لماذا المبادل الحراري لوحة أكثر كفاءة؟

المبادلات الحرارية لوحة غالبًا ما تكون PHEs هي الخيار الأكثر كفاءة لنقل الحرارة في التطبيقات الصناعية الحديثة.من خلال تكديس العديد من الألواح المعدنية الرقيقة والمموجة ، تحقق PHEs سطح نقل حرارة هائل لكل وحدة من الحجم - غالبًا ما يكون 100 متر / متر مكعب ، مقارنة بـ 20-50 متر / متر مكعب فقط لوحدة القذيفة والأنبوب النموذجية.تسبب التموجات في كل لوحة الاضطرابات حتى في معدلات تدفق معتدلة ، مما يؤدي إلى معامل نقل الحرارة على نحو 3000-7000 W / m2 · K لخدمة السائل إلى السائل.

يتم ربط لوحات رقيقة بين قضبان الحمل لتشكيل قنوات ساخنة / باردة متناوبة.

تقوم المبادلات الحرارية المكونة من لوحة وإطار بالضغط على السائل بين الألواح المموجة لمضاعفة مساحة الاتصال.بالمقارنة مع حزمة ضخمة من القذيفة والأنبوب مع قذيفة كبيرة واحدة ، فإن تصميم اللوحة يناسب نفس الواجب في جزء صغير من المساحة.العديد من الشركات المصنعة تبلغ عن وجود بصمة أصغر بنسبة 70-90٪ لـ PHEs مقابل وحدات القذيفة والأنبوب المماثلة ، وذلك بفضل كثافة المساحة العالية بكثير.غالبًا ما يترجم هذا الضغط أيضًا إلى انخفاض التكلفة المسبقة: تلاحظ أدلة الصناعة أن مبادلات الألواح تتطلب عادة مواد أقل وتكلفة أقل من حزم الأنابيب المماثلة.

مقارنة لوحة مقابل مبادلات Shell-and-Tube

تأتي المبادلات الحرارية في أشكال عديدة ، ولكن الأنواع الصناعية الأكثر شيوعًا هي القذيفة والأنبوب ، واللوحة والإطار ، وتصاميم الأنبوب الزعانف المختلفة (أو لوحة الزعانف).

باختصار ، المبادلات الحرارية الصفيحة أكثر كفاءة بما يصل إلى خمس مرات من المبادلات الغذائية والأنبوبية ، مما يجعلها مثالية لاستعادة الطاقة ، والتهوية والتكييف ، والأغذية / الصيدلانية ، والكيميائية ، والعديد من الصناعات الأخرى حيث تكون السوائل نظيفة نسبيًا والمساحة أو التكلفة مصدر قلق.

تظهر دراسة حالة شائعة في عمليات تدقيق الطاقة الصناعية أن التبديل من مبادلات القذيفة والأنبوب إلى مبادلات الألواح يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة الحرارية بنسبة 15-30٪ في بعض العمليات.

كفاءة حرارية متميزة

الكفاءة الحرارية المتميزة منالمبادلات الحرارية لوحة مدمجةتنبع من هندستها وتدفقها.

وتشمل العوامل الرئيسية:

كثافة مساحة السطح المتطرفة:

تخلق الألواح المكدسة مساحة أكبر بكثير لتبادل الحرارة من الأنابيب الأسطوانية.يمكن أن تصل كثافة المساحة السطحية لـ PHE إلى 100-200 متر مربع لكل متر مكعب من الحجم ، مقابل 20-50 متر مربع فقط / متر مكعب لأنظمة القذيفة والأنابيب.كل 10 درجة مئوية من اختلاف درجة الحرارة عبر المبادل الحراري ينتج المزيد من نقل الحرارة عندما تكون مساحة أكبر متاحة ، لذلك فإن هذه المساحة الكبيرة تعزز الأداء مباشرة.

ألواح رقيقة ، مسارات توصيل قصيرة:

عادة ما يكون سمك الألواح 0.4-1.0 ملم.تقوم المعادن (الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم وسبائك النيكل) بتوصيل الحرارة بسرعة ، ويعني الرحافة أن مسافة التوصيل صغيرة.وهذا يؤدي إلى معامل نقل الحرارة الإجمالية العالية.من الناحية العملية ، غالبًا ما ترى مبادلات الألواح قيم U بالآلاف من W / m2 · K ، مقارنة ببضع مئات لسائل مكافئ على جانب القذيفة أو لفائف ذات زعانف.

قنوات التدفق المضطربة:

كل لوحة لديها تموجات شيفرون أو الرنجين محفوفة أو مختومة.وبينما يتدفق السائل عبر فجوة رقيقة ومموجة ، فإن النمط يجبر الاضطرابات حتى بمعدلات تدفق متواضعة.هذا يعطل الطبقات الحدودية ويحافظ على نقل الحرارة الحركية مرتفعًا جدًا.يمكن أن تزيد أنماط المموج من ضعف معامل نقل الحرارة مقارنة بالقنوات السلسة.

