인쇄 회로 열교환기의 효율성

인쇄 회로 열교환기는 초소형이며,확산 접합 판 열교환기 극한의 조건에 맞게 설계되었습니다.그들은 매우 높은 열전달 계수와 거의 역류 작동을 가능하게하는 모노리석 블록에 쌓여있는 에칭 된 마이크로 채널 플레이트를 사용합니다.이러한 설계 기능은 이상적인 조건에서 95 - 98% 의 뛰어난 열 효율을 자랑합니다.이것은 A 를 의미합니다.높은 압력 PHE 뜨거운 스트림과 차가운 스트림 사이에 사용 가능한 열의 거의 모든 것을 전달할 수 있으며, 매우 작은 "접근" 온도 차이만 남깁니다.

인쇄 회로 열교환기 (PCHE)에칭된 마이크로 채널이 있는 얇은 금속 플레이트 ("판 팩 ") 는 핫 사이드 쉘과 콜드 사이드 쉘 사이의 단단한 블록으로 확산 결합됩니다.

PCHEs 의 높은 효율은 매우 큰 표면 - 면적 - 볼륨 비율과 설계된 유동 경로에서 비롯됩니다.각 플레이트에는 복잡하고 구불구불한 미세 채널 (종종 폭이 수백 미크론 미터) 이 포함되어 있으며, 이는 유체를 길고 난류의 경로로 밀어냅니다.이러한 난류는 일반적인 쉘 및 튜브 유닛에서 가능한 것을 훨씬 뛰어넘는 대류 열 전달 계수 (종종 3000 - 7000 W / m 2 · K) 를 증가시킵니다.한편, 진정한 역전류 구성으로 흐름을 배열하면 교환기를 따라 온도 차이가 극대화되고 효율성을 더욱 향상시킵니다.플레이트가 하나의 블록으로 확산 결합되기 때문에, 열 저항을 추가하는 가스켓 누출이나 용접 조인트가 없습니다 - 전체 플레이트 스택은 하나의 연속 금속 도체로 작동합니다.결과적으로, 뜨거운 유체로부터의 거의 모든 열 에너지가 차가운 유체로 전달될 수 있습니다.

대조적으로, 기존의 쉘 및 튜브 또는 가스켓 교환기는 이러한 성능을 충족시킬 수 없습니다.전형적인 판 및 프레임 열교환기는 이미 골판판으로 인해 쉘 및 튜브 단계보다 훨씬 더 가까운 온도 접근을 달성하며, 종종 몇 도 이내에 있습니다.가스켓이 붙은 플레이트 교환기는 쉘 및 튜브 설계보다 최대 5 배 더 효율적이며 접근 온도는 1 ° F 에 가깝습니다. PCHEs 는 이것을 더욱 발전시킵니다: 그들의 미세 채널 형상은 5 ° C 이하의 온도 접근을 일상적으로 제공합니다 (98% 의 효율성).가능한 가장 높은 효율성을 요구하는 애플리케이션을 위해 PCHEs 는 벤치마킹을 설정합니다.

PCHEs 가 높은 효율성을 달성하는 방법

PCHEs 가 이러한 높은 효율성을 달성할 수 있도록 하는 몇 가지 주요 설계 요소가 있습니다.

· 밀도가 높은 마이크로 채널 네트워크 (Densed Microchannel Network)

각 확산 접합 플레이트는 양쪽에 에칭된 채널의 미로를 포함합니다.이러한 마이크로 채널은 단위 볼륨 당 열 전달 영역을 극적으로 증가시킵니다 (종종 입방 미터 당 수백 평방 미터).더 많은 표면적은 열이 유체 사이에 흐르는 더 많은 공간을 의미합니다.

· 높은 난류성 (High Turbulence):

채널 패턴은 일반적으로 파형 또는 파형이며, 의도적으로 적당한 유량에서도 난류를 유발합니다.난류는 열 경계층을 얇게 하여 대류 열전달 계수를 증가시킵니다.실용적으로, 이것은 유체가 벽을 천천히 가열 할 필요가 없다는 것을 의미합니다 - 열은 매우 빠르고 효율적으로 교환됩니다.

