Plate Heat Exchanger 가 더 효율적인 이유는 무엇입니까?

플레이트 열교환기 Plate Heat Exchanger (PHEs) 는 종종 현대 산업 응용에서 열 전달을위한 가장 효율적인 선택입니다.많은 얇은 골판 금속 판을 쌓아 두면 PHEs 는 단위 부피 당 엄청난 열 전달 표면 - 전형적인 쉘 및 튜브 유닛의 경우 20 - 50 m 2 / m 3 에 비해 종종 100 m - 2002 / m 3 을 달성합니다.각 플레이트의 골형은 적당한 유량에서도 난류를 유발하여 액체 - 액체 서비스를 위해 3, 000 - 7, 000 W / m 2 · K 의 열전달 계수를 생성합니다.

얇은 플레이트는 운반 막대 사이에 끼워서 열 / 차가운 채널을 교대로 형성합니다.

플레이트 앤 프레임 열교환기는 골판판 사이에 유체를 짜서 접촉 면적을 증가시킵니다.하나의 큰 쉘을 가진 부피가 큰 쉘과 튜브 번들에 비해, 플레이트 디자인은 공간의 일부에 동일한 임무를 적합합니다.많은 제조업체는 훨씬 높은 면적 밀도 덕분에 동일한 쉘 및 튜브 유닛에 비해 PHEs 의 발자국이 70 - 90% 작다고보고합니다.이러한 컴팩트성은 또한 종종 초기 비용이 낮아집니다: 업계 가이드는 플레이트 교환기는 일반적으로 비교할 수 있는 튜브 번들보다 소재가 적고 비용이 적다는 점을 지적합니다.

Plate - and - Shell - and - Tube 교환기 비교

열교환기는 여러 형태로 제공되지만, 가장 일반적인 산업용 유형은 쉘 앤 튜브, 플레이트 앤 프레임 및 다양한 핀 파이프 (또는 플레이트 핀) 디자인입니다.

요약하면, 플레이트 열교환기는 쉘 및 튜브 열교환기보다 최대 5 배 더 효율적이며, 에너지 회수, HVAC, 식품 / 제약, 화학 및 유체가 상대적으로 깨끗하고 공간 또는 비용이 우려되는 많은 다른 산업에 이상적입니다.

산업 에너지 감사에서 일반적인 사례 연구에 따르면 쉘 및 튜브 교환기에서 플레이트 교환기로 전환하면 일부 공정에서 열 에너지 소비를 15 - 30% 줄일 수 있습니다.

탁월한 열 효율

우수한 열 효율성컴팩트 플레이트 열교환기기하학과 흐름에서 비롯됩니다.

주요 요인은 다음을 포함합니다.

극한 표면적 밀도:

적층된 판은 원통형 튜브보다 열교환을 위한 훨씬 더 많은 영역을 만듭니다. PHE 표면 면적 밀도는 볼륨 m 3 당 100 - 200 m 2 에 도달 할 수 있으며 쉘 및 튜브 시스템의 경우 20 - 50 m 2 / m 3 에 불과합니다.열교환기를 가로질러 온도 차이가 10 °C 마다 더 많은 면적을 사용할 수 있을 때 더 많은 열 전달이 발생하므로 이러한 큰 면적 증가는 직접 성능을 향상시킵니다.

얇은 판, 짧은 전도 경로:

플레이트는 일반적으로 0. 4 - 1. 0 mm 두께입니다.금속 (스테인레스 스틸, 티타늄, 니켈 합금) 은 열을 빠르게 전달하며, 얇은 것은 전도 거리가 작다는 것을 의미합니다.이것은 전체적으로 높은 열전달 계수를 제공합니다.실용적인 용어로, 플레이트 교환기는 종종 수천 W / m 2 · K 의 U - 값을 볼 수 있으며, 동등한 쉘 사이드 유체 또는 핀 코일의 경우 몇 백에 비해 볼 수 있습니다.

난류 유동 채널:

각 플레이트에는 치브론 또는 헤링볼 골판이 에칭되거나 스탬프되어 있습니다.유체가 얇고 골판 모양의 간격을 통해 흐르면서, 패턴은 약간의 유량에서도 난류를 유발합니다.이것은 경계층을 파괴하고 대류 열전달을 매우 높게 유지합니다.골판 패턴은 부드러운 채널에 비해 열 전달 계수를 두 배 이상 높일 수 있습니다.

