용접형 대 가스켓형 대 인쇄 회로판 열교환기 - 전체 비교

열교환기 Heat exchanger 혼합하지 않고 유체 간에 열을 전달합니다.컴팩트하고 고효율 설계 중 하나는 금속 판을 사용하여 열을 전달하는 판 열교환기입니다.세 가지 주요 플레이트 설계 - 패스케인 플레이트, 용접 플레이트 및 인쇄 회로 (PCHE) - 각각은 스택 플레이트를 사용하지만 구조는 다릅니다.이 문서에서는 그들의 구조, 성능, 유지 보수, 비용 및 업계에서 사용되는 것을 비교합니다.또한 석유화학, HVAC, 발전 등과 같은 분야에 어떻게 각 분야가 적합하는지 지적할 것입니다.

용접판 열교환기 (Welded Plate Heat Exchanger)

용접판 열교환기는 또한 골판판의 스택을 사용하지만, 판은 영구적으로 용접되거나 가장자리에서 용접되어 가스켓을 제거합니다.

SHPHE 의 HT - Bloc 또는 TP 시리즈 용접 패스는 이러한 예제입니다: 볼트 커버가 장착된 견고한 프레임에 삽입되는 용접 플레이트 팩.그 결과, 플레이트의 높은 열 전달을 유지하면서 압력과 온도 공차가 훨씬 높습니다.

구조 :

용접판 교환기는 본질적으로 내부 채널이 있는 금속판의 솔리드 블록입니다.예를 들어, SHPHE 의 HT - Block 용접판은 판교환기의 높은 열전달 효율과 쉘과 튜브의 높은 압력 및 온도 내성을 결합합니다.

성능 :

용접된 판 유닛은 가스킷이 접힌 판과 전체 쉘 교환기 사이의 간격을 연결합니다.

SHPHE 의 TP 모델은 최대 ~ 60 bar 및 900 ° C 까지 견딜 수 있습니다 (그리고 HT - Block 유형은 최대 40 bar, - 40 ° C 에서 400 ° C 까지).그들의 열 성능은 여전히 매우 높습니다 - 플레이트 형상은 우수한 열 전달을 유도합니다.이러한 유닛은 내부 유동 경로를 최적화 할 수 있기 때문에 가스켓 플레이트와 마찬가지로 매우 가까운 온도 접근을 달성합니다.

유지 관리:

여기에 중요한 차이점이 있습니다 : 용접 유닛에는 교체 가능한 gasket 이 없으므로 누출이 거의 없지만 쉽게 분해 할 수 없습니다.설계가 허용하는 경우 사용자는 덮개를 풀어 교환기를 열 수 있습니다 - 플레이트 팩이 청소를 위해 들어갑니다.

비용 :

용접판 열교환기는 가스켓이 있는 모델보다 비싸다.용접이나 용접 공정을 비롯하여 무거운 재료가 필요하면 제조 비용이 증가합니다.그러나, 그들은 이국적인 가공을 필요로 하지 않기 때문에 일반적으로 PCHEs 보다 저렴합니다.

산업:

SHPHE 는 정유 및 LNG 서비스에서 용접 유닛을 강조합니다.그들은 또한 발전 (폐 열 회수, 터빈 윤활유 냉각기) 및 견고성과 누출 방지 가 결정적인 해양 또는 해양 시스템에서 나타납니다.효율적인 열 전달이 필요하지만 가혹한 유체 또는 고압 조건을 가진 모든 플랜트는 종종 용접 판을 선택합니다.

Gasketed Plate Heat Exchanger 의 발음을 Gasketed Plate Heat Exchanger [en]

Gasketed Plate Heat Exchanger (가스킷판 열교환기) 많은 얇은 골형 금속 판이 프레임에 함께 고정되어 있으며, 고무 또는 탄성체 가스킷이 유동 채널을 밀봉합니다.뜨거운 유체와 차가운 유체는 교차 채널 (일반적으로 역전류) 에서 흐르며, 판을 통해 열을 전달합니다. SHPHE 의 설명서에서 강조된 이러한 모듈식 디자인은 매우 컴팩트하게 만듭니다 (종종 쉘 - 튜브 장치보다 70 - 90% 작습니다).

