एक मुद्रित सर्किट गर्मी एक्सचेंजर की दक्षता

मुद्रित सर्किट हीट एक्सचेंजर अल्ट्रा कॉम्पैक्ट हैं,प्रसार-बांड प्लेट गर्मी एक्सचेंजर अत्यधिक परिस्थितियों के लिए बनाया गया।वे एक मोनोलिथिक ब्लॉक में ढेरित उत्कीर्ण माइक्रोचैनल प्लेटों का उपयोग करते हैं, जो बहुत उच्च गर्मी हस्तांतरण गुणांक और लगभग काउंटरफ्लो ऑपरेशन को सक्षम करते हैं।इन डिजाइन सुविधाओं में आदर्श परिस्थितियों के तहत 95-98% की असाधारण थर्मल प्रभावशीलता होती है।इसका मतलब है कि एउच्च दबाव PHE गर्म और ठंडे धाराओं के बीच लगभग सभी उपलब्ध गर्मी को स्थानांतरित कर सकते हैं, केवल एक बहुत छोटा "प्रभाव" तापमान अंतर छोड़ते हैं।

एक प्रिंट सर्किट हीट एक्सचेंजर (PCHE) की योजनापतली धातु की प्लेटों के साथ चिह्नित माइक्रोचैनल ("पलेट पैक") गर्म और ठंडे-साइड के गोले के बीच एक ठोस ब्लॉक में प्रसार-बांड किया जाता है।

पीसीएचई की उच्च दक्षता उनके बेहद बड़े सतह-क्षेत्र-से-वॉल्यूम अनुपात और इंजीनियर प्रवाह पथों से उत्पन्न होती है।प्रत्येक प्लेट में जटिल, घुमावदार माइक्रोचैनल्स (अक्सर केवल सैकड़ों माइक्रोमीटर चौड़ा) होते हैं जो तरल पदार्थों को लंबे, अशांत पथों में मजबूर करते हैं।यह अशांति सामान्य शेल-एंड-ट्यूब इकाइयों में संभव होने से कहीं अधिक संक्रामक गर्मी हस्तांतरण गुणांक (अक्सर 3000-7000 W / m2 · K) को बढ़ावा देती है।इस बीच, एक सच्चे काउंटर-वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन में प्रवाह की व्यवस्था एक्सचेंजर के साथ तापमान अंतर को अधिकतम करती है और आगे दक्षता ड्राइव करती है।चूंकि प्लेटों को एक ब्लॉक में प्रसार-बांड किया जाता है, इसलिए थर्मल प्रतिरोध जोड़ने के लिए कोई गैस्केट रिसाव या ब्रज किए गए जोड़ नहीं हैं - पूरे प्लेट स्टैक एक निरंतर धातु कंडक्टर के रूप में कार्य करता है।नतीजतन, गर्म तरल पदार्थ से लगभग सभी थर्मल ऊर्जा को ठंडे तरल पदार्थ में स्थानांतरित किया जा सकता है।

तुलना में, पारंपरिक शेल-एंड-ट्यूब या यहां तक कि गैस्केट एक्सचेंजर इस प्रदर्शन से मेल नहीं खा सकते हैं।विशिष्ट प्लेट-एंड-फ्रेम हीट एक्सचेंजर पहले से ही खोल-एंड-ट्यूब फेस की तुलना में बहुत अधिक निकट तापमान दृष्टिकोण प्राप्त करते हैं, अक्सर कुछ डिग्री के भीतर, क्योंकि उनकी लहराती प्लेटें।गैस्केटेड प्लेट एक्सचेंजर शेल-एंड-ट्यूब डिजाइनों की तुलना में पांच गुना अधिक कुशल हो सकते हैं, दृष्टिकोण तापमान के साथ 1 डिग्री फ़ारेनहाइट के करीब।पीसीएचई इसे और भी आगे धक्का देते हैं: उनके ठीक-चैनल ज्यामितीय नियमित रूप से 5 डिग्री सेल्सियस (98% के आदेश पर प्रभावशीलता) के नीचे तापमान दृष्टिकोण पैदा करता है।उच्चतम संभव दक्षता की मांग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए, पीसीएचई ने बेंचमार्क निर्धारित किया।

कैसे पीसीएचई उच्च दक्षता प्राप्त करता है

कई प्रमुख डिजाइन कारक पीसीएचई को इस तरह की उच्च प्रभावशीलता तक पहुंचने में सक्षम बनाते हैंः

· घने माइक्रोचैनल नेटवर्कः

प्रत्येक प्रसार-बांडित प्लेट में दोनों तरफ उत्कीर्ण चैनलों का एक labyrinth होता है।ये माइक्रोचैनल नाटकीय रूप से प्रति यूनिट वॉल्यूम (अक्सर प्रति घन मीटर सैकड़ों वर्ग मीटर) गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र में वृद्धि करते हैं।अधिक सतह क्षेत्र का मतलब है कि तरल पदार्थों के बीच गर्मी के प्रवाह के लिए अधिक जगह है।

· उच्च अशांति:

