Baskılı Devre Isı Değiştiricisinin Verimliliği

Baskılı Devre Isı Eşanjörleri ultra kompakttır,difüzyon bağlı plakalı ısı eşanjörleriAşırı koşullar için tasarlanmıştır. Yekpare bir blok halinde istiflenmiş aşındırılmış mikro kanal plakaları kullanırlar ve bu da çok yüksek ısı transfer katsayıları ve neredeyse ters akışlı çalışma sağlar. Bu tasarım özellikleri, ideal koşullar altında �-98'lik olağanüstü termal verimlilik sunar. Bu,yüksek basınçlı PHESıcak ve soğuk akımlar arasında mevcut ısının neredeyse tamamını transfer edebilir ve yalnızca çok küçük bir "yaklaşma" sıcaklık farkı bırakabilir.

Baskılı devre ısı eşanjörünün (PCHE) şeması. Kazınmış mikro kanallara sahip ince metal plakalar ("plaka paketi"), sıcak ve soğuk taraf kabukları arasında katı bir blok halinde difüzyonla birleştirilmiştir.

PCHE'lerin yüksek verimliliği, son derece büyük yüzey alanı/hacim oranlarından ve tasarlanmış akış yollarından kaynaklanmaktadır. Her plaka, akışkanları uzun, türbülanslı yollara zorlayan karmaşık, sarmal mikrokanallar (genellikle yalnızca yüzlerce mikrometre genişliğinde) içerir. Bu türbülans, konvektif ısı transfer katsayısını (genellikle 3000–7000 W/m²·K) tipik borulu ünitelerde mümkün olanın çok ötesine taşır. Bu arada, akışların gerçek bir karşı akım konfigürasyonunda düzenlenmesi, eşanjör boyunca sıcaklık farkını en üst düzeye çıkarır ve verimliliği daha da artırır. Plakalar tek bir blok halinde difüzyonla bağlandığından, termal direnç eklemek için conta sızıntısı veya lehimli bağlantı yoktur; tüm plaka yığını tek bir sürekli metal iletken gibi davranır. Sonuç olarak, sıcak akışkandan gelen termal enerjinin neredeyse tamamı soğuk akışkana aktarılabilir.

Karşılaştırıldığında, geleneksel borulu veya contalı ısı değiştiriciler bu performansa ulaşamaz. Tipik plakalı ısı değiştiriciler, oluklu plakaları sayesinde borulu ısı değiştiricilere göre çok daha yakın sıcaklıklara, genellikle birkaç derecelik farklarla ulaşır. Contalı plakalı ısı değiştiriciler, borulu tasarımlara göre beş kata kadar daha verimli olabilir ve 1°F'ye kadar yakın sıcaklıklara ulaşabilir. PCHE'ler bunu daha da ileri götürür: İnce kanal geometrileri, rutin olarak 5°C'nin altında sıcaklıklara ulaşmalarını sağlar (� civarında verimlilik). Mümkün olan en yüksek verimliliği gerektiren uygulamalar için PCHE'ler bir ölçüt oluşturur.

PCHE'ler Yüksek Verimliliğe Nasıl Ulaşır?

PCHE'lerin bu kadar yüksek bir etkinliğe ulaşmasını sağlayan birkaç temel tasarım faktörü vardır:

·Yoğun Mikro Kanal Ağı: 

Difüzyonla birleştirilmiş her plaka, her iki tarafında aşındırılmış kanallardan oluşan bir labirent içerir. Bu mikro kanallar, birim hacim başına ısı transfer alanını (genellikle metreküp başına yüzlerce metrekare) önemli ölçüde artırır. Daha fazla yüzey alanı, akışkanlar arasında ısı akışı için daha fazla alan anlamına gelir.

· Yüksek Türbülans:

Kanal desenleri genellikle oluklu veya dalgalıdır ve orta akış hızlarında bile kasıtlı olarak türbülansa neden olur. Türbülans, termal sınır tabakalarını inceltir ve konvektif ısı transfer katsayısını yükseltir. Pratikte bu, akışkanın duvarı yavaşça ısıtması gerekmediği anlamına gelir; ısı çok hızlı ve verimli bir şekilde aktarılır.