효율적인 흐름 경로 :

대부분의 PHEs 는 핫 / 콜드 채널을 교대로 사용하고 종종 역류 (또는 다중 패스 역류) 배열로 유체를 구성합니다.역류는 뜨거운 흐름과 차가운 흐름이 반대 방향으로 이동하여 교환기를 따라 최대 온도 차이를 허용하고 최소 "핀치" (접근) 온도를 허용합니다.이상적인 역류에서 차가운 출구는 이론적으로 뜨거운 입구 온도에 접근하여 구동력을 최대화 할 수 있습니다.일부 설계는 심지어 극한의 역류 구성에서 온도 교차 (가운 출구보다 차가운 출구) 를 달성합니다. 이는 단일 패스 쉘 튜브 장치에서는 사실상 불가능한 것입니다.

엔지니어링 벤치마크는 다중 튜브 번드가 같은 볼륨의 하나의 큰 튜브보다 ~ 12 배 더 효율적이라고 지적합니다; PHEs 는 그 효과를 더 배가합니다.

유동 역학과 압력강하

While While (비전)베개판.열전달을 증진시키고, 압력강하를 증가시키는데, 이는 유체가 빡빡하고 구불구불한 경로를 협상하기 때문입니다.설계자는 효율성과 유압 비용의 균형을 맞추고 있습니다.

최적화된 판 형상:

열교환기 제조업체는 성능을 조정하기 위해 골형 각도, 깊이 및 플레이트 간격을 조정합니다.좁은 채널과 가파른 골형은 난류 (및 열전달) 를 증가시키지만 압력 강하도 증가시킵니다.많은 현대적인 PHE 설계는 판 형상을 최적화하여 수용 가능한 펌핑 전력으로 매우 높은 열 전달을 달성합니다.

Multi - Pass 및 Counter - Flow:

제한된 공간에서 높은 효율성을 유지하기 위해 PHEs 는 종종 멀티 패스 흐름을 사용합니다.유체는 출구하기 전에 여러 개의 플레이트를 지그 자그로 통과하여 작은 패키지에서 긴 유동 경로를 효과적으로 시뮬레이션합니다.역흐름 또는 교차 역흐름 레이아웃은 온도 그라데이션을 더욱 향상시킵니다.

압력강하 관리 (Pressure Drop Management):

제조업체는 압력 강하를 적극적으로 제어합니다.넓은 간격 플레이트 설계점성 또는 입자 흐름의 압력 손실을 줄이기 위해 큰 노즐을 사용합니다.컴팩트한 PHE 에서도 압력 강하는 종종 유사한 쉘 및 튜브 장치와 비교할 수 있지만 열 전달이 훨씬 높으므로 전반적인 에너지 효율 (펌핑 와트 당 열) 은 여전히 플레이트를 선호 할 수 있습니다.

높은 열전달계수와 합리적인 압력강하를 결합하면 PHEs 는 종종 더 작고 에너지 효율적인 시스템 설계를 가능하게 합니다.

컴팩트하고 공간 절약

플레이트 열교환기의 가장 눈에 띄는 장점 중 하나는 컴팩트함입니다.높은 면적 밀도 덕분에 PHEs 는 쉘 및 튜브 장치보다 훨씬 적은 부피와 무게로 동일한 열 임무를 제공합니다.일반적인 데이터 점:

발자국 감소:

업계 소식통은 튜브에 비해 플레이트 유닛의 발자국이 70 - 90% 적다고 언급합니다.이것은 랙 공간과 파이프 런이 프리미엄에 있는 공장에서 중요합니다.

낮은 재질 사용:

컴팩트한 교환기는 강철과 구성 요소를 적게 사용합니다.이것은 종종 비용을 줄입니다.더 적은 볼륨은 또한 가열 또는 냉각을위한 유체 탱크가 더 작아 시스템 제어를 향상시킬 수 있음을 의미합니다.

산업용 열교환기 설계에서 이러한 크기 이점은 과장할 수 없습니다.화학 가공 공장이나 발전소에서는 수십 개의 교환기가 파이프 랙 공간을 공유할 수 있습니다.플레이트를 사용하면 동일한 영역에 있는 교환기의 수를 두 배 또는 세 배로 늘릴 수 있습니다.많은 현대 스키 및 OEM 시스템은 이제 공간 절약 특성을 위해 주로 플레이트 교환기를 지정합니다.

