كفاءة المبادل الحراري للدوائر المطبوعة

المبادلات الحرارية الدائرة المطبوعة هي فائقة المدمجة،المبادلات الحرارية لوحة الانتشار المربوطة صممت للظروف القاسية.وهي تستخدم لوحات قنوات صغيرة محفورة مكدسة في كتلة متجانسة ، مما يتيح معامل نقل حرارة عالية جدًا وعملية التدفق المضاد تقريبًا.تفتخر ميزات التصميم هذه بفعالية حرارية استثنائية تبلغ 95-98٪ في ظل الظروف المثالية.وهذا يعني أن أارتفاع ضغط PHE يمكن نقل كل الحرارة المتاحة تقريبًا بين التيارات الساخنة والباردة ، مما يترك فقط فرقًا صغيرًا جدًا في درجة الحرارة "النهج".

مخطط للمبادل الحراري للدائرة المطبوعة (PCHE).يتم ربط الألواح المعدنية الرقيقة مع القنوات الدقيقة المحفورة ("حزمة اللوحة") بالانتشار في كتلة صلبة بين قذائف الجانب الساخن والبارد.

تنبع الكفاءة العالية لـ PCHEs من نسبة المساحة السطحية إلى الحجم الكبيرة للغاية ومسارات التدفق الهندسية.تحتوي كل لوحة على قنوات دقيقة معقدة ومتعرجة (غالباً ما يبلغ عرضها مئات الميكرومترات فقط) تجبر السوائل على الانحراط في مسارات طويلة ومضطربة.هذا الاضطراب يعزز معامل نقل الحرارة الحركية (غالبا ما يكون 3000-7000 W / m2 · K) أبعد بكثير مما هو ممكن في وحدات القذيفة والأنبوب النموذجية.وفي الوقت نفسه ، فإن ترتيب التدفقات في تكوين حقيقي للتيار المضاد يزيد من فرق درجة الحرارة على طول المبادل ويزيد من الكفاءة.نظرًا لأن الألواح مرتبطة بالانتشار في كتلة واحدة ، فلا توجد تسربات طوقا أو مفاصل ملحومة لإضافة مقاومة حرارية - يعمل كومة الألواح بأكملها كموصل معدني مستمر واحد.ونتيجة لذلك ، يمكن نقل كل الطاقة الحرارية تقريبًا من السائل الساخن إلى السائل البارد.

وعلى سبيل المقارنة، لا يمكن للمبادلات التقليدية أو حتى المختلفة المطوية أن تتطابق مع هذا الأداء.تحقق المبادلات الحرارية النموذجية للصفائح والإطار بالفعل مقاربات درجة حرارة أقرب بكثير من مراحل القذيفة والأنبوب ، غالبًا ما تكون في غضون بضع درجات ، بسبب لوحاتها المموجة.يمكن أن تكون مبادلات الألواح المطوية أكثر كفاءة بما يصل إلى خمس مرات من تصاميم القذيفة والأنابيب ، مع درجات حرارة الاقتراب التي تصل إلى 1 درجة فهرنهايت.تدفع PCHEs هذا إلى أبعد من ذلك: هندسة القناة الدقيقة الخاصة بها تنتج بشكل روتيني مقاربات درجة الحرارة أقل من 5 درجات مئوية (فعالية بنسبة 98٪).وبالنسبة للتطبيقات التي تتطلب أعلى كفاءة ممكنة، تضع PCHEs المعيار المرجعي.

كيف تحقق PCHEs كفاءة عالية

تمكن العديد من عوامل التصميم الرئيسية PCHEs من الوصول إلى مثل هذه الفعالية العالية:

· شبكة القنوات الدقيقة الكثيفة:

تحتوي كل لوحة مترابطة بالانتشار على متاهة من القنوات المحفوفة على كلا الجانبين.هذه القنوات الدقيقة تزيد بشكل كبير من مساحة نقل الحرارة لكل وحدة من الحجم (غالبا ما تكون مئات الأمتار المربعة لكل متر مكعب).المزيد من المساحة السطحية تعني المزيد من المساحة للحرارة لتدفق بين السوائل.

• ارتفاع الاضطرابات:

عادة ما تكون أنماط القناة مموجة أو مموجة ، مما يؤدي عمداً إلى الاضطرابات حتى عند معدلات التدفق المعتدلة.الاضطرابات ترقق الطبقات الحدودية الحرارية، ورفع معامل نقل الحرارة الحماري.من الناحية العملية ، هذا يعني أنه لا يتعين على السائل تسخين الجدار ببطء - يتم تبادل الحرارة بسرعة كبيرة وكفاءة.