مسارات التدفق الفعال:

تستخدم معظم PHEs قنوات ساخنة / باردة متناوبة وغالبًا ما تكوين السوائل في ترتيبات التدفق المضاد (أو التدفق المضاد متعدد الممرات).التدفق المضاد يعني أن التيارات الساخنة والباردة تتحرك في اتجاهات متعاكسة ، مما يسمح بأقصى فرق في درجة الحرارة على طول المبادل وتمكين الحد الأدنى من درجات الحرارة "القرصة" (الاقتراب).في التدفق المضاد المثالي ، يمكن للمنفذ البارد من الناحية النظرية الاقتراب من درجة حرارة المدخل الساخنة ، مما يزيد من القوة الدافعة إلى أقصى حد.حتى أن بعض التصاميم تحقق عبر درجة الحرارة (المنفذ الساخن أكثر برودة من المنفذ البارد) في تكوينات التدفق المضاد المتطرفة - وهو أمر مستحيل تقريبًا في وحدات أنبوب القذيفة ذات الممرة الواحدة.

يشير معيار هندسي إلى أن حزمة أنابيب متعددة هي ~ 12 × أكثر كفاءة من أنبوب كبير واحد من نفس الحجم ؛ PHEs تضاعف هذا التأثير أكثر من ذلك.

ديناميات تدفق وانخفاض الضغط

في حينلوحة وسادةتعزيز نقل الحرارة ، كما أنها ترفع انخفاض الضغط لأن السوائل تتفاوض على مسارات ضيقة ومتعرجة.المصممون موازنة الكفاءة مع التكلفة الهيدروليكية:

هندسة اللوحة الأمثل:

يقوم صانعو المبادلات الحرارية بضبط زاوية المموج والعمق والمسافة بين الألواح لضبط الأداء.تزيد القنوات الأضيقة والمموجات الأكثر انحدارًا من الاضطراب (وتحويل الحرارة) ولكنها تزيد أيضًا من انخفاض الضغط.العديد من تصاميم PHE الحديثة تحسين هندسة اللوحة لضرب نقطة حلوة من نقل الحرارة عالية جدا مع قوة ضخ مقبولة.

Multi-Pass و Counterflow :

للحفاظ على كفاءة عالية في مساحة محدودة ، غالبًا ما تستخدم PHEs تدفقًا متعدد التمريرات.تتعرج السوائل من خلال عدة لوحات قبل الخروج ، مما يحاكي مسارات التدفق الطويلة بشكل فعال في حزمة صغيرة.تخطيطات التدفق المضاد أو التدفق المضاد عبر تعزز تدرجات درجة الحرارة.

إدارة انخفاض الضغط:

المصنعين التحكم بنشاط في انخفاض الضغط.تصاميم لوحة فجوة واسعةالفوهات الكبيرة والكبيرة تقلل من فقدان الضغط في التدفقات اللزجة أو الجسيمات.حتى في PHEs المدمجة ، غالبًا ما يكون انخفاض الضغط قابلًا للمقارنة مع وحدة مشابهة من القذيفة والأنبوب ، ولكن الحرارة المنقولة أعلى بكثير ، وبالتالي فإن كفاءة الطاقة الإجمالية (الحرارة لكل واط من الضخ) لا تزال تفضل الألواح.

إن الجمع بين معامل نقل الحرارة العالي وانخفاض الضغط المعقول يعني أن PHEs غالباً ما تمكن من تصاميم أنظمة أصغر وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

الضغوط وتوفير المساحة

واحدة من المزايا الأكثر إثارة للدهشة للمبادلات الحرارية الصفيحة هي ضغوطها.بفضل كثافة المساحة العالية ، تقدم PHEs نفس الواجب الحراري في حجم ووزن أقل بكثير من وحدات القذيفة والأنبوب.النقاط النموذجية للبيانات:

الحد من بصمة البصمة:

وتشير مصادر الصناعة إلى أن البصمة أصغر بنسبة 70-90٪ لوحدات الألواح مقارنة بالأنابيب.هذا مهم في المصانع التي تكون فيها مساحة الرف وتشغيل الأنابيب في قسط.

انخفاض استخدام المواد:

يستخدم المبادل المدمج كمية أقل من الصلب ومكونات أقل.وهذا غالبا ما يقلل من التكلفة.إن الحجم الأقل يعني أيضًا خزانات أصغر للسوائل للتسخين أو التبريد ، مما يحسن التحكم في النظام.

في تصميم المبادل الحراري الصناعي ، لا يمكن المبالغة في ميزة الحجم هذه.في محطة معالجة الكيماويات أو محطة توليد الطاقة ، قد يشارك العشرات من المبادلين مساحة رف الأنابيب.يمكن استخدام الألواح مضاعفة أو ثلاثة أضعاف عدد المبادلات في نفس المنطقة.تحدد العديد من أنظمة الانزلاق الحديثة وأنظمة تصنيع المعدات الأصلية الآن مبادلات الألواح في المقام الأول لصفاتها الموفرة للمساحة.