· Gerçek Karşı Akış Yapılandırması:

Mühendisler, sıcak ve soğuk akışların çoğunlukla ters yönde akmasını sağlamak için kanal geometrisini özel olarak düzenler. Ters akış, eşanjör boyunca sürüş sıcaklığı farkını en üst düzeye çıkarır ve bu da yüksek termal verimliliğin temelini oluşturur.

· Tamamen Metal Çekirdek:

Plakalar difüzyonla birleştirildiğinden, PCHE çekirdeği, iç conta veya conta içermeyen tek bir katı metal bloktur. Bu, birleşim yerlerindeki termal temas direncini ortadan kaldırır ve ısı transferini atlatabilecek herhangi bir sızıntıyı önler. Ayrıca, çekirdeğin aşırı yüksek basınçlara (genellikle 600-1000 bar) ve sıcaklıklara (genellikle >800°C) dayanmasını sağlar.

· Düşük Sıvı Envanteri:

Küçük kanal hacimleri, her bir akışkan tarafının yalnızca az miktarda akışkan tutması anlamına gelir. Düşük stok, termal gecikmeyi azaltır ve daha hızlı tepki ve daha yüksek verimlilik sağlar.

Bu özellikler sayesinde, PCHE'ler genellikle �'ların ortası ile �'ların üstü arasında termal verimliliğe ulaşır. Pratikte, bir PCHE bir sıvıyı 200°C'den 50°C'ye soğutmak üzere tasarlanmışsa, soğuk akım yaklaşık 195-198°C'de çıkabilir; bu da neredeyse tüm ısının geri kazanıldığı anlamına gelir. Bu performans, tipik borulu ünitelerin çok ötesindedir ve çoğu zaman en iyi geleneksel plakalı eşanjörleri bile biraz geride bırakır. Bu fark, her derecelik sıcaklık farkının değerli olduğu çok küçük sıcaklık yaklaşımlarının gerekli olduğu durumlarda (örneğin, LNG ön soğutması veya reaktör ısı geri kazanımı) özellikle önemlidir.

Diğer Isı Eşanjörleriyle Karşılaştırma

Genelleştirilmiş bir performans karşılaştırma tablosunda, tüm yüksek performanslı plakalı tip eşanjörler (contalı, kaynaklı, baskılı devre) termal verimlilik açısından "Mükemmel" olarak işaretlenmiştir. Ancak, optimize edilmiş mikrokanalları sayesinde PCHE'ler en yüksek nominal verimliliğe ulaşır. Maksimum ısı geri kazanımı ve minimum yaklaşma sıcaklığı hedefleniyorsa (özellikle aşırı basınç/sıcaklık koşullarında), bir PCHE genellikle diğer tasarımlardan daha iyi performans gösterir.

Daha detaylı karşılaştırmalar için lütfen özel raporumuza bakınız:

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

Endüstri Uygulamaları ve SSS

Neden bir PCHE seçmelisiniz? PCHE'ler rakipsiz bir kompaktlık ve sağlamlık sunar. Geleneksel eşanjörlerin çalışamadığı aşırı koşullar (~1000 bar'a kadar basınçlar ve ~850°C'ye kadar sıcaklıklar) için özel olarak tasarlanabilir.

Nitekim, PCHE'ler ilk olarak nükleer enerji ve havacılık sektörlerinde bu nedenle benimsenmiştir. Örneğin, bir LNG tesisinde, kriyojenik bölümde doğal gazı minimum sıcaklık kaybıyla soğutmak ve yoğunlaştırmak için bir PCHE kullanılabilir.

Tipik alanlar şunlardır:

· Petrol ve Gaz (Petrokimya, LNG): 

Kompakt LNG sıvılaştırıcılar ve gaz işleme üniteleri, ön soğutma, buharlaştırıcılar ve atık ısı geri kazanımı için PCHE'leri kullanır. Yüksek verimlilik, soğutma yükünü azaltır. Benzer şekilde, akış aşağısı gaz arıtma ve kimyasal prosesler de sıkı sıcaklık kontrolünden faydalanır.Plakalı eşanjörlerGenel olarak yüksek verimlilik, kompakt boyut, korozyon direnci ve bakım kolaylığı nedeniyle petrol ve gaz endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve daha yüksek görev gerektiğinde bir sonraki adımı temsil etmektedir.

