ملحومة مقابل طوقا مقابل المبادلات الحرارية لوحة الدوائر المطبوعة - مقارنة كاملة

المبادلات الحرارية نقل الحرارة بين السوائل دون خلطها.من بين التصاميم المدمجة عالية الكفاءة هي المبادلات الحرارية الصفيحة ، والتي تستخدم الألواح المعدنية لتوصيل الحرارة.ثلاثة تصاميم لوحة رئيسية - لوحة طوقا، لوحة ملحومة، والدوائر المطبوعة (PCHE) - كل استخدام لوحات مكدسة ولكن يختلف في البناء.تقارن هذه المقالة هيكلها وأدائها وصيانتها وتكلفتها واستخداماتها في الصناعة.سنشير أيضًا إلى كيفية تناسب كل منها في قطاعات مثل البتروكيماويات وتكييف التدفئة وتوليد الطاقة والمزيد.

مبادلات حرارية لوحة ملحومة

تستخدم المبادلات الحرارية اللوحية الملحومة أيضًا كومة من الألواح المموجة ، ولكن يتم ملحومة الألواح بشكل دائم أو لحامها معًا على حوافها ، مما يلغي الحوامات.

سلسلة HT-Bloc أو TP الملحومة من SHPHE تجسد هذه: حزمة لوحة ملحومة مدرجة في إطار قوي مع أغطية مسمارية.والنتيجة هي أنه يحتفظ بنقل الحرارة العالي للصفائح مع اكتساب قدر أعلى بكثير من الضغط ودرجة الحرارة.

هيكل:

مبادل اللوح الملحومة هو في الأساس كتلة صلبة من الصفائح المعدنية مع قنوات داخلية.على سبيل المثال ، تجمع لوحة الملحومة HT-Bloc من SHPHE بين كفاءة نقل الحرارة العالية لمبادلات الألواح ومقاومة الضغط العالي ودرجة الحرارة للقذيفة والأنبوب.

الأداء:

وحدات اللوحات الملحومة سد الفجوة بين الألواح المطوية ومبادلات القذيفة الكاملة.

يمكن أن تتحمل نماذج TP من SHPHE ما يصل إلى ~ 60 بار و 900 درجة مئوية (وأنواع HT-Block تصل إلى 40 بار ، -40 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية).لا يزال أدائهم الحراري مرتفعًا جدًا - هندسة الصفيحة تحفز على نقل الحرارة الممتاز.غالبًا ما تحقق هذه الوحدات مقاربات درجة الحرارة القريبة جدًا ، على غرار الألواح المطوية ، لأن مسارات التدفق الداخلية يمكن تحسينها.

الصيانة:

فيما يلي فرق رئيسي: لا تحتوي الوحدات الملحومة على طوقا قابلة للاستبدال ، لذلك نادراً ما تتسرب ، ولكن لا يمكن أيضًا تفكيكها بسهولة.إذا كان التصميم يسمح بذلك ، فإن المستخدمين يفتحون المبادل عن طريق فتح الأغطية - ترفع حزمة اللوحة للتنظيف.

التكلفة:

المبادلات الحرارية اللوحية الملحومة تكلف أكثر من النماذج المطوية.تضيف عملية اللحام أو لحام ، بالإضافة إلى المواد الثقيلة ، نفقات التصنيع.ومع ذلك ، فهي عادة ما تكون أرخص من PCHEs لأنها لا تتطلب معالجة غريبة.

الصناعات :

SHPHE تسلط الضوء على الوحدات الملحومة في تكرير النفط وخدمة الغاز الطبيعي المسال.تظهر أيضًا في توليد الطاقة (استرداد حرارة النفايات ، مبردات زيت التشحيم التوربينات) وفي الأنظمة البحرية أو البحرية ، حيث تعتبر الصلابة وضبط التسرب أمرًا بالغ الأهمية.غالبًا ما يختار أي مصنع يتطلب نقل حرارة فعال ولكن مع السوائل القاسية أو ظروف الضغط العالي الألواح الملحومة.

المبادلات الحرارية لوحة طوقا

المبادلات الحرارية لوحة طوقا تتكون من العديد من الألواح المعدنية الرقيقة المموجة المثبتة معًا في إطار ، مع طوقا مطاطية أو مطاطية تغلق قنوات التدفق.تتدفق السوائل الساخنة والباردة في قنوات بديلة (عادةً ما يكون التيار المضاد) ، وتنقل الحرارة عبر الألواح.هذا التصميم المعياري - الذي تم تسليط الضوء عليه في وثائق SHPHE - يجعلها مدمجة للغاية (غالباً ما تكون أصغر بنسبة 70-90٪ من وحدات أنبوب القذيفة).