· تكوين التدفق المضاد الحقيقي:

يقوم المهندسون بترتيب هندسة القناة بحيث تكون التيارات الساخنة والباردة في الغالب معاكسة للتيار.يعمل التدفق المضاد على زيادة الفرق في درجة حرارة القيادة على طول المبادل ، وهو الأساس الأساسي للفعالية الحرارية العالية.

• جميع المعادن الأساسية:

نظرًا لأن الألواح مرتبطة بالانتشار ، فإن جوهر PCHE عبارة عن كتلة معدنية صلبة واحدة بدون أختام داخلية أو طوقا.هذا يلغي مقاومة الاتصال الحراري في المفاصل ويمنع أي تسرب من شأنه أن يتجاوز نقل الحرارة.كما أنه يسمح للنواة بمقاومة الضغوط العالية للغاية (غالبًا ما تكون 600-1000 بار) ودرجات الحرارة (غالبًا ما تكون > 800 درجة مئوية).

• مخزون السوائل المنخفضة:

تعني أحجام القناة الصغيرة أن كل جانب من جوانب السائل يحمل كمية صغيرة فقط من السائل.يقلل المخزون المنخفض من التأخير الحراري ويسمح باستجابة أسرع وفعالية أعلى.

بفضل هذه الميزات ، تحقق PCHEs عادةً فعالية حرارية في منتصف التسعينات إلى النسبة المئوية العليا من التسعينات.من الناحية العملية ، إذا تم تحديد PCHE لتبريد السائل من 200 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية ، فقد يغادر التيار البارد عند ما يقرب من 195-198 درجة مئوية ، مما يعني أنه قد تم استرداد كل الحرارة تقريبًا.هذا الأداء يتفوق بكثير على وحدات القذيفة والأنبوب النموذجية ، وغالبا ما يتفوق قليلا حتى على أفضل مبادلات الألواح التقليدية.الفرق مهم أكثر عندما تكون هناك حاجة إلى نهج درجة حرارة صغيرة جدًا - على سبيل المثال ، التبريد المسبق للغاز الطبيعي المسال أو استرداد حرارة المفاعل - حيث تكون كل درجة من اختلاف درجة الحرارة ذات قيمة.

مقارنة مع المبادلات الحرارية الأخرى

في جدول مقارنة الأداء المعمم ، يتم وضع علامة على جميع المبادلات عالية الأداء من نوع الصفائح (المطوقة والملحومة والدوائر المطبوعة) على أنها "ممتازة" للكفاءة الحرارية.ومع ذلك ، فإن PCHEs تحقق أعلى كفاءة اسمية بسبب قنواتها الدقيقة المثلى.إذا كان استرداد الحرارة القصوى والحد الأدنى من درجة حرارة الاقتراب هما الهدف (خاصة في ظل ظروف الضغط / درجة الحرارة القصوى) ، فإن PCHE عادة ما يتفوق على التصاميم الأخرى.

لمزيد من المقارنات التفصيلية، يرجى الرجوع إلى تقريرنا الخاص:

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

تطبيقات الصناعة والأسئلة المتكررة

لماذا اختيار PCHE؟ تقدم PCHEs إحساسًا ومتانة لا مثيل لها.ويمكن تحديدها للظروف القاسية - الضغوط التي تصل إلى ~ 1000 بار ودرجات الحرارة التي تصل إلى ~ 850 درجة مئوية - حيث لا يمكن للمبادلات التقليدية العمل.

وفي الواقع، اعتمدت الهيدروكربونات الكهربائية المختلفة للطاقة النووية لأول مرة في قطاعي الطاقة النووية والفضاء الجوي لهذا السبب.على سبيل المثال ، في محطة للغاز الطبيعي المسال ، قد يتم استخدام PCHE في القسم المبرد لتبريد الغاز الطبيعي وتكثيفه مع الحد الأدنى من فقدان درجة الحرارة.

وتشمل الحقول النموذجية ما يلي:

• النفط والغاز (البتروكيماويات ، الغاز الطبيعي المسال):

تستخدم وحدات تسييل الغاز الطبيعي المسال المدمجة ووحدات معالجة الغاز PCHEs للتبريد المسبق والتبخير واستعادة الحرارة النفايات.الكفاءة العالية تخفض واجب التبريد.وبالمثل ، تستفيد معالجة الغازات والعمليات الكيميائية في النهاية من التحكم الصارم في درجة الحرارة.مبادلات الصفيحةبشكل عام ، يتم تطبيقها على نطاق واسع بالفعل في صناعة النفط والغاز بسبب كفاءتها العالية وحجمها المدمج ومقاومة التآكل وسهولة الصيانة ، وتمثل PCHEs الخطوة التالية عندما تكون هناك حاجة إلى واجب أعلى.

