Jak funguje měděný deskový výměník tepla
Deskový výměník tepla se skládá ze svazku tenkých vlnitých kovových desek upnutých v rámu nebo zatavených do pájené sestavy. Tyto dvě tekutiny proudí střídavými kanály mezi deskami a teplo prochází přímo stěnou desky z horkého proudu do studeného proudu. Vzhledem k tomu, že proudění je rozrušováno vlnitým vzorem, mezní vrstva je neustále narušována a koeficient přestupu tepla je vysoký i při nízkých rychlostech.
Měď je materiálem desky, kdykoli jsou s ní kompatibilní procesní tekutiny. Desky jsou vyrobeny z tvářené mědi s vysokou-vodivostí, jako je C11000, nebo tam, kde je potřeba vyšší odolnost proti korozi, ze slitiny mědi nebo mědi-niklu se stejnými pracovními vlastnostmi.
Proč je pro desky vybrána měď
| Vlastnictví | Měď, kovaná, vysoká-vodivost | Důsledek pro výměník |
|---|---|---|
| Tepelná vodivost | Asi 400 W/mK při 20 C | Stěnou desky se ztrácí velmi malý pokles teploty |
| Tvařitelnost | Vynikající v žíhaných a polotvrdých{0}}povahách | Hluboké zvlnění lze lisovat bez praskání, čímž vzniká velký sekundární povrch |
| Korozní chování | Ochranný povrchový film ve vodě a v atmosféře | Dlouhá životnost ve sladké vodě, kondenzátu páry a mnoha procesních proudech |
| Znečišťující chování | Hladký povrch, přirozeně ochranný film | Biologická a vodní kámen se tvoří pomaleji než u mnoha alternativ |
| Pájení | Snadno pájené mědí nebo stříbrným přídavným kovem | Kompaktní pájené deskové jednotky lze vyrobit bez rámu a těsnění |
Kombinace velmi vysoké tepelné vodivosti a tenké stěny je to, co dělá koncept desky funkční: teplo musí překročit pouze tloušťku desky, takže celkový součinitel prostupu tepla je řízen spíše dvěma fluidními filmy než kovem. Lisované zvlnění mědi pak znásobí účinnou plochu a vyvolají turbulence, takže sada měděných plechů může poskytnout velký výkon za zlomek podlahové plochy ekvivalentní skořepinové a trubkové jednotky.
Varianty designu a konstrukce
Jednotky s těsněním.Desky jsou upnuty mezi dvěma koncovými kryty s elastomerovým těsněním, takže balení lze otevřít za účelem čištění a lze přidat nebo odebrat desky pro změnu povinnosti. Měděné desky se používají v jednotkách s těsněním, kde jsou procesní kapalina a těsnicí směs kompatibilní.
Pájené deskové jednotky.Desky jsou vakuově pájeny plnivem na bázi mědi-, aby vytvořily utěsněnou, velmi kompaktní jednotku bez těsnění. Pájené jednotky z měděného plechu jsou běžné pro chladicí, klimatizační a malé rozvodny dálkového vytápění.
Svařované a polosvařované jednotky-.Používá se, když materiály těsnění nemohou tolerovat médium, s navařenými páry kanálů pro agresivní stranu.
Deska a rám s měděnými-slitinovými deskami.Tam, kde je kapalina mírně agresivní, je nahrazena hliníkovou mosazí, admirálskou mosazí nebo měděným-niklovým plechem při zachování stejné geometrie rámu a kanálu.
Výkonové charakteristiky
Kompaktní vrstvené{0}}rozvržení kanálů vytváří těsné teplotní přiblížení mezi dvěma proudy, což je důvod, proč se deskové výměníky tak často objevují při rekuperaci tepla. Těsné přiblížení znamená, že větší část dostupného teplotního rozdílu se přemění na užitečný provoz, takže tepelné zatížení může být pokryto menší energií na vytápění nebo chlazení a nižším průtokem užitkového média.
Úzké kanály také znamenají malý zádržný-objem, což snižuje zásoby procesních tekutin a dobu zdržení. Reakce na změny zatížení je rychlá, protože je zde málo hmoty k zahřívání nebo chlazení. Protiproudový-proud lze snadno uspořádat a tam, kde je třeba zajistit několik funkcí, lze jeden rám sestavit v sekcích, takže jedna jednotka provádí několik kroků přenosu tepla.