· True Counterflow 구성:

엔지니어는 채널 형상을 사용자 정의하여 뜨거운 흐름과 차가운 흐름이 대부분 역전류가되도록 배열합니다.역류는 교환기를 따라 운전 온도 차이를 극대화하며, 이는 높은 열 효율성을 위한 근본적인 기초입니다.

모든 금속 코어:

플레이트가 확산 결합되어 있기 때문에 PCHE 코어는 내부 씰이나 가스켓이 없는 단일 솔리드 금속 블록입니다.이렇게 하면 접합의 열접촉 저항이 제거되고 열전달을 우회하는 누출이 방지됩니다.또한 코어는 매우 높은 압력 (종종 600 - 1000 bar) 과 온도 (종종 > 800 ° C) 를 견딜 수 있습니다.

· Low Fluid Inventory :

작은 채널 볼륨은 각 유체 측면이 소량의 유체만 보유한다는 것을 의미합니다.재고가 적으면 열 지연을 줄이고 응답 속도와 효율성을 높일 수 있습니다.

이러한 기능 덕분에 PCHEs 는 일반적으로 90 s 중반에서 90 s 상위 백분위치에서 열 효율성을 달성합니다.실용적으로, 200 ° C 에서 50 ° C 까지의 유체를 냉각하도록 PCHE 를 지정하면, 냉류는 거의 195 - 198 ° C 에서 떠날 수 있으며, 이는 거의 모든 열이 회수되었음을 의미합니다.이 성능은 전형적인 쉘 앤 튜브 유닛을 훨씬 능가하며, 종종 최고의 기존 플레이트 교환기조차도 약간 능가합니다.이 차이는 매우 작은 온도 접근법이 필요한 경우에 가장 중요합니다 - 예를 들어, LNG 예냉 또는 원자로 열 회수 - 모든 온도 차이가 가치가 있습니다.

다른 열교환기와의 비교

일반 성능 비교 표에서는 모든 고성능 플레이트 교환기 (가스킷, 용접, 인쇄 회로) 가 열 효율에 대해 "우수" 로 표시됩니다.그러나 PCHEs 는 최적화된 마이크로채널로 인해 가장 높은 공칭 효율을 달성합니다.최대 열 회수 및 최소 접근 온도가 목표라면 (특히 극한의 압력 / 온도 조건에서) PCHE 는 일반적으로 다른 설계보다 우수합니다.

더 자세한 비교를 위해, 우리의 특별 보고서를 참조하십시오:

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

업계 응용 프로그램 및 FAQ

왜 PCHE 를 선택하는가? PCHEs 는 타의 추종을 불허하는 컴팩트성과 견고성을 제공합니다.이들은 ~ 1000 bar 의 압력 및 ~ 850 ° C 의 온도 등 기존의 교환기가 작동할 수 없는 극한 조건에 대해 지정할 수 있습니다.

실제로, PCHEs 는 이러한 이유로 원자력 및 항공 우주 부문에서 처음 채택되었습니다.예를 들어, LNG 플랜트에서, PCHE 는 최소 온도 손실로 천연 가스를 냉각하고 응축하기 위해 저온 섹션에서 사용될 수 있습니다.

일반적인 필드로는 다음이 있습니다.

· 석유 및 가스 (석유화학, LNG):

소형 LNG 액화기 및 가스 처리 유닛은 PCHEs 를 전냉각, 증발기 및 폐열 회수용으로 사용합니다.효율이 높으므로 냉동 작업이 낮아집니다.마찬가지로, 하류 가스 처리 및 화학 공정은 엄격한 온도 제어를 통해 혜택을 누릴 수 있습니다.플레이트 교환기 (plate exchange)일반적으로, 그들의 높은 효율성, 컴팩트한 크기, 내식성 및 유지 보수 용이성 때문에 석유 및 가스 산업에 이미 널리 사용되고, PCHEs 는 더 높은 의무가 필요할 때 다음 단계를 나타냅니다.