이들은 HVAC, 냉장, 식품 및 음료, 화학 가공 및 가벼운 석유화학 응용 분야에서 인기가 있으며, 청소와 위생의 용이성이 중요합니다.

성능 :

그들은 높은 난방 / 냉각 부하를 처리 할 수 있지만 용접 또는 PCHE 유형에 비해 상대적으로 온화한 압력 및 온도를 처리 할 수 있습니다.주요 장점은 매우 높은 표면적 대 볼륨 비율 (판은 100 - 200 m 2 / m 3 에 도달 할 수 있음) 이므로 교환기는 작은 발자국 공간에 적합합니다.

유지 관리:

이 교환기는 패스킷과 볼트가 연결되어 있기 때문에 쉽게 분해될 수 있습니다.사용자는 플레이트를 미끄러뜨리거나 제거하여 청소할 수 있으며 (또는 CIP - clean - in - place 사용) 필요한 경우 마모된 gasket 을 교체할 수 있습니다.이렇게 하면 쉽게 분해되어 간단한 청소 및 유지보수를 용이하게 합니다.

그 절충은 가스킷이 마모된 품목이라는 것입니다. 시간이 지나면 검사하거나 교체해야 하며, 씰이 좋지 않으면 누출이 발생할 수 있습니다.

비용 :

일반적으로 세 가지 중 가장 저렴한 유닛은 가스켓이 있습니다.그들은 표준 스테인레스 스틸 플레이트와 고무 가스킷을 사용하며, 간단한 볼트 프레임이 있습니다.

예산이 제한되어 있거나 분해가 필요한 응용 프로그램 (예: 양조장, HVAC) 에서는 가스켓이있는 교환기가 일반적입니다.그들의 낮은 가격은 낮은 압력 등급을 가지고 있기 때문에 매우 고압 또는 고온 의무 (예: 화학 반응기, 증기) 의 경우 다른 디자인이 대신 선택됩니다.

산업:

전형적인 용도는 건물, 식품 시설 및 가공 공장에서 난방 / 냉각수, 오일, 냉각제 및 가벼운 화학 물질을 포함합니다.

인쇄회로 열교환기 (PCHE)

세 사람 중 가장 새로운,인쇄 회로 열교환기 Heat Exchanger 매우 얇은 스테인레스 또는 니켈 합금 판으로 만들어졌으며, 각각은 미세 흐름 채널 (PCB 패턴과 같은) 을 화학적으로 에칭 한 다음 확산 결합하여 하나의 단단한 블록으로 만듭니다.내부에는 가스킷이나 조인트가 없어서, 단조형입니다. Microchannels 의 핵심20 세기 후반에 개발된 이 혁신은 컴팩트성과 극한의 조건을 필요로 하는 산업에 의해 주도되었다.

구조 :

PCHE 에서, 플레이트는 복잡한 마이크로 채널 패턴을 만들기 위해 에칭을 거칩니다.에칭된 플레이트를 쌓은 후, 그들은 고온과 압력에서 확산 결합되어 미세 통로를 가진 고체 금속 블록을 형성합니다.

그 결과는 매우 컴팩트합니다: 테스트에 따르면 PCHEs 는 기존의 쉘 앤 튜브 장치보다 4 ~ 6 배 더 작고 가볍습니다.전형적인 채널 간격은 0. 4 - 4 mm 의 순서입니다.

성능 :

PCHEs 는 극단적인 성능을 가지고 있습니다.그들은 매우 높은 압력과 온도를 처리합니다 - SHPHE 는 최대 1, 000 bar 및 850 - 900 ° C 를 기록합니다 - 가스켓 또는 용접 플레이트가 견딜 수있는 것을 훨씬 초과합니다.

작은 채널과 골형이 강한 난류를 강요하기 때문에 열 전달 효율도 우수합니다 (98% 효율).

예를 들어, PCHEs 는 LNG 플랜트, 원자력 원자로 및 압력과 효율성 요구 사항이 극한의 초임계 CO 2 시스템에 사용됩니다.

유지 관리:

확산 결합으로, PCHEs 는 내부에 움직이는 부품, gasket, 또는 씰이 없습니다.