فهي تحظى بشعبية في HVAC والتبريد والأغذية والمشروبات والمعالجة الكيميائية والتطبيقات البتروكيماوية الخفيفة ، حيث يتم تثمين سهولة التنظيف والنظافة.

الأداء:

يمكنها التعامل مع أحمال التدفئة / التبريد العالية ولكن الضغوط ودرجات الحرارة خفيفة نسبيًا مقارنة بأنواع الملحومة أو PCHE.الفائدة الرئيسية هي نسبة المساحة السطحية إلى الحجم العالية جدًا (يمكن أن تصل الألواح إلى 100-200 m2 / m3) ، لذلك يتناسب المبادل مع مساحة صغيرة.

الصيانة:

نظرًا لأنها مطوّقة ومثبطة ، يمكن تفكيك هذه المبادلات بسهولة.يمكن للمستخدمين التنزيل أو إزالة الألواح لتنظيفها (أو استخدام CIP - التنظيف في المكان) ، واستبدال الحوامات البالية عند الحاجة.هذا يسمح بسهولة التفكيك ، مما يسهل التنظيف والصيانة السريعة.

المقايضة هي أن الحوامات عبارة عن عناصر مرتدية: بمرور الوقت يجب فحصها أو استبدالها ، ويمكن أن يسبب الختم السيئ تسربًا.

التكلفة:

الوحدات المطوية هي عموما الأقل تكلفة من الثلاثة.يستخدمون ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ القياسية وحوامات مطاطية ، مع إطارات مسمارية بسيطة.

في التطبيقات ذات الميزانيات المحدودة أو حيث المرغوب في التفكيك (مثل مصانع الجعة ، HVAC) ، المبادلات المطوية شائعة.يأتي سعرها المنخفض مع تقييمات ضغط أقل ، لذلك بالنسبة لواجبات الضغط العالي جدًا أو درجة الحرارة العالية (مثل المفاعلات الكيميائية ، البخار) يتم اختيار تصاميم أخرى بدلاً من ذلك.

الصناعات :

تشمل الاستخدامات النموذجية مياه التدفئة / التبريد والزيوت ومواد التبريد والمواد الكيميائية الخفيفة في المباني والمرافق الغذائية ومصانع المعالجة.

المبادلات الحرارية للدوائر المطبوعة (PCHE)

الأحدث من الثلاثة،المبادلات الحرارية الدائرة المطبوعة مصنوعة من ألواح رقيقة جدًا غير قابلة للصدأ أو سبيكة النيكل ، كل منها محفوف كيميائيًا بقنوات تدفق صغيرة (مثل نمط PCB) ثم مرتبطة بالانتشار في كتلة صلبة واحدة.لا توجد طوقا أو مفاصل في الداخل - انها متجانسة جوهر القنوات الدقيقة.كان هذا الابتكار (الذي تم تطويره في أواخر القرن العشرين) مدفوعًا بالصناعات التي تحتاج إلى الضغط والظروف القاسية.

هيكل:

في PCHE ، تخضع الألواح للنقش لإنشاء أنماط قنوات صغيرة معقدة.بعد تكديس الألواح المحفورة ، يتم ترابطها بالانتشار في درجة حرارة وضغط عالية ، مما يشكل كتلة معدنية صلبة مع ممرات مجهرية.

والنتيجة مدمجة للغاية: كما تم اختبارها ، فإن PCHEs أصغر وأخف وزناً بأربع إلى ست مرات من وحدات القذيفة والأنبوب التقليدية.فجوات القناة النموذجية هي على ترتيب 0.4-4 مم.

الأداء:

PCHEs لها أداء متطرف.إنها تتعامل مع ضغوط ودرجات حرارة عالية جدًا - تلاحظ SHPHE ما يصل إلى 1000 بار و 850-900 درجة مئوية - أبعد بكثير مما يمكن أن تتحمله الألواح المطوية أو الملحومة.

كفاءة نقل الحرارة ممتازة أيضًا (بأمر 98٪ من الفعالية) لأن القنوات الصغيرة والمموجات تجبر الاضطرابات الشديدة.

على سبيل المثال، تستخدم الهيدروكربونات الكهربائية الفينائية في محطات الغاز الطبيعي المسال، والمفاعلات النووية، وأنظمة ثاني أكسيد الكربون فائقة الحرجة حيث تكون متطلبات الضغط والكفاءة متطرفة.

الصيانة:

كونها مرتبطة بالانتشار ، لا تحتوي PCHEs على أجزاء متحركة أو طوقاً أو وختم في الداخل.