· Enerji Üretimi (Nükleer, Süperkritik CO₂):

Gelişmiş reaktörlerde ve süperkritik CO₂ çevrimlerinde, PCHE'ler birincil ısı değiştirici veya geri kazanıcı görevi görür. Sızdırmaz, tamamen metal yapıları agresif soğutuculara uygundur ve verimlilikleri genel çevrim performansını artırır.

· Yenilenebilir Enerji Kaynakları (Hidrojen, Karbon Yakalama):

Sektör kaynaklarının da belirttiği gibi, PCHE'ler hidrojen yakıt ikmal istasyonlarında (hidrojen gazının ön soğutulması için) ve karbon yakalama tesislerinde (yoğun CO₂ veya çözücü akımlarının soğutulması için) değerlidir. Kriyojenik ve yüksek basınçlarla başa çıkabilme yetenekleri bu noktada özellikle faydalıdır.

· Metalurji ve Kimyasallar:

Çelik fabrikaları ve kimya fabrikaları genellikle yüksek sıcaklıkta ısı geri kazanımına (örneğin, atık gazlardan) ihtiyaç duyar. Enerji/petrol ve gaz sektörlerine göre daha az yaygın olsa da, sağlamlıkları sayesinde PCHE'ler bu sektörlerde ısı geri kazanım döngüleri için uygulanabilir.

· Havacılık ve Savunma:

Uzay ve havacılık ile kriyojenik uygulamalar, ağırlık ve güvenilirliğin kritik öneme sahip olduğu uzay araçları ve yüksek irtifa uçaklarında termal kontrol için PCHE'leri kullanır.

Mühendisler, PCHE'lerin verimlilik açısından maliyete değip değmediğini sık sık sorarlar. PCHE'lerin üretimi gerçekten daha pahalıdır (hassas aşındırma ve difüzyon bağlama). Ancak, yatırım getirisi genellikle performanstan gelir: gerekli ısı transfer alanını azaltır, yerden tasarruf sağlar (borulu tiplerden �-90 daha küçük olabilirler) ve pompalama gücünü en aza indirir.

Bir tıkanıklık durumunda, yüksek basınçlı su jetinden daha karmaşık ve maliyetli kimyasal temizleme işlemlerine kadar çeşitli temizleme stratejileri gerekebilir. Bu bakım görevleri, özellikle sıkışık veya erişimi zor kurulumlarda zorlu olabilir ve bu da uygun temizleme portları ve servis erişim noktalarına sahip sistemlerin tasarlanmasını zorunlu kılar. Sağlam bir operasyonel planlamanın parçası olarak, bu temizleme yöntemlerine yönelik hükümler her PCHE sistemine entegre edilmelidir. Ayrıca, ısı eşanjörü ile bağlı boru malzemeleri arasında galvanik korozyonla ilgili sorunlar zaman zaman ortaya çıkmış ve bu da sahada malzeme uyumluluğunu sağlamak için kurulum sırasında yalıtım kitleri veya kaplamalı makara bölümlerinin gerekliliğini vurgulamıştır.

SHPHE Hakkında

Shanghai Heat Transfer Equipment Co., Ltd. plakalı ısı eşanjörleri ve komple ısı transfer sistemlerinin tasarımı, üretimi, montajı ve servisi konusunda uzmanlaşmıştır.

İleri mühendislik ve üretim teknolojisi, kapsamlı ısı eşanjörü uzmanlığı ve zengin servis deneyimleri ile SHPHE, petrol ve gaz, kimya, enerji santrali, biyoenerji, metalurji, denizcilik, HVAC, mekanik üretim, kağıt ve kağıt hamuru, çelik vb. sektörlerdeki dünya çapındaki çeşitli müşterilere kaliteli plakalı ısı eşanjörleri tedarik etmeye kendini adamıştır.

SHPHE, sürekli teknolojik yeniliklerle sektörün ilerlemesini desteklemeye kararlıdır. Yurt içi ve yurt dışındaki lider şirketlerle ortaklık kurarak SHPHE, hem Çin'de hem de uluslararası alanda ısı eşanjörü sektöründe yüksek kaliteli çözümler sunan birinci sınıf bir tedarikçi olmayı hedeflemektedir.

Daha fazla danışmanlık ve tartışmaya ihtiyacınız varsa lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.bize Ulaşın.

E-posta: info@shphe.com

WhatsApp /Cep: 86 15201818405