그러나 이것은 또한 내부를 열거나 서비스할 수 없다는 것을 의미합니다.미세 채널이 더러워지면 청소가 매우 어렵거나 불가능합니다; 따라서 PCHEs 는 매우 깨끗한 유체로 제한됩니다. PCHEs 를 사용하는 시스템은 미세 필터를 포함하거나 초순수 매체로 작동합니다.일상적인 유지보수에는 교환기 자체를 청소하기보다는 용접 접합을 검사하고 흡입물 여과를 보장하는 것만 포함되는 경향이 있습니다.

비용 :

PCHEs 는 가장 저렴한 옵션입니다.복잡한 광화학적 에칭 및 확산 결합 공정은 비용이 많이 들며 재료는 일반적으로 모든 스테인레스 또는 이국적 합금 (탄소 강 부품 없음) 입니다.

장점으로, 그들의 컴팩트성은 다른 영역에서 비용을 절감 할 수 있습니다: 더 작은 기초, 가벼운 지지, 및 낮은 유체 재고 (안전 완화 요구 사항을 줄일 수 있습니다).그러나 단위 가격만으로도 인쇄 회로 장치가 구입하기에 가장 비싸다.

산업:

PCHEs 는 다른 어떤 것도 할 수 없는 곳에서 나타납니다.초기 채택자는 원자력 및 항공 우주 (우주선 및 항공기 열교환기) 였으며, 오늘날 원자력, LNG, 탄화수소 처리 및 재생 에너지 시스템에서 일반적이며 실제로 효율성과 크기가 가장 중요한 차세대 에너지 프로젝트 (예: 소형 모듈 원자로, 집중 태양광) 에서 사용이 증가하고 있습니다.

비교하는 방법

관련 질문들

Q: Gasketed 와 용접된 판 교환기의 주요 차이점은 무엇입니까?

열쇠는 밀봉이다.개스킷이 장착된 교환기에는 교체 가능한 고무 개스킷과 볼트 고정 프레임이 있어, 청소 또는 플레이트 교체용으로 분리할 수 있습니다.용접된 판 교환기는 판을 융합시켜 (가스킷 없음) 더 높은 압력 / 온도 능력을 제공하지만 서비스하기가 더 어렵습니다.간단히 말해서, 가스켓이 붙은 플레이트는 더 서비스 가능하며, 용접된 플레이트는 더 가혹한 조건을 처리합니다.

Q: 왜 판이나 쉘 대신 인쇄 회로 열교환기를 사용합니까?

PCHE 에 대한 리뷰 보기S 는 극단적 인 요구 사항에 따라 선택되었습니다.그들은 거대한 열 전달 영역을 작은 부피에 포장하고 최대 1, 000 bar 의 압력 및 ~ 850 ° C 의 온도에서 작동 할 수 있습니다.공간이 제한되어 있고 초임계 유체 (LNG 또는 CO 2 와 같은) 를 포함하는 응용 프로그램이라면, PCHE 는 기존 유닛으로 달성할 수 없는 효율성을 달성할 수 있습니다.

Q: 어떤 유형의 교환기가 가장 효율적이습니까?

이 세 가지 유형은 모두 높은 열 효율을 가지고 있습니다. PCHEs 는 최적화된 마이크로채널 때문에 종종 가장 높은 명목 효율 (≈ 98% 효율) 을 달성합니다.

Q: 유지보수 요구 사항은 어떻게 비교됩니까?

패스킷이있는 플레이트 교환기는 청소가 가장 쉽습니다: 분해하고 부품을 플러시하거나 교체할 수 있습니다.

인쇄 회로 교환기는 본질적으로 내부적으로 유지 관리가 필요하지만 (가스킷이나 조인트 없음) 막힘을 방지하기 위해 깨끗한 유체가 필요하며 일반적으로 입구 필터가 필요합니다.

요약하면, 이 세 가지 유형 중 선택은 궁극적으로 특정 작동 조건 (온도, 압력, 유체 특성), 유지 보수 요구 사항 및 전체 프로젝트 예산에 대한 신중한 분석에 달려 있습니다.

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