चैनल पैटर्न आमतौर पर लहरदार या लहरदार होते हैं, जानबूझकर मध्यम प्रवाह दरों पर भी अशांति पैदा करते हैं।अशांति थर्मल सीमा परतों को पतला करती है, जिससे कन्वेक्टिव गर्मी हस्तांतरण गुणांक बढ़ता है।व्यावहारिक शब्दों में, इसका मतलब है कि तरल पदार्थ को दीवार को धीरे-धीरे गर्म करने की आवश्यकता नहीं है - गर्मी बहुत तेजी से और कुशलता से आदान-प्रदान की जाती है।

· सही काउंटरफ्लो कॉन्फ़िगरेशन:

इंजीनियर कस्टम चैनल ज्यामितीय व्यवस्था करते हैं ताकि गर्म और ठंडे धाराएं अधिकतर काउंटर-सीरोन हैं।काउंटरफ्लो एक्सचेंजर के साथ ड्राइविंग तापमान अंतर को अधिकतम करता है, जो उच्च थर्मल प्रभावशीलता के लिए मौलिक आधार है।

· ऑल मेटल कोर:

चूंकि प्लेटें प्रसार-बांडित हैं, इसलिए पीसीएचई कोर एक ठोस धातु ब्लॉक है जिसमें कोई आंतरिक सील या गैस्केट नहीं है।यह जोड़ों में थर्मल संपर्क प्रतिरोध को समाप्त करता है और किसी भी रिसाव को रोकता है जो गर्मी हस्तांतरण को बाइप करेगा।यह कोर को अत्यधिक उच्च दबाव (अक्सर 600-1000 बार) और तापमान (अक्सर >800 °C) का सामना करने की अनुमति देता है।

· कम तरल पदार्थ इन्वेंट्रीः

छोटी चैनल वॉल्यूम का मतलब है कि प्रत्येक तरल पदार्थ पक्ष केवल एक छोटी मात्रा में तरल पदार्थ रखता है।कम इन्वेंट्री थर्मल लेग को कम करती है और तेज़ प्रतिक्रिया और उच्च प्रभावशीलता की अनुमति देती है।

इन सुविधाओं के लिए धन्यवाद, पीसीएचई आम तौर पर 90 के दशक के मध्य में ऊपरी 90 के दशक के प्रतिशत तक थर्मल प्रभावशीलता प्राप्त करते हैं।व्यावहारिक शब्दों में, यदि एक पीसीएचई को 200 डिग्री सेल्सियस से 50 डिग्री सेल्सियस तक तरल पदार्थ को ठंडा करने के लिए निर्दिष्ट किया जाता है, तो ठंडी धारा लगभग 195-198 डिग्री सेल्सियस पर छोड़ सकती है, जिसका अर्थ है कि लगभग सभी गर्मी बरामद की गई है।यह प्रदर्शन अब तक विशिष्ट शेल-एंड-ट्यूब इकाइयों को पार करता है, और अक्सर सबसे अच्छा पारंपरिक प्लेट एक्सचेंजर भी थोड़ा किनारों से बाहर निकलता है।अंतर सबसे अधिक मायने रखता है जब बहुत छोटे तापमान दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, एलएनजी प्रीकूलिंग या रिएक्टर गर्मी वसूली - जहां तापमान अंतर की हर डिग्री मूल्यवान होती है।

अन्य गर्मी एक्सचेंजर के साथ तुलना

एक सामान्यीकृत प्रदर्शन तुलना तालिका में, सभी उच्च-प्रदर्शन प्लेट-टाइप एक्सचेंजर (गस्केट, वेल्डेड, मुद्रित-सर्किट) को थर्मल दक्षता के लिए "अच्छे" के रूप में चिह्नित किया जाता है।हालांकि, पीसीएचई अपने अनुकूलित माइक्रोचैनल के कारण उच्चतम नामात्मक दक्षता प्राप्त करते हैं।यदि अधिकतम गर्मी वसूली और न्यूनतम दृष्टिकोण तापमान लक्ष्य हैं (विशेष रूप से अत्यधिक दबाव / तापमान स्थितियों के तहत), तो एक पीसीएचई आमतौर पर अन्य डिजाइनों से बेहतर होगा।

अधिक विस्तृत तुलना के लिए, कृपया हमारी विशेष रिपोर्ट देखें:

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

उद्योग आवेदन और FAQ

क्यों एक PCHE चुनें? पीसीएचई अतुलनीय कॉम्पैक्ट और कठोरता प्रदान करते हैं।उन्हें चरम स्थितियों के लिए निर्दिष्ट किया जा सकता है - ~ 1000 बार तक के दबाव और ~ 850 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान - जहां पारंपरिक एक्सचेंजर काम नहीं कर सकते हैं।

वास्तव में, इस कारण से, पीसीएचई को पहली बार परमाणु ऊर्जा और एयरोस्पेस क्षेत्रों में अपनाया गया था।उदाहरण के लिए, एलएनजी संयंत्र में, न्यूनतम तापमान हानि के साथ प्राकृतिक गैस को ठंडा करने और घनत्व देने के लिए एक पीसीएचई का उपयोग क्रायोजेनिक खंड में किया जा सकता है।

