‌Plakalı Eşanjör Neden Daha Verimlidir?

Plakalı ısı eşanjörleri(PHE'ler), modern endüstriyel uygulamalarda ısı transferi için genellikle en verimli seçimdir. Çok sayıda ince, oluklu metal plakanın üst üste istiflenmesiyle, PHE'ler birim hacim başına muazzam bir ısı transfer yüzeyi elde eder - genellikle 100-200 m²/m³; bu değer, tipik bir borulu ünite için yalnızca 20-50 m²/m³'tür. Her plakadaki oluklar, orta akış hızlarında bile türbülansa neden olarak, sıvıdan sıvıya hizmet için 3.000-7.000 W/m²·K mertebesinde ısı transfer katsayıları sağlar.

Taşıyıcı çubuklar arasına ince levhalar sıkıştırılarak sıcak/soğuk kanallar oluşturulur.

Plakalı ve çerçeveli ısı eşanjörleri, temas alanını artırmak için akışkanı oluklu plakalar arasına sıkıştırır. Tek bir büyük gövdeye sahip hacimli bir borulu ısı eşanjörüne kıyasla, plaka tasarımı aynı görevi çok daha küçük bir alana sığdırır. Birçok üretici, çok daha yüksek alan yoğunluğu sayesinde, eşdeğer borulu ısı eşanjörlerine kıyasla PHE'lerin p-90 daha küçük bir ayak izine sahip olduğunu bildirmektedir. Bu kompaktlık aynı zamanda genellikle daha düşük ön maliyet anlamına gelir: sektör rehberleri, plakalı ısı eşanjörlerinin genellikle daha az malzeme gerektirdiğini ve benzer borulu ısı eşanjörlerine göre daha düşük maliyetli olduğunu belirtmektedir.

Plakalı ve Borulu Eşanjörlerin Karşılaştırılması

Isı değiştiriciler birçok farklı formda olabilir, ancak en yaygın endüstriyel tipler borulu, plakalı ve çerçeveli ve çeşitli kanatlı borulu (veya plakalı-kanatlı) tasarımlardır.

Özetle, plakalı ısı eşanjörleri, borulu ısı eşanjörlerine göre beş kata kadar daha verimlidir ve bu da onları enerji geri kazanımı, HVAC, gıda/ilaç, kimya ve sıvıların nispeten temiz olduğu ve alan veya maliyetin önemli olduğu diğer birçok endüstri için ideal hale getirir.

Endüstriyel enerji denetimlerinde yaygın bir vaka çalışması, borulu eşanjörlerden plakalı eşanjörlere geçişin bazı proseslerde termal enerji tüketimini -30 oranında azaltabileceğini göstermektedir.

Üstün Termal Verimlilik

Olağanüstü termal verimlilikkompakt plakalı ısı eşanjörlerigeometrisinden ve akışından kaynaklanmaktadır.

Temel faktörler şunlardır:

Aşırı Yüzey Alanı Yoğunluğu:

Üst üste yerleştirilmiş plakalar, silindirik borulara kıyasla çok daha fazla ısı değişimi alanı oluşturur. PHE yüzey alanı yoğunluğu, hacim başına 100-200 m²'ye ulaşabilirken, gövde-boru sistemlerinde bu değer yalnızca 20-50 m²/m³'tür. Bir ısı eşanjöründeki her 10 °C'lik sıcaklık farkı, daha fazla alan mevcut olduğunda daha fazla ısı transferi sağlar, bu nedenle bu geniş alan artışı performansı doğrudan artırır.

İnce Levhalar, Kısa İletim Yolları:

Plakalar genellikle 0,4-1,0 mm kalınlığındadır. Metaller (paslanmaz çelik, titanyum, nikel alaşımları) ısıyı hızlı iletir ve incelikleri, iletim mesafesinin kısa olması anlamına gelir. Bu, yüksek genel ısı transfer katsayıları sağlar. Pratikte, plakalı eşanjörler genellikle binlerce W/m²·K U değerlerine ulaşırken, eşdeğer gövde tarafı akışkan veya kanatlı serpantinlerde bu değerler birkaç yüz W/m²·K'dir.

Türbülanslı Akış Kanalları:

Her plakada kazınmış veya damgalanmış şerit veya balıksırtı oluklu desenler bulunur. Sıvı ince, oluklu bir boşluktan akarken, desen düşük akış hızlarında bile türbülansa neden olur. Bu, sınır tabakalarını bozar ve konvektif ısı transferini çok yüksek tutar. Oluklu desenler, düz kanallara kıyasla ısı transfer katsayısını iki katından fazla artırabilir.

