인쇄 회로 열교환기 (PCHE) 의 작동원리

인쇄 회로 열교환기 Heat Exchanger (PCHEs) 는 극한 조건을 위해 설계된 초소형 확산 접합 플레이트 열교환기입니다.기존의 쉘 및 튜브 유닛과는 달리, PCHE 는 얇은 금속 판에 복잡한 마이크로 채널 패턴을 화학적으로 에칭한 다음 단단한 단석 블록으로 쌓아 확산 결합하여 구축됩니다.

원제 : Printed Circuit Heat Exchangers (PCHE 에 대한 리뷰 보기):

PCHE 는 확산 용접 금속 판을 통해 뜨거운 스트림에서 차가운 스트림으로 열 에너지를 전송합니다.각 플레이트에는 양면에 에칭된 채널이 있으며, 액체는 플레이트의 반대쪽에있는 이러한 채널을 통과합니다.뜨거운 유체가 채널을 통해 흐를 때, 열은 플레이트 벽을 통해 인접한 차가운 유체 채널로 전달되어 유체 온도를 상승 (또는 낮추는) 합니다.엔지니어는 일반적으로 유동 경로를 배치하여 한 유체가 다른 유체에 역류로 흐르도록하여 유동을 따라 온도 그라데이션을 극대화하고 효율성을 향상시킵니다.중요한 것은, 에칭 된 채널은 종종 적당한 유량에서도 난류를 유발하는 작은 골형 또는 구부러진을 포함하며, 대류 열 전달 계수 (종종 3, 000 - 7, 000 W / m 2 · K) 를 극적으로 증가시킵니다.

예를 들어, 전형적인 PCHE 채널 패턴은 뜨거운 (빨간색) 및 차가운 (파란색) 유체를 각 플레이트의 감곡된 마이크로 채널 경로를 통해 강제합니다.이 복잡한 화학적으로 에칭된 형상은 흐름을 혼합하고 교환기 전체에서 높은 온도 차이를 유지합니다.

플레이트 채널은 각 응용 프로그램에 맞게 맞춤형 (2 D 또는 3 D 패턴) 설계할 수 있으므로 엔지니어는 공정 요구 사항에 따라 열 길이 및 압력 강하를 최적화할 수 있습니다.사실, PCHE 의 작동 원리는 작은 에칭 채널을 통해 유체 사이의 표면 접촉을 극대화하고 얇은 판을 통해 고체 전도도를 통해 작업을 완료하도록하는 것입니다.

PCHE 의 건설 및 설계

PCHE 열교환기 (Heat exchanger)가혹한 조건을 견딜 수 있도록 얇은 금속 판 (일반적으로 스테인레스 스틸 또는 고니켈 합금) 으로 구성됩니다.각 플레이트는 미세 채널을 만들기 위해 정밀한 광화학 에칭을 거칩니다.일단 에칭되면, 플레이트는 열 / 차가운 구성으로 교대하여 적층되고 고압, 고온 확산 - 접합 용광로에 배치됩니다.이러한 조건 (일반적으로 금속의 융점의 70 - 95%) 에서, 금속 표면은 원자 수준에서 함께 용접되어 단단한 용접이없는 블록을 만듭니다.아래 그림은 조립 후 내부 PCHE 구조의 구조도를 보여 줍니다.

플레이트 팩 (안쪽의 점 블록) 은 핫 사이드 쉘과 콜드 사이드 쉘 사이에 샌드위치되어 있는 PCHE 의 핵심을 형성합니다.유입 및 출구 manifold 는 각각의 채널 회로로 유체를 공급하기 위해 이 블록에 용접됩니다.전체 코어가 확산 결합되어 있기 때문에 활성 통로에는 가스켓이나 용접 접합이 없습니다.이 모든 용접 구조는 PCHE 의 뛰어난 압력 내성을 설명합니다.확산 결합 PCHE 코어는 1, 000 bar 를 초과하는 압력과 광범위한 온도 변동을 일상적으로 견뎌냅니다.

각 플레이트에서 에칭 패턴을 조정함으로써 제조업체는 비대칭 유동 배열, 다중 패스 사이클 또는 심지어 2 상 유동 단면을 만들 수 있습니다.예를 들어, 하나의 플레이트는 뜨거운 가스를 지그자그 경로를 통해 라우팅 할 수 있으며, 매칭 플레이트는 프로세스 요구에 따라 액체가 곧장 흐르게 할 수 있습니다.이러한 유연성을 통해 설계자는 열교환과 압력강하에 대해 미세 조정할 수 있습니다.

성능 요점

PCHEs 는 디자인으로 인해 몇 가지 주요 이점을 제공합니다.