विशिष्ट क्षेत्रों में शामिल हैंः

तेल और गैस (पेट्रोकेमिकल, एलएनजी):

कॉम्पैक्ट एलएनजी तरल पदार्थ और गैस प्रसंस्करण इकाइयां प्रीकूलिंग, वाष्पीकरण और अपशिष्ट-गर्म वसूली के लिए पीसीएचई का उपयोग करती हैं।उच्च दक्षता रेफ्रिजरेशन ड्यूटी को कम करती है।इसी तरह, डाउनस्ट्रीम गैस उपचार और रासायनिक प्रक्रियाएं तंग तापमान नियंत्रण से लाभ उठाती हैं।प्लेट एक्सचेंजरसामान्य रूप से तेल और गैस उद्योग में उनकी उच्च दक्षता, कॉम्पैक्ट आकार, जंग प्रतिरोध और रखरखाव की आसानी के कारण पहले से ही व्यापक रूप से लागू होते हैं, और पीसीएचई अगले कदम का प्रतिनिधित्व करते हैं जब उच्च कर्तव्य की आवश्यकता होती है।

· विद्युत उत्पादन (परमाणु, सुपरक्रिटिकल कार्बन 2)

उन्नत रिएक्टरों और सुपरक्रिटिकल CO2 चक्रों में, पीसीएचई प्राथमिक गर्मी एक्सचेंजर या रिकवरीटर के रूप में कार्य करते हैं।उनका रिसाव-तंग ऑल मेटल निर्माण आक्रामक कूलेंट्स के अनुरूप है, और उनकी दक्षता समग्र चक्र प्रदर्शन में सुधार करती है।

• नवीकरणीय (हाइड्रोजन, कार्बन कैप्चर):

जैसा कि उद्योग के स्रोतों द्वारा उल्लेख किया गया है, पीसीएचई हाइड्रोजन ईंधन स्टेशनों (हाइड्रोजन गैस को प्रीकूल करने के लिए) और कार्बन कैप्चर पौधों (गंठ CO2 या विलायक धाराओं को ठंडा करने के लिए) में मूल्यवान हैं।क्रायोजेनिक्स और उच्च दबाव को संभालने की उनकी क्षमता यहां विशेष रूप से उपयोगी है।

· धातु विज्ञान और रसायनः

इस्पात संयंत्रों और रासायनिक कारखानों को अक्सर उच्च तापमान गर्मी वसूली की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, ऑफ गैसों से)।जबकि बिजली / ओ एंड जी की तुलना में कम आम है, पीसीएचई इन क्षेत्रों में गर्मी वसूली लूपों के लिए लागू किया जा सकता है, उनकी दृढ़ता के कारण।

· एयरोस्पेस और रक्षाः

विशेष एयरोस्पेस और क्रायोजेनिक अनुप्रयोग अंतरिक्ष वाहनों और उच्च ऊंचाई वाले विमानों में थर्मल नियंत्रण के लिए पीसीएचई का उपयोग करते हैं, जहां वजन और विश्वसनीयता महत्वपूर्ण हैं।

इंजीनियर अक्सर पूछते हैं कि क्या पीएचई दक्षता के लिए लागत के लायक है।पीसीएचई वास्तव में विनिर्माण के लिए अधिक महंगे हैं (सशुद्धता उत्刻न और प्रसार बंधन)।हालांकि, निवेश पर उनकी वापसी अक्सर प्रदर्शन से आती है: आवश्यक गर्मी-ट्रांसफर क्षेत्र को कम करना, फर्श की जगह को बचाना (वे शेल-एंड-ट्यूब की तुलना में 80-90% छोटे हो सकते हैं), और पंपिंग शक्ति को कम करना।

एक अवरोध की स्थिति में, कई सफाई रणनीतियों की आवश्यकता हो सकती है - उच्च दबाव वाले पानी के जेट से अधिक जटिल और महंगी रासायनिक सफाई प्रक्रियाओं तक।ये रखरखाव कार्य कसकर सीमित या खराब सुलभ सेटअप में विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं, जिससे उचित सफाई बंदरगाहों और सेवा एक्सेस बिंदुओं के साथ सिस्टम डिजाइन करना आवश्यक हो सकता है।ध्वनि परिचालन योजना के हिस्से के रूप में, इन सफाई विधियों के प्रावधानों को प्रत्येक पीसीएचई सिस्टम में एकीकृत किया जाना चाहिए।इसके अतिरिक्त, गर्मी एक्सचेंजर और जुड़ी पाइपिंग सामग्री के बीच गैल्वैनिक संक्षारण से संबंधित मुद्दे कभी-कभी उत्पन्न हुए हैं, जिससे सामग्री की संगतता सुनिश्चित करने के लिए इंस्टॉल्यूशन के दौरान इन्सुलेशन किट या कोटे हुए स्पूल अनुभागों की आवश्यकता को उजागर किया गया है।

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