Verimli Akış Yolları:

Çoğu PHE, dönüşümlü sıcak/soğuk kanallar kullanır ve akışkanları genellikle karşı akışlı (veya çok geçişli karşı akışlı) düzenlerde yapılandırır. Karşı akış, sıcak ve soğuk akışların zıt yönlerde hareket etmesi anlamına gelir ve bu da eşanjör boyunca maksimum sıcaklık farkına ve minimum "sıkışma" (yaklaşma) sıcaklıklarına olanak tanır. İdeal karşı akışta, soğuk çıkış teorik olarak sıcak giriş sıcaklığına yaklaşarak itici kuvveti en üst düzeye çıkarabilir. Bazı tasarımlar, aşırı karşı akış konfigürasyonlarında bir sıcaklık geçişi (sıcak çıkış, soğuk çıkıştan daha soğuk) bile elde eder; bu, tek geçişli gövde borulu ünitelerde neredeyse imkansızdır.

Bir mühendislik kıyaslaması, çok tüplü bir demetin aynı hacimdeki tek bir büyük tüpten yaklaşık 12 kat daha verimli olduğunu belirtiyor; PHE'ler bu etkiyi daha da artırıyor.

Akış Dinamikleri ve Basınç Düşüşü

Sırasındayastık tabaklarıIsı transferini artırırlar, aynı zamanda akışkanlar dar ve kıvrımlı yollardan geçtiği için basınç düşüşünü de artırırlar. Tasarımcılar verimliliği hidrolik maliyetle dengeler:

Optimize Edilmiş Plaka Geometrisi:

Isı eşanjörü üreticileri, performansı ayarlamak için oluk açısını, derinliğini ve plaka aralığını ayarlar. Daha dar kanallar ve daha dik oluklar türbülansı (ve ısı transferini) artırırken, aynı zamanda basınç düşüşünü de artırır. Birçok modern PHE tasarımı, kabul edilebilir pompalama gücüyle çok yüksek ısı transferi sağlayan ideal bir noktaya ulaşmak için plaka geometrisini optimize eder.

Çoklu Geçiş ve Ters Akış:

Sınırlı alanda yüksek verimliliği korumak için, PHE'ler genellikle çok geçişli akış kullanır. Akışkanlar, çıkmadan önce birkaç plakadan zikzaklar çizerek, küçük bir pakette uzun akış yollarını etkili bir şekilde simüle eder. Karşı akışlı veya çapraz karşı akışlı düzenler, sıcaklık gradyanlarını daha da artırır.

Basınç Düşümü Yönetimi:

Üreticiler basınç düşüşünü aktif olarak kontrol ediyor.Geniş aralıklı plaka tasarımlarıve büyük nozullar, viskoz veya partikül akışlarındaki basınç kaybını azaltır. Kompakt PHE'lerde bile, basınç düşüşü genellikle benzer bir borulu üniteye benzerdir, ancak aktarılan ısı çok daha yüksektir, bu nedenle genel enerji verimliliği (pompalanan watt başına ısı) yine de plakaları tercih edebilir.

Yüksek ısı transfer katsayısı ve makul basınç düşüşünün birleşimi, PHE'lerin genellikle daha küçük, daha enerji verimli sistem tasarımlarına olanak sağladığı anlamına gelir.

Kompaktlık ve Yerden Tasarruf

Plakalı ısı eşanjörlerinin en çarpıcı avantajlarından biri kompakt olmalarıdır. Yüksek alan yoğunlukları sayesinde, plakalı ısı eşanjörleri (PHE), borulu ünitelere kıyasla çok daha düşük hacim ve ağırlıkta aynı ısı yükünü sağlar. Tipik veri noktaları:

Ayak İzi Azaltma:

Sektör kaynakları, plaka ünitelerinin tüplere kıyasla p-90 daha küçük bir ayak izine sahip olduğunu belirtiyor. Bu, raf alanı ve boru hatlarının çok önemli olduğu tesislerde önemlidir.

Alt Malzeme Kullanımı:

Kompakt bir eşanjör daha az çelik ve daha az bileşen kullanır. Bu genellikle maliyeti düşürür. Daha az hacim, ısıtma veya soğutma için daha küçük sıvı tankları anlamına gelir ve bu da sistem kontrolünü iyileştirir.

Endüstriyel ısı eşanjörü tasarımında bu boyut avantajı göz ardı edilemez. Bir kimyasal işleme tesisinde veya enerji santralinde, düzinelerce eşanjör boru rafı alanını paylaşabilir. Plaka kullanımı, aynı alandaki eşanjör sayısını iki veya üç katına çıkarabilir. Birçok modern kızak ve OEM sistemi artık plakalı eşanjörleri öncelikli olarak yerden tasarruf sağlayan özellikleri nedeniyle tercih ediyor.

