunda, plakalı ısı eşanjörünün direncini azaltmak ve daha yüksek bir ısı transfer katsayısı sağlamak için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir.
① Termal karıştırma plakasını benimseyin
Isı karıştırma plakasının her iki tarafındaki olukların geometrik yapısı aynıdır. Eşanjör plakaları, balıksırtı oluklarının açısına göre sert plakalar (H) ve yumuşak plakalar (L) olarak ikiye ayrılır. Açı (genellikle 120. About) 90'dan büyüktür. Sert bir tahtadır ve dahil edilen açı (genellikle 70. About) 90'dan azdır. Yumuşak tahta için. Termal karıştırma plakasının sert plakasının yüzey ısı transfer katsayısı yüksektir ve sıvı direnci büyüktür, yumuşak plaka ise tam tersidir. Sert tahta ve yumuşak tahta kombinasyonu, farklı çalışma koşullarının ihtiyaçlarını karşılamak için yüksek (HH), orta (HL) ve düşük (LL) koşucular oluşturabilir.
Soğuk ve ısı ortamının akışı nispeten büyük olduğunda, bir ısı karıştırma plakasının kullanılması plaka alanını simetrik tek işlemli bir ısı eşanjörüne göre azaltabilir. Sıcak karıştırma plakasının sıcak ve soğuk taraflarındaki deliklerin çapları genellikle aynıdır. Soğuk ve sıcak ortamın akış oranı çok büyük olduğunda, soğuk ortam tarafındaki deliklerin basınç kaybı büyüktür. Ek olarak, genellikle sınırlı plaka alanından tasarruf sağlayan termal karıştırma plakası tasarım teknolojisi ile kesin eşleşme elde etmek zordur. Bu nedenle, soğuk ve sıcak ortamın akış oranı çok büyük olduğunda sıcak karıştırma plakası kullanılması uygun değildir.
② Asimetrik plakalı ısı eşanjörünü benimseyin
Simetrik plakalı ısı eşanjörü, ısı eşanjör plakalarının her iki tarafında aynı oluklu geometriye sahip plakalardan oluşur ve soğuk ve sıcak yollukların eşit kesit alanlarına sahip bir plakalı ısı eşanjörü oluşturur. Asimetrik (eşit olmayan kesit alanı) plakalı ısı eşanjörleri, soğuk ve sıcak akışkanların ısı transfer özelliklerine ve basınç düşüşü gereksinimlerine göre plakanın iki tarafının dalga geometrisini değiştirerek eşit olmayan kesit alanlarına sahip bir plakalı ısı eşanjörü oluşturur. Soğuk ve sıcak yollukların, Geniş yolluk tarafındaki giriş çapı daha büyüktür. Asimetrik plakalı ısı eşanjörünün ısı transfer katsayısı biraz azalır ve basınç düşüşü büyük ölçüde azalır. Soğuk ve ısıtma ortamının akışı nispeten büyük olduğunda,
③ Çoklu işlem kombinasyonunu benimseyin
Soğuk ve sıcak ortamın akış hızı büyük olduğunda, birden fazla işlemin bir kombinasyonu kullanılabilir ve akış hızını artırmak ve daha yüksek bir ısı transfer katsayısı elde etmek için küçük akış hızı tarafında daha fazla işlem kullanılır. Büyük akış tarafı, plakalı ısı eşanjörünün direncini azaltmak için daha az işlem benimser. Karışık akış modelleri, birden fazla işlemin kombinasyonunda ortaya çıkar ve ortalama ısı transferi sıcaklık farkı biraz daha düşüktür. Plakalı ısı eşanjörünün hem sabit uç plakası hem de hareketli uç plakası, bakım sırasında çok fazla çalışma gerektiren çoklu işlem kombinasyonunu devralır.
④ Isı eşanjörünün baypas borusunu ayarlayın
Soğuk ve ısı ortamının akışı nispeten büyük olduğunda, ısı eşanjörüne akışı azaltmak ve direnci azaltmak için büyük akış tarafında ısı eşanjörünün giriş ve çıkışı arasına bir baypas borusu takılabilir. Ayarı kolaylaştırmak için baypas borusuna bir ayar vanası takılmalıdır. Bu yöntem, plakalı ısı eşanjöründen çıkan soğuk ortamın sıcaklığını yükseltmek ve ısı eşanjörü çıkışının birleşmesinden sonra soğuk ortamın sıcaklığının tasarım gereksinimlerini karşılayabilmesini sağlamak için bir karşı akım düzenlemesi benimsemelidir. Isı eşanjörünün baypas borusu, eşanjörün daha yüksek bir ısı transfer katsayısına sahip olmasını ve eşanjörün direncini düşürmesini sağlayabilir, ancak ayar biraz daha karmaşıktır.
⑤ Plakalı eşanjör formu seçimi
Isı değiştirici plakalar arasındaki akış kanalındaki ortamın ortalama akış hızı tercihen 0,3 ila 0,6 m/s'dir ve direnç tercihen 100 kPa'dan fazla değildir. Soğuk ve sıcak ortamın farklı akış oranlarına göre, farklı formlarda plakalı ısı eşanjörleri seçilir.
2.3 Eşanjör conta malzemesi ve montaj yöntemi
① Malzeme seçimi
Su-su plakalı ısı eşanjöründe, soğuk ve sıcak ortam, eşanjör contasını aşındırmaz. Eşanjör contasının malzemesini seçmenin anahtarı, sıcaklık direnci ve sızdırmazlık performansıdır. Eşanjör contasının malzemesi literatüre göre seçilebilir.
② Kurulum yöntemi seçimi
Eşanjör contalarının yaygın olarak kullanılan montaj yöntemleri, yapıştırma tipi ve geçmeli tiptir. Yapıştırma tipi, plakalı eşanjör monte edildiğinde, eşanjör contası, eşanjör plakasının sızdırmazlık oluğuna yapıştırılır. Geçmeli tip, plakalı ısı eşanjörü monte edildiğinde ısı eşanjörü contasını ısı eşanjörü plaka sızdırmazlık oluğuna sabitlemek için ısı eşanjörü contasını ve plakanın kenarındaki geçmeli yapıyı kullanmaktır. Geçmeli kurulumun küçük iş yükü nedeniyle, plakalı ısı eşanjörü demonte edildiğinde ısı eşanjörü conta hasar oranı düşüktür ve ısı eşanjörü plakalarında korozyona neden olacak yapıştırıcıda bulunabilecek klorür iyonu yoktur, bu yüzden daha çok kullanılır.
2.4 Eşanjör plaka malzemesinin makul seçimi
Paslanmaz çelik plakaların korozyon arızası olgusu, bit korozyonuna, çatlak korozyonuna, stres korozyonuna, taneler arası korozyona, tek tip korozyona vb. neden olabilir ve stres korozyonunun görülme sıklığı nispeten yüksektir.
