مبدأ العمل للمبادلات الحرارية للدائرة المطبوعة (PCHE)

المبادلات الحرارية الدائرة المطبوعة المبادلات الحرارية (PCHEs) هي مبادلات حرارية فائقة المدمجة ، مربطة بالانتشار مصممة للظروف القاسية.على عكس وحدات القذيفة والأنبوب التقليدية ، يتم بناء PCHE عن طريق الحفر الكيميائي لأنماط القنوات الدقيقة المعقدة على ألواح معدنية رقيقة ثم التراص والانتشار في كتلة متجانسة صلبة.

مبدأ العمل من المبادلات الحرارية الدوائر المطبوعة(PCHE):

ينقل PCHE الطاقة الحرارية من تيار ساخن إلى تيار بارد من خلال ألواح معدنية ملحومة بالانتشار.تحتوي كل لوحة على قنوات محفورة على كلا الوجهين ، وتمر السوائل عبر هذه القنوات على الجانبين المتقابلين من اللوحة.عندما يتدفق السائل الساخن عبر قنواته ، فإن الحرارة تنتقل عبر جدار اللوحة إلى قنوات السائل البارد المجاورة ، مما يرفع (أو يخفض) درجات حرارة السائل.عادة ما يقوم المهندسون بترتيب مسارات التدفق بحيث يتدفق سائل واحد ضد التيار إلى الآخر ، مما يزيد إلى أقصى حد من تدرج درجة الحرارة على طول التدفق ويعزز الكفاءة.الأهم من ذلك ، غالبًا ما تتضمن القنوات المحفورة تموجات أو منحنيات صغيرة تحفز الاضطرابات حتى في معدلات التدفق المعتدلة ، مما يزيد بشكل كبير من معامل نقل الحرارة الحماري (غالباً ما تتراوح بين 3000 و 7000 واط / متر مربع · كيلو).

على سبيل المثال ، يجبر نمط قناة PCHE النموذجي السوائل الساخنة (الأحمر) والباردة (الأزرق) من خلال مسارات القنوات الصغيرة المتعرجة على كل لوحة.هذا الهندسة المعقدة المحفورة كيميائيا يخلط التدفق ويحافظ على فرق درجة الحرارة العالية في جميع أنحاء المبادل.

نظرًا لأن قنوات اللوحات يمكن تصميمها حسب الطلب (أنماط 2D أو 3D) لكل تطبيق ، يمكن للمهندسين تحسين الطول الحراري وانخفاض الضغط لاحتياجات العملية.في الواقع ، فإن مبدأ عمل PCHE هو زيادة الاتصال السطحي بين السوائل عبر القنوات المحفورة الصغيرة ثم السماح للتوصيل الصلب من خلال اللوحة الرقيقة بإنهاء المهمة.

بناء وتصميم PCHE

المبادلات الحرارية PCHEيتم بناؤها من ألواح معدنية رقيقة (عادة الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك عالية النيكل) لتحمل الظروف القاسية.يخضع كل لوحة لحقض كيميائي ضوئي دقيق لإنشاء قنواتها الدقيقة.بمجرد محفورة ، يتم تكديس الألواح في تكوين ساخن / بارد متناوب ووضعها في فرن ترابط انتشار عالي الضغط ودرجة حرارة عالية.في ظل هذه الظروف (عادة 70-95٪ من نقطة انصهار المعدن) ، تلتحم الأسطح المعدنية معًا على المستوى الذري ، مما يخلق كتلة صلبة خالية من اللحام.ويبين الشكل أدناه مخططاً تخطيطياً للهيكل الداخلي لـ PCHE بعد التجميع:

تشكل حزمة اللوحة (الكتلة المنقطة في الداخل) جوهر PCHE ، بين قذيفة الجانب الساخن وقذيفة الجانب البارد.يتم لحام مجموعات المدخل والمخرج بهذه الكتلة لتغذية السوائل في دوائر القناة الخاصة بها.نظرًا لأن النواة بأكملها مرتبطة بالانتشار ، فلا توجد طوقا أو مفاصل لحامية في الممرات النشطة.هذا البناء الملحوم بالكامل يفسر تحمّل الضغط الاستثنائي لـ PCHE.النوى PCHE المرتبطة بالانتشار تنجو بشكل روتيني من الضغوط التي تتجاوز 1000 بار وتقلبات درجة الحرارة الواسعة.

من خلال تصميم نمط الحفر على كل لوحة ، يمكن للمصنعين إنشاء ترتيبات تدفق غير متماثلة أو دورات متعددة الممرات أو حتى أقسام تدفق من مرحلتين.على سبيل المثال ، قد يقوم لوحة واحدة بتوجيه الغاز الساخن عبر مسار متعرج بينما تسمح لوحة التزاوج بتدفق السائل مباشرة ، اعتمادًا على احتياجات العملية.تتيح هذه المرونة للمصممين ضبط التبادل الحراري مقابل انخفاض الضغط.

أبرز الأداء

تقدم PCHEs العديد من المزايا الرئيسية بسبب تصميمها.