· 뛰어난 열 효율성:

밀도가 높은 마이크로 채널 네트워크는 PCHEs 가 95 - 98% 의 효율성을 달성 할 수있게합니다.거의 모든 열은 유체 사이에 전달되며, 전형적인 쉘과 튜브 유닛을 훨씬 능가합니다.이 높은 효율은 에너지 손실을 줄이는 매우 낮은 온도 접근을 의미합니다.

· Ultra - Compact Size:

각 플레이트에 많은 작은 채널을 에칭함으로써, PCHEs 는 거대한 열 전달 표면적을 작은 볼륨으로 포장합니다.사실, PCHEs 는 비교할 수 있는 쉘 앤 튜브 교환기보다 80 - 90% 적은 공간을 차지할 수 있습니다.이 "열전달 영역으로 포장 된 견고한 코어" 는 공간과 무게가 프리미엄에있는 곳에서 이상적입니다.

· 극한 압력 / 온도 기능:

확산 결합 코어에는 유동 가스켓이나 조인트가 없으므로 가혹한 조건에서도 견딜 수 있습니다. PCHEs 는 일상적으로 저온 유체 (최하 -196 °C) 및 초임계 유동 (최하 850 °C) 을 처리합니다. 1, 000 bar 를 초과하는 압력을 달성할 수 있으므로 PCHEs 는 수소 연료 시스템, 첨단 원자로 및 고압 압축기에서 사용할 수 있습니다.

· 기계적 내구성 :

가스켓과 용접 접합을 제거하면 코어에서 누출 경로가 거의 없음을 의미합니다.이 모든 용접 설계는 진동 및 열 순환으로 인한 피로를 방지합니다.확산 결합은 전체 금속 강도와 내식성을 유지하므로 PCHEs 는 공격적인 유체 (산, 암모니아 등) 를 안정적으로 처리합니다.다른 교환자가 실패하는 곳.

· 설계 유연성:

고급 에칭은 채널이 복잡한 패턴을 따를 수 있음을 의미합니다. PCHEs 는 열전달과 압력강하의 균형을 맞추기 위해 역류, 교차류 또는 다중 통과로 구성될 수 있습니다.맞춤형 골판 프로파일이 혼합을 더욱 향상시킵니다.모든 인쇄 회로 열교환기는 각 유체 쌍에 대해 탁월한 성능을 제공하여 해당 기능에 맞게 맞춤형 설계되었습니다.

PCHE 의 규모를 설명하기 위해, 우리의 제품 사양을 고려하십시오.상하이 열전달..우리는 다음과 같은 PCHE 코어를 제공합니다 :

이러한 값은 PCHE 의 뛰어난 열 용량과 견고성을 반영합니다.

우리의 인쇄 회로 열교환기의 응용

PCHE 의 작동 원리는 가장 까다로운 열 전달 작업에 적합합니다.일반적인 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

· 액화 천연 가스 (LNG) 가공: PCHEs 는 LNG 액화 및 재가스화 중에 저온 온도 및 고압을 처리합니다.이들은 FSRU 에서 연료 가스 증발 및 캐리어에서 끓는 가스 회수에 사용됩니다.

원자력 및전력 발전: 첨단 반응기 및 초임계 CO 2 사이클에서 PCHEs 는 컴팩트 증기 발생기 또는 폐열 회수기 역할을합니다. 850 ° C 및 1000 bar 를 견딜 수있는 능력은 원자로 냉각체 또는 고온 열 회수에 이상적입니다.

· 화학물질석유화학 및 Petrochemical: 정제 및 화학 공장의 공간은 좁습니다. PCHEs 는 고압 반응기 (예: 수소화) 및 이슬점 제어에서 열을 효율적으로 교환하는 반면, 내식성 합금은 가혹한 화학 물질과 접촉 할 수 있습니다.

· 수소 연료 및 탄소 포집 : PCHEs 는 연료 공급 전에 수소를 미리 냉각하고 (빠른 충전 스테이션에 필수적) CCS 시스템에서 열을 회수합니다.정밀도와 효율성은 에너지 절감과 함께 시스템 성능을 향상시킵니다.

전반적으로, 작동 원리 - 에칭 마이크로 채널, 확산 결합 및 역전류 흐름 - PCHEs 는 효율성, 컴팩트성 및 강도의 독특한 조합을 제공합니다.이러한 특성은 열 회수와 에너지 사용량을 향상시킬 수 있습니다. SHPHE 의 최신 연구에 따르면 PCHEs 는 높은 효율성 덕분에 전통적인 설계에 비해 펌핑 전력을 약 30% 줄일 수 있습니다.

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

추가 상담 및 토론이 필요한 경우, 문의하십시오. 연락주세요.

이메일: info@shphe.com

WhatsApp / Cell: 86 15 2018 18405