· 발전 (핵, 초임계 CO 2) :

첨단 반응기 및 초임계 CO 2 사이클에서 PCHEs 는 1 차 열교환기 또는 회수기 역할을합니다.누출 방지 전금속 구조는 공격적인 냉각제에 적합하며 효율은 전반적인 사이클 성능을 향상시킵니다.

· 재생 에너지 (수소, 탄소 포획):

업계 출처에 의해 언급 된 바와 같이, PCHEs 는 수소 주유 스테이션 (수소 가스를 예냉하기 위해) 및 탄소 포집 플랜트 (밀도 CO 2 또는 용매 스트림을 냉각하기 위해) 에서 가치가 있습니다.저온 및 고압을 처리하는 그들의 능력은 특히 여기에서 유용합니다.

금속 및 화학물질: Metallurgy and Chemicals

철강 공장 및 화학 공장은 종종 고온 열 회수 (예를 들어, 오프 가스에서) 를 필요로합니다.전력 / O & G 보다 덜 일반적이지만, PCHEs 는 그들의 견고성 때문에 열 회수 루프를 위해 이러한 부문에서 적용 될 수 있습니다.

항공우주 및 방위 (Aerospace and Defense):

특수 항공 우주 및 냉동 응용 분야에서는 무게와 신뢰성이 중요한 우주 차량 및 고고도 항공기의 열 제어에 PCHEs 를 사용합니다.

엔지니어들은 종종 PCHEs 가 효율성을 위해 비용을 지불할 가치가 있는지 묻습니다. PCHEs 는 실제로 제조하는 데 더 비싸다 (정밀 에칭 및 확산 접합).그러나 투자 수익률은 종종 성능에서 비롯됩니다 : 필요한 열 전달 면적을 줄이고 바닥 공간을 절약하고 (쉘 및 튜브보다 80 - 90% 작을 수 있음) 펌핑 전력을 최소화합니다.

막힘의 경우, 고압 물 분사에서부터 더 복잡하고 비용이 많이 드는 화학 청소 공정에 이르기까지 여러 가지 청소 전략이 필요할 수 있습니다.이러한 유지 관리 작업은 꽉 닫혀 있거나 접근이 불가능한 설정에서 특히 어려워지기 때문에 적절한 청소 포트와 서비스 액세스 포인트를 갖춘 시스템을 설계하는 것이 필수적입니다.건전한 운영 계획의 일환으로, 이러한 청소 방법에 대한 규정은 모든 PCHE 시스템에 통합되어야합니다.또한, 열교환기와 연결된 파이프 재료 사이의 galvanic 부식과 관련된 문제가 때때로 발생하여 설치 중에 재료의 호환성을 보장하기 위해 절연 키트 또는 코팅된 스풀 섹션의 필요성을 강조합니다.

SHPHE 에 관하여

Shanghai Heat Transfer Equipment Co., Ltd. 는 플레이트 열교환기 및 완전한 열전달 시스템의 설계, 제조, 설치 및 서비스를 전문으로합니다.

첨단 엔지니어링 및 제조 기술, 포괄적 인 열교환기 전문 지식 및 풍부한 서비스 경험으로, SHPHE 는 석유 및 가스, 화학, 발전소, 바이오 에너지, 금속, 해양, HVAC, 기계 제조, 종이 및 펄프, 철강 등에서 전 세계 다양한 고객에게 품질의 플레이트 열교환기를 공급하는 데 전념합니다.

SHPHE 는 지속적인 기술 혁신을 통해 업계의 발전을 추진하기 위해 최선을 다하고 있습니다.국내외의 선도적 인 회사와 파트너십을 통해 SHPHE 는 중국 및 국제적으로 열교환 산업에서 고품질 솔루션의 최고 수준의 공급자가되는 것을 목표로합니다.

추가 상담 및 토론이 필요한 경우, 문의하십시오. 연락주세요.

이메일: info@shphe.com

WhatsApp / Cell: 86 15 2018 18405