• كفاءة حرارية استثنائية:

تسمح شبكة القنوات الدقيقة الكثيفة لـ PCHEs بالوصول إلى فعالية 95-98 ٪.يتم نقل كل الحرارة تقريبًا بين السوائل ، وهو ما يتجاوز بكثير وحدات القذيفة والأنبوب النموذجية.هذه الكفاءة العالية تعني نهج درجة الحرارة الصغيرة جدًا ، مما يقلل من فقدان الطاقة.

• حجم فائقة المدمجة:

من خلال حفر العديد من القنوات الصغيرة في كل لوحة ، تقوم PCHEs بتعبئة مساحة سطحية ضخمة لنقل الحرارة في حجم صغير.في الواقع ، يمكن أن تحتل PCHEs مساحة أقل بنسبة 80-90٪ من مبادل القذيفة والأنبوب المماثل.هذا "النواة الصلبة معبأة مع منطقة نقل الحرارة" تجعلها مثالية حيث تكون المساحة والوزن في قسط.

• القدرة على الضغط / درجة الحرارة الشديدة:

لا تحتوي النواة المرتبطة بالانتشار على طوقا أو مفاصل تدفق ، لذلك يمكنها تحمل الظروف الوحشية.تتعامل PCHEs بشكل روتيني مع السوائل المبردة (تصل إلى -196 درجة مئوية) والتدفقات فائقة الحرجة (تصل إلى 850 درجة مئوية).يمكن تحقيق الضغوط التي تتجاوز 1000 بار ، مما يمكّن PCHEs من الخدمة في أنظمة وقود الهيدروجين والمفاعلات المتقدمة وضواغط الضغط العالي.

· المتانة الميكانيكية:

القضاء على الحوامات والمفاصل لحام يعني أساسا عدم وجود مسارات تسرب في النواة.هذا التصميم الملحوم بالكامل يقاوم التعب الناجم عن الاهتزاز وركوب الدراجات الحراريةترابط الانتشار يحافظ على القوة المعدنية الكاملة ومقاومة التآكل ، لذلك تتعامل PCHEs بشكل موثوق مع السوائل العدوانية (الأحماض والأمونيا ، إلخ)حيث يفشل المبادلون الآخرون.

• مرونة التصميم:

يعني النقش المتقدم أن القنوات يمكن أن تتبع أنماط معقدة.يمكن بناء PCHEs مع التدفق المضاد أو التدفق المتقاطع أو تمريرات متعددة لتحقيق التوازن بين نقل الحرارة وانخفاض الضغط.ملامح المموجات المصممة خصيصا زيادة تعزيز الخلط.تم تصميم كل مبدل حراري للدائرة المطبوعة خصيصًا لواجباته ، مما يسفر عن أداء متفوق لكل زوج من السوائل.

لتوضيح نطاق PCHE ، ضع في اعتبارك مواصفات منتجاتنا منشنغهاي نقل الحرارة.نحن نقدم النوى PCHE مع:

تعكس هذه القيم القدرة الحرارية الاستثنائية ومتانة PCHE.

تطبيقات لدينا المبادل الحراري الدوائر المطبوعة

مبدأ عمل PCHE يجعله مناسبًا لمهام نقل الحرارة الأكثر تطلبًا.وتشمل التطبيقات النموذجية:

• معالجة الغاز الطبيعي المسال (LNG): تتعامل PCHEs مع درجات الحرارة المبردة والضغوط العالية أثناء تسييل الغاز الطبيعي المسال وإعادة تغازه.وهي تستخدم لتبخر الوقود الغاز على FSRUs واسترداد الغاز الغلي على ناقلات.

• النووية وتوليد الكهرباء: في المفاعلات المتقدمة ودورات ثاني أكسيد الكربون فائقة الحرجة ، تعمل PCHEs بمثابة مولدات بخار مدمجة أو مستردات حرارة النفايات.قدرتها على الحفاظ على 850 درجة مئوية و 1000 بار تجعلها مثالية لسائل تبريد المفاعل أو استرداد الحرارة عالية الحرارة.

· كيميائيوالبتروكيماويات: المساحة ضيقة في مصانع التكرير والكيمياء.وتتبادل الهيدروكربونات الكهربائية الفينيلتين بكفاءة الحرارة في مفاعلات الضغط العالي (مثل الهيدروجين) والتحكم في نقطة الندى، في حين تتيح لها السبائك المقاومة للتآكل أن تتلامس مع المواد الكيميائية القاسية.

• الوقود الهيدروجيني واحتجاز الكربون: PCHEs قبل تبريد الهيدروجين قبل التزود بالوقود (حرجة لمحطات التعبئة السريعة) واستعادة الحرارة في أنظمة CCS.تساعد دقتها وكفاءتها على تحسين أداء النظام مع توفير الطاقة.

بشكل عام ، فإن مبدأ العمل - القنوات الدقيقة المحفورة ، والربط الانتشار ، والتدفق المضاد للتيار - يعطي PCHEs مزيجًا فريدًا من الكفاءة والضغط والقوة.هذه الصفات تمكنهم من تحسين استرداد الحرارة وانخفاض استخدام الطاقة.تظهر أحدث دراسات SHPHE أن PCHEs يمكن أن تقلل من قوة الضخ بنسبة ~ 30٪ مقارنة بالتصاميم التقليدية ، وذلك بفضل فعاليتها العالية.

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

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

البريد الإلكتروني: info@shphe.com

WhatsApp/Cell: 86 15201818405