تصاميم المبادلات الحرارية المتخصصة من قبل SHPHE

يتم تعزيز المزايا الأساسية للمبادلات الحرارية الألواح بشكل أكبر من خلال تطور العديد من التصاميم المتخصصة المصممة خصيصًا للظروف الصناعية الصعبة.

المبادلات الحرارية لوحة طوقا(GHE)

هذه هي الشكل الأكثر شيوعًا للمبادلات الحرارية الصفيحية ، والتي تتميز بألواح مموجة مختومة بحوامات مطاطية.وهي مثالية للسوائل التي يجب الاحتفاظ بها منفصلة وللأنظمة التي تتطلب تفكيكًا أو تنظيفًا متكرراً.

التطبيقات: HVAC ، تدفئة / تبريد المناطق ، الأغذية والمشروبات ، المستحضرات الصيدلانية ، والعمليات الكيميائية النظيفة.

نقاط القوة: صيانة سهلة ، حزم لوحة قابلة لإعادة التكوين ، استبدال طوقا سريعة.

يسمح تصميم الطوقا بسهولة التفتيش والتنظيف ، مما يجعله الحل المفضل للتطبيقات التي تتطلب معايير صحية أو تشغيل مرن.

مبادلات حرارية لوحة ملحومة

للتعامل مع الضغوط العالية والوسائط العدوانية ، تستخدم المبادلات الحرارية اللوحية الملحومة طبقات ليزر أو TIG ملحومة بدلاً من الحوامات.هناك العديد من الأنواع الفرعية:

-مبادل ملحوم من نوع كتلةs

هذه تتميز بألواح ملحومة في كتلة مع ممرات تدفق داخلي وإطارات خارجية.إنها تتحمل ارتفاع الضغط ودرجة الحرارة مقارنة بالأنواع المطوية ، وغالباً ما يتم نشرها في معالجة الغاز والمصافي والصناعات الكيميائية.

المزايا: التشغيل خالية من طوقا ، الضغط ، النزاهة العالية تحت الإجهاد.

التنظيف: تحتوي بعض الطرازات على أغطية أو قنوات قابلة لفتح للتنظيف الكيميائي.

-مبادل لوحة واسعة الفجوةs

تم تصميم هذه المبادلات للتعامل مع السوائل الليفية أو المحملة بالجسيمات ، ولديها مسافة أكبر بين الألواح وقنوات التدفق على شكل خاص.فهي مناسبة تمامًا لللب أو مياه الصرف الصحي أو السوائل الشبيهة بالملاط التي من شأنها أن تسد الألواح القياسية.

حالات الاستخدام: تكرير السكر ، مصانع الورق ، معالجة النفايات الصناعية.

الميزة الرئيسية: هندسة التدفق تمنع انسداد وتمكن من إنتاجية أعلى.

المبادلات الحرارية المطبوعة الدوائر (PCHE)

من بين الأنواع الأكثر تقدمًا ، يتم تصنيع المبادلات الحرارية للدائرة المطبوعة عن طريق النقش الكيميائي لقنوات التدفق في ألواح معدنية ثم الانتشار الذي يربطها معًا.هذه يمكن أن تعمل في ضغط عال جدا (تصل إلى 600 بار) ودرجات حرارة عالية جدا (تصل إلى 800 درجة مئوية).

تطبيقات: إنتاج الهيدروجين، الغاز الطبيعي المسال، دورات ثاني أكسيد الكربون فائقة الحرجة، والمفاعلات النووية المدمجة.

المزايا : قوة استثنائية ، كثافة مساحة عالية جدا ، وتصميم مدمج.

تمثل PCHEs أحدث تكنولوجيا المبادلات الحرارية المدمجة ، مما يجلب الكفاءة الحرارية على غرار الألواح إلى التطبيقات الشديدة الواجب.

ملخص: لماذا المبادل الحراري الصفيح أكثر كفاءة؟

تبرز المبادلات الحرارية الصفيحة باعتبارها واحدة من أكثر الحلول الحرارية كفاءة ومتعددة الاستخدامات عبر صناعات متعددة.أدائها المتفوق لنقل الحرارة ، والتصميم المدمج ، وتكاليف التشغيل المنخفضة تضعها كخيار الأمثل أينما كانت الكفاءة وتوفير المساحة مهمة.

من طاقة المقاطعات وتكييف التدفئة إلى تكرير النفط وعمليات الهيدروجين المتقدمة ، تستمر PHEs في تحل محل البدائل الأكثر ضخامة وأقل كفاءة.مع ابتكارات مثل الألواح ذات الفجوة الواسعة والكتل الملحومة وتصاميم الدوائر المطبوعة ، تستمر مجموعة التطبيقات لمبادلات الألواح في النمو.

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

البريد الإلكتروني: info@shphe.com

WhatsApp / الخليوي: 86 15201818405