• توليد الطاقة (النووية ، ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة):

في المفاعلات المتقدمة ودورات ثاني أكسيد الكربون فائقة الحرجة ، تعمل PCHEs كمبادلات حرارية أولية أو مستردات.يناسب البناء المعدني المحكم من التسرب المبردات العدوانية ، وكفاءتها تحسن من الأداء العام للدورة.

• مصادر الطاقة المتجددة (الهيدروجين ، احتجاز الكربون):

وكما لاحظت مصادر الصناعة، فإن الهيدروكربون الثنائي الفينيل متعدد الكلور قيمة في محطات التزود بالوقود بالهيدروجين (للتبريد المسبق لغاز الهيدروجين) وفي محطات احتجاز الكربون (للتبريد ثاني أكسيد الكربون الكثيف أو تيارات المذيبات).قدرتهم على التعامل مع التبريد والضغوط العالية مفيدة بشكل خاص هنا.

• المعادن والمواد الكيميائية:

غالبًا ما تتطلب مصانع الصلب والمصانع الكيميائية استرداد الحرارة في درجة حرارة عالية (على سبيل المثال ، من الغازات الخارجة).وعلى الرغم من أنه أقل شيوعًا مما هو عليه في مجال الطاقة/التشغيل والإنتاج، إلا أنه يمكن تطبيق PCHEs في هذه القطاعات لحلقات استرداد الحرارة، بسبب قوتها.

الفضاء والدفاع:

تستخدم التطبيقات المتخصصة في مجال الفضاء الجوي والتطبيقات المبردة PCHEs للتحكم الحراري في المركبات الفضائية والطائرات عالية الارتفاع ، حيث يعد الوزن والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

غالبًا ما يسأل المهندسون عما إذا كانت PCHEs تستحق التكلفة للكفاءة. PCHEs هي في الواقع أكثر تكلفة لتصنيع (الحفر الدقيق والربط الانتشار).ومع ذلك ، غالبًا ما يأتي العائد على الاستثمار من الأداء: تقليل مساحة نقل الحرارة المطلوبة ، وتوفير مساحة الأرضية (يمكن أن تكون أصغر بنسبة 80-90٪ من القذيفة والأنبوب) ، وتقليل طاقة الضخ إلى أدنى حد.

في حالة حدوث انسداد ، قد تكون هناك حاجة إلى العديد من استراتيجيات التنظيف - بدءًا من نفث المياه عالي الضغط إلى عمليات التنظيف الكيميائي الأكثر تعقيدًا وتكلفة.يمكن أن تكون مهام الصيانة هذه صعبة بشكل خاص في الإعدادات المحصورة بإحكام أو التي لا يمكن الوصول إليها بشكل جيد ، مما يجعل من الضروري تصميم الأنظمة مع منافذ التنظيف المناسبة ونقاط الوصول إلى الخدمة.وكجزء من التخطيط التشغيلي السليم، ينبغي إدماج أحكام لأساليب التنظيف هذه في كل نظام من نظم التنظيف والتنظيف.بالإضافة إلى ذلك ، نشأت في بعض الأحيان قضايا تتعلق بالتآكل الجلفانيكي بين المبادل الحراري ومواد الأنابيب المتصلة ، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى مجموعات العزل أو أقسام البكرة المغلفة أثناء التركيب لضمان توافق المواد في الموقع.

حول SHPHE

شنغهاي معدات نقل الحرارة المحدودة،Ltd. متخصصة في تصميم وتصنيع وتركيب وخدمة المبادلات الحرارية الصفيحة وأنظمة نقل الحرارة الكاملة.

مع تكنولوجيا الهندسة والتصنيع المتقدمة ، والخبرة المبادلة الحرارية الشاملة وخبرات الخدمة الغنية ، تكرس SHPHE لتوفير مبادلات حرارية لوحة عالية الجودة لمختلف العملاء في جميع أنحاء العالم في النفط والغاز ، والكيمياء ، ومحطة توليد الطاقة ، والطاقة الحيوية ، والمعادن ، والبحرية ، والتهوية والتكييف ، والتصنيع الميكانيكي ، والورق واللب ، والصلب ، إلخ.

لا تزال SHPHE ملتزمة بدفع التقدم الصناعي من خلال الابتكار التكنولوجي المستمر.من خلال الشراكة مع الشركات الرائدة في الداخل والخارج ، تهدف SHPHE إلى أن تصبح مزودًا من الدرجة الأولى للحلول عالية الجودة في صناعة التبادل الحراري ، سواء في الصين أو على الصعيد الدولي.

إذا كنت بحاجة إلى مزيد من التشاور والمناقشة، لا تتردد في اتصل بنا.

البريد الإلكتروني: info@shphe.com

WhatsApp/Cell: 86 15201818405