SHPHE 의 전문 플레이트 열교환기 설계

플레이트 열교환기의 핵심 장점은 까다로운 산업 조건에 맞게 설계된 여러 가지 특수 설계의 진화로 더욱 향상됩니다.

Gasketed Plate Heat Exchanger 의 발음을 Gasketed Plate Heat Exchanger [en](GPHE )

이들은 판 열교환기의 가장 일반적인 형태이며, 엘라스토머 가스켓으로 밀봉된 골판을 특징으로 합니다.분리해야 하는 유체와 자주 분해하거나 청소해야 하는 시스템에 적합합니다.

응용 프로그램: HVAC, 지역 난방 / 냉각, 식품 및 음료, 의약품 및 깨끗한 화학 공정.

장점: 간편한 유지 보수, 재구성 가능한 플레이트 팩, 빠른 가스켓 교체.

가스켓 디자인은 검사 및 청소를 용이하게 하여 위생 표준이나 유연한 작동을 요구하는 응용 분야에 적합한 솔루션입니다.

용접판 열교환기 (Welded Plate Heat Exchanger)

더 높은 압력과 공격적인 매체를 처리하기 위해 용접된 판 열교환기는 가스켓 대신 레이저 또는 TIG 용접 이음매를 사용합니다.다음과 같은 하위 유형이 있습니다. There are several subtypes:

-블록형 용접교환기' s ' 에 해당되는 글 1 건

내부 흐름 통로와 외부 프레임이 있는 블록에 용접된 판을 특징으로 합니다.그들은 가스켓 유형에 비해 더 높은 압력과 온도를 견딜 수 있으며, 가스 가공, 정제 및 화학 산업에 종종 배치됩니다.

장점: 가스켓이없는 작동, 컴팩트함, 응력 하에서 높은 무결성.

청소: 일부 모델에는 화학 청소를 위한 개방 가능한 커버 또는 채널이 있습니다.

-Wide - Gap Plate Exchanger 와이드 간격 플레이트 교환기' s ' 에 해당되는 글 1 건

섬유질 또는 미립자 충전 유체를 처리하도록 설계된 이 교환기는 플레이트와 특수하게 형성된 유동 채널 사이에 더 큰 간격을 갖습니다.펄프, 폐수, 또는 표준 플레이트를 막는 슬러리 같은 유체에 적합합니다.

사용 사례 : 설탕 정제, 제지 공장, 산업 폐수 처리.

주요 특징: 흐름 형상은 막힘을 방지하고 더 높은 처리량을 제공합니다.

열교환기 (Heat exchanger)PCHE 에 대한 리뷰 보기)

가장 진보된 유형 중, 인쇄 회로 열교환기는 금속 판에 유동 채널을 화학적으로 에칭한 다음 확산 결합하여 제조됩니다.이들은 매우 높은 압력 (최대 600 bar) 및 매우 높은 온도 (최대 800 ° C) 에서 작동 할 수 있습니다.

어플리케이션: Hydrogen production, LNG, supercritical CO 2 cycles, and compact nuclear reactors (수소 생산, LNG, 초임계 CO 2 사이클, 소형 원자로)

이점: 탁월한 강도, 높은 면적 밀도 및 컴팩트한 디자인

PCHEs 는 컴팩트 열교환기 기술의 최첨단 기술을 나타내며, 극한 듀티 어플리케이션에 플레이트 스타일의 열 효율을 제공합니다.

요약: 왜 플레이트 열교환기가 더 효율적입니까?

플레이트 열교환기는 여러 산업에서 가장 효율적이고 다재다능한 열 솔루션 중 하나로 두드러집니다.우수한 열 전달 성능, 컴팩트한 설계 및 낮은 운영 비용은 효율성과 공간 절약이 중요한 곳에서는 최적의 선택입니다.

지방 에너지 및 HVAC 에서 석유 정제 및 고급 수소 공정에 이르기까지 PHEs 는 더 크고 덜 효율적인 대안을 계속 대체합니다.넓은 간격 플레이트, 용접 블록 및 인쇄 회로 설계와 같은 혁신으로 플레이트 교환기의 응용 범위는 계속 증가하고 있습니다.

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