SHPHE'nin Özel Plakalı Isı Eşanjörü Tasarımları

Plakalı ısı eşanjörlerinin temel avantajları, zorlu endüstriyel koşullara göre tasarlanmış çeşitli özel tasarımların geliştirilmesiyle daha da geliştirilmiştir.

Contalı Plakalı Isı Eşanjörleri(GPHE)

Bunlar, elastomerik contalarla kapatılmış oluklu plakalardan oluşan en yaygın plakalı ısı eşanjörleridir. Ayrı tutulması gereken akışkanlar ve sık sık sökülmesi veya temizlenmesi gereken sistemler için idealdirler.

Uygulamalar: HVAC, bölgesel ısıtma/soğutma, gıda ve içecek, ilaçlar ve temiz kimyasal prosesler.

Güçlü yönleri: Kolay bakım, yeniden yapılandırılabilir plaka paketleri, hızlı conta değişimi.

Contanın tasarımı kolay muayene ve temizlik imkânı sağladığından hijyenik standartlar veya esnek çalışma gerektiren uygulamalar için tercih edilen bir çözümdür.

Kaynaklı Plakalı Isı Eşanjörleri

Daha yüksek basınçlara ve agresif ortamlara dayanmak için kaynaklı plakalı ısı eşanjörlerinde conta yerine lazer veya TIG kaynaklı dikişler kullanılır. Birkaç alt tip mevcuttur:

-Blok Tipi Kaynaklı EşanjörS

Bu özellikteki plakalar, iç akış kanalları ve dış çerçeveleri olan bir bloğa kaynaklanmıştır. Contalı tiplere kıyasla daha yüksek basınç ve sıcaklıklara dayanıklıdırlar ve genellikle gaz işleme, rafineri ve kimya endüstrilerinde kullanılırlar.

Avantajları: Conta gerektirmeyen çalışma, kompaktlık, stres altında yüksek bütünlük.

Temizlik: Bazı modellerde kimyasal temizlik için açılabilir kapaklar veya kanallar bulunur.

-Geniş Aralıklı Plakalı EşanjörS

Lifli veya partikül yüklü sıvıları işlemek üzere tasarlanan bu eşanjörler, plakalar arasında daha fazla boşluk ve özel olarak şekillendirilmiş akış kanallarına sahiptir. Standart plakaları tıkayabilecek hamur, atık su veya bulamaç benzeri sıvılar için idealdir.

Kullanım Alanları: Şeker rafinasyonu, kağıt fabrikaları, endüstriyel atık su arıtımı.

Temel Özellik: Akış geometrisi tıkanıklığı önler ve daha yüksek verim sağlar.

Baskılı Devre Isı Eşanjörleri (PCHE)

En gelişmiş tiplerden biri olan baskılı devre ısı eşanjörleri, metal plakalara kimyasal olarak aşındırma uygulanarak ve ardından difüzyonla birbirine bağlanarak üretilir. Çok yüksek basınçlarda (600 bara kadar) ve çok yüksek sıcaklıklarda (800 °C'ye kadar) çalışabilirler.

Uygulamalar:Hidrojen üretimi, LNG, süperkritik CO₂ çevrimleri ve kompakt nükleer reaktörler.

Avantajları:Olağanüstü dayanıklılık, çok yüksek alan yoğunluğu ve kompakt tasarım.

PCHE'ler, kompakt ısı eşanjörü teknolojisinin en ileri noktasını temsil ederek, aşırı zorlu uygulamalara plaka tipi termal verimlilik getiriyor.

Özet: Plakalı ısı eşanjörü neden daha verimlidir?

Plakalı ısı eşanjörleri, birçok sektörde en verimli ve çok yönlü termal çözümlerden biri olarak öne çıkmaktadır. Üstün ısı transfer performansları, kompakt tasarımları ve düşük işletme maliyetleri, verimliliğin ve yerden tasarrufun önemli olduğu her yerde onları ideal bir seçim haline getirmektedir.

Bölgesel enerji ve HVAC'den petrol rafinasyonuna ve gelişmiş hidrojen proseslerine kadar, PHE'ler daha hacimli ve daha az verimli alternatiflerin yerini almaya devam ediyor. Geniş aralıklı plakalar, kaynaklı bloklar ve baskılı devre tasarımları gibi yeniliklerle, plakalı eşanjörlerin uygulama yelpazesi büyümeye devam ediyor.

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

E-posta:info@shphe.com

WhatsApp / Cep: 86 15201818405