Typické aplikace
Chemické zpracování.Zahřívání a chlazení reakčních proudů, kondenzace rozpouštědel a zpětné získávání tepla mezi procesními proudy.
Výroba energie.Ohřev napájecí vody kotle, kondenzace výfukových plynů turbíny, generátorové a pomocné chladicí okruhy.
Chlazení a klimatizace.Výparníky a kondenzátory v chladicích jednotkách a v klimatizačních zařízeních.
HVAC a dálkové vytápění.Výroba teplé užitkové vody a výměna tepla v předávací stanici, kde musí být pitná voda oddělena od primárního okruhu.
Námořní a offshore.Centrální chladicí okruhy využívající měděné-niklové nebo hliníkové mosazné desky v provozu na mořskou vodu.
Jídlo a pití.Pasterizace a procesní chlazení, kde se pracuje s kapalinami-kompatibilními s mědí.
Výběr, servisní limity a údržba
Měď funguje nejlépe ve sladké vodě, kondenzátu páry, demineralizované vodě a neutrálních procesních proudech. Před objednáním desek je třeba zkontrolovat dva limity. Za prvé, obsah chloridů a rychlost proudění ve vodním okruhu určují, zda je měď přijatelná, nebo zda je pro mořskou vodu a brakickou vodu vyžadována jakost mědi-niklu. Za druhé, kapaliny nesmí obsahovat amoniak nebo sloučeniny amonia, které napadají slitiny mědi, a hodnoty pH a rozpuštěného kyslíku by měly být v rozmezí přijatelném pro měď.
Údržba je založena na udržování čistoty kanálů. Znečištění zvyšuje tlakovou ztrátu a zároveň snižuje součinitel prostupu tepla a těžký kotel může také způsobit pod-nánosovou korozi. Znečištění se monitoruje sledováním poklesu tlaku v jednotce proti její čisté základní linii a čištění se provádí cirkulací vhodného čisticího roztoku na místě nebo otevřením utěsněného balení a omytím desek jednotlivě. Těsnění podléhají opotřebení a vyměňují se v intervalech doporučených výrobcem. Okraje desky a oblasti portů by měly být zkontrolovány na erozi, kdykoli je jednotka otevřena, a upínací rozměr by měl být obnoven přesně tak, jak je specifikováno, když je balení zavřeno, protože jak nadměrné{5}}utažení, tak nedostatečné{6}}utažení zkracuje životnost těsnění.
FAQ
Otázka: Proč se jako deskový materiál v deskovém výměníku tepla používá měď?
Měď spojuje velmi vysokou tepelnou vodivost s výbornou tvarovatelností, takže tenké desky lze lisovat do hlubokých vln, které vytvářejí velkou plochu povrchu a turbulentní proudění bez velkého poklesu teploty stěnou.
Otázka: Jaká je výhoda deskového výměníku oproti jednotce plášťové a trubkové?
Sada desek dosahuje stejné funkce na mnohem menším prostoru a při bližším teplotním přiblížení, protože vlnité kanály vytvářejí vysoké koeficienty přenosu tepla a proudění je protiproudé.
Otázka: Mohou být měděné desky použity s mořskou vodou?
Obyčejná měď není nejlepší volbou pro mořskou vodu. Pro použití v mořské a brakické vodě by měl být vybrán měděný-niklový nebo hliníkový mosazný plech, přičemž je třeba zachovat stejnou geometrii rámu a kanálu.
Otázka: Které tekutiny by se měly uchovávat mimo měděné desky?
Amoniak a sloučeniny amonia a silně kyselé nebo silně alkalické proudy napadají měď. Před objednáním je třeba zkontrolovat pH, hladinu chloridů a obsah rozpuštěného kyslíku v porovnání s přijatelným rozsahem pro daný druh.
Otázka: Jak se čistí deskový výměník tepla?
Buď cirkulací kompatibilního čisticího roztoku na místě nebo otevřením utěsněné jednotky a čištěním desek jednotlivě. Frekvence čištění je dána nárůstem tlakové ztráty ve srovnání s čistou základní linií.
Otázka: Jaké jsou nejdůležitější provozní limity?
Kompatibilita kapalin s materiály desky a těsnění, pracovní tlak a teplota směsi těsnění, obsah chloridů ve vodních okruzích a rychlost proudění ve vstupních otvorech desky, kde nadměrná rychlost způsobuje erozi.