ومع ذلك ، فإن هذا يعني أيضًا أنه لا يمكنك فتح أو خدمة العناصر الداخلية.إذا كانت القنوات الدقيقة قذرة ، فإن التنظيف صعب للغاية أو مستحيل ؛ وبالتالي تقتصر PCHEs على السوائل النظيفة للغاية.تتضمن الأنظمة التي تستخدم PCHEs مرشحات دقيقة أو تعمل مع الوسائط فائقة النقاء.تميل الصيانة الروتينية إلى أن تنطوي فقط على فحص مفاصل اللحام وضمان الترشيح المدخل بدلاً من تنظيف المبادل نفسه.

التكلفة:

PCHEs هي الخيار الأكثر تكلفة.إن عملية الحفر الكيميائي الضوئي المعقدة والربط بالانتشار مكلفة ، وعادة ما تكون المواد كلها سبائك غير قابلة للصدأ أو غريبة (لا أجزاء من الفولاذ الكربوني).

على الجانب الإيجابي ، يمكن أن يقلل ضغطها من التكاليف في مجالات أخرى: أسس أصغر ، ودعم أخف وزنا ، وانخفاض مخزون السوائل (والذي يمكن أن يقلل من متطلبات الإغاثة الأمنية).ولكن من حيث سعر الوحدة وحدها ، فإن وحدات الدوائر المطبوعة هي الأكثر تكلفة لشراءها.

الصناعات :

تظهر PCHEs حيث لا شيء آخر سيفعل.وكان المعتمدون الأوائل من الطاقة النووية والفضاء (المبادلات الحرارية للمركبات الفضائية والطائرات) ، واليوم هم شيوعون في أنظمة الطاقة النووية والغاز الطبيعي المسال ومعالجة الهيدروكربونات وأنظمة الطاقة المتجددة ، والواقع أنهم يشهدون استخدامًا متزايدًا في مشاريع الطاقة من الجيل التالي (مثل المفاعلات الوحدوية الصغيرة ، والطاقة الشمسية المركزة) حيث تعتبر الكفاءة والحجم في غاية الأهمية.

كيف تقارن

الأسئلة ذات الصلة

س: ما هو الفرق الرئيسي بين مبادلات اللوحات المطوية والملحومة؟

المفتاح هو الختمتحتوي المبادلات المطوية على طوقا مطاطية قابلة للاستبدال وإطار مسمار ، بحيث يمكن تفكيكها لتنظيف أو تغيير الألواح.تعمل مبادلات الألواح الملحومة على دمج الألواح (لا توجد طوقاً) ، مما يعطي قدرة أعلى على الضغط / درجة الحرارة ولكن يجعلها أكثر صعوبة في الخدمة.باختصار ، الألواح المطوية أكثر قابلية للخدمة ؛ الألواح الملحومة تتعامل مع الظروف الأكثر قسوة.

س: لماذا تستخدم مبادل حرارية للدوائر المطبوعة بدلاً من لوحة أو قذيفة؟

PCHEيتم اختيارها للمتطلبات القصوى.إنها تحزم مناطق نقل حرارة ضخمة في حجم صغير ويمكن أن تعمل عند ضغوط تصل إلى 1000 بار ودرجات حرارة ~ 850 درجة مئوية.إذا كان التطبيق مقيدًا بالمساحة وينطوي على سوائل فائقة الحرجة (مثل الغاز الطبيعي المسال أو ثاني أكسيد الكربون) ، فيمكن لـ PCHE تحقيق كفاءة لا يمكن تحقيقها من قبل الوحدات التقليدية.

س: أي نوع من المبادلات هو الأكثر كفاءة؟

كل الأنواع الثلاثة لديها كفاءة حرارية عالية.غالبًا ما تحقق PCHEs أعلى كفاءة اسمية (فعالية ≈98٪) بسبب قنواتها الدقيقة المثلى.

س: كيف مقارنة احتياجات الصيانة؟

مبادلات الألواح المطوية هي الأسهل في التنظيف: يمكنك تفكيكها وطوالها أو استبدال الأجزاء.

مبادلات الدوائر المطبوعة خالية من الصيانة في الأساس داخليًا (لا توجد طوقاً أو مفاصل) ، لكنها تتطلب سوائل نظيفة لتجنب الانسداد وتحتاج عادةً إلى مرشحات المدخل.

باختصار ، يعتمد الاختيار من بين هذه الأنواع الثلاثة في نهاية المطاف على تحليل دقيق لظروف التشغيل المحددة (درجة الحرارة والضغط وخصائص السوائل) ومتطلبات الصيانة وميزانية المشروع الإجمالية.

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

البريد الإلكتروني: info@shphe.com

WhatsApp/Cell: 86 15201818405