DGXT Plattenwärmetauscher
Plattenwärmetauscher sind eine der häufigsten Arten von Wärmetauscher heute eingesetzt; die andere gemeinsame Art von Wärmetauscher ist die Schale und Rohr Wärmetauscher. Der Spiralwärmetauscher wird auch für industrielle Anwendungen verwendet, aber seine Verwendung ist im Vergleich zu den anderen beiden Arten von Wärmetauschern gering.
Plattenwärmetauscher haben in der gesamten Ingenieurwelt eine breite Anwendung erlangt, da sie effizient, robust und relativ einfach zu warten sind
Komponenten des Plattenwärmetauschers (PHE)
Plattenwärmetauscher bestehen aus relativ wenigen Teilen. Da Plattenwärmetauscher zur Wärmeübertragung verwendet werden, benötigen sie ein - und Auslässe , wo die fließenden Medien oder Flüssigkeiten in den Wärmetauscher eindringen und ihn verlassen können. Eine Flüssigkeit kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Da Flüssigkeiten oft nur flüssig sind, verwenden wir den Begriff fließendes Medium , um Verwirrung zu vermeiden.
Dichtungen und Platten werden verwendet, um die fließenden Medien zu trennen und zu verhindern, dass sie sich vermischen; Dichtungen werden nur an einer Seite jeder Platte angebracht. Die Platten hängen an einer Tragestange und werden mit Spannschrauben zusammengedrückt. Wenn die Platten zusammengedrückt werden, werden sie als „Plattenstapel“ bezeichnet. Eine Führungsschiene stellt sicher, dass die Platten richtig ausgerichtet sind, wenn der Plattenstapel geöffnet und geschlossen wird.
Die letzten Komponenten von Interesse sind die beiden Abdeckungen an den gegenüberliegenden Enden des Plattenstapels. Eine Abdeckung ist beweglich, die andere ist fixiert. Die bewegliche Abdeckung und die feste Abdeckung werden auch manchmal als Rahmenplatte und Druckplatte bezeichnet. Beachten Sie, dass die ein- und Ausgänge nur an der festen Abdeckung montiert sind.
Plattenwärmetauscher Funktionieren
Das heiße Medium gelangt durch den Einlass des heißen Mediums in den Wärmetauscher. Dichtungen lenken das heiße Medium, während es durch den Wärmetauscher fließt. Jede Platte hat ein alternierendes Dichtungsmuster. Das heiße Medium fließt in den Raum zwischen einem Plattenpaar, aber nicht in den Raum zwischen dem nächsten Plattenpaar fließen, weil die Dichtungen dies verhindern. Der Prozess wird so fortgesetzt, dass jeder zweite Satz Platten mit dem heißen fließenden Medium gefüllt wird.
Gleichzeitig gelangt das kalte Medium durch den Einlass des kalten Mediums in den Wärmetauscher, aber diesmal sind die Dichtungen so positioniert, dass das kalte Medium in den Raum fließen kann, in dem kein heißes Medium vorhanden ist. Der Wärmetauscher ist nun voll mit heißen und kalten fließenden Medien. Jedes Medium fließt aus dem zugehörigen Auslauf und der Prozess ist kontinuierlich.
Durch die Nähe der fließenden Medien wird Wärme zwischen ihnen ausgetauscht. Das heiße Medium erwärmt die Platte und die Platte leitet einen Teil dieser Wärme an das kalt fließende Medium weiter; so sinkt die Temperatur des heißen Mediums , während die Temperatur des kalten Mediums zunimmt.
Die Platten auf einem Plattenwärmetauscher mögen ein einfaches Design haben, aber jede Platte ist voll von interessanten technischen Designmerkmalen. Beispiel:
- Wenn die Platten zu einem Plattenstapel zusammengepresst werden, ist der Abstand zwischen den einzelnen Platten sehr klein, was einen guten thermischen Kontakt zwischen den beiden fließenden Medien gewährleistet. Der Abstand zwischen den Platten wird auch als „Abstand“ bezeichnet.
- Die Platten sind dünn und haben eine große Kontaktfläche, wodurch jede Platte eine hohe Wärmeübertragungsrate erhält.
- Die Platten werden aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt, was die Wärmeübertragungsrate weiter erhöht.
- Wellungen auf den Plattenoberflächen verhindern laminare Strömung und fördern turbulente Strömung, was die Wärmeübertragungsrate erhöht und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von Ablagerungen auf den Plattenoberflächen verringert.
- Die Wellungen dienen auch zur Versteifung der Plattenstruktur, wodurch eine dünnere Platte verwendet werden kann, verglichen mit einer Platte, die keine Wellungen hat. Beachten Sie, dass Plattenwellungen manchmal als mit einem "Fischgrätenmuster" bezeichnet werden.
Die Platten sind nicht das einzige Teil eines Plattenwärmetauschers mit umfangreichen Konstruktionsmerkmalen, die Dichtungen haben auch interessante Konstruktionsmerkmale:
- Dichtungen halten eine Dichtung zwischen den Platten aufrecht, auch wenn der Systemdruck und die Systemtemperatur variieren.
- Löcher in jeder Dichtung - auch Telltales genannt - werden verwendet, um undichte Dichtungen zu identifizieren. Diese Funktion ermöglicht es dem Bediener, die betroffene Platte zu wechseln, bevor das undichte Medium durch die nächste Dichtung austritt und das andere fließende Medium verunreinigt.
- Da die Dichtungen den Durchfluss durch den Wärmetauscher leiten, ist es wichtig, dass sie in der richtigen Reihenfolge installiert werden. Aus diesem Grund sind Dichtungen oft mit Markierungen versehen, so dass der Bediener überprüfen kann, ob jede Platte im gesamten Plattenstapel in der richtigen Reihenfolge installiert ist. Eine weitere Möglichkeit, die Reihenfolge des Plattenstapels zu gewährleisten, besteht darin, beim Zusammenbau eine diagonale Linie über den gesamten Plattenstapel zu sprühen.
- Obwohl wir bisher nur zwei Dichtungsdesigns in diesem Artikel gezeigt haben, gibt es drei! Dichtungen wechseln sich im gesamten Wärmetauscher ab, mit Ausnahme der ersten und letzten Platten im Plattenstapel, die gegen die festen und beweglichen Abdeckungen drücken. Platten, die gegen die festen und beweglichen Abdeckungen drücken, werden aufgrund ihrer Position im Plattenstapel als Start- und Endplatten bezeichnet. Die Start- und Endplatten verhindern den Durchfluss in den Raum zwischen der festen Abdeckung und der Startplatte und verhindern den Durchfluss in den Raum zwischen der beweglichen Abdeckung und der Endplatte. Auf diese Weise werden die Abdeckungen nicht aktiv zum Wärmeaustausch verwendet; das macht Sinn, da die Abdeckungen recht dick sind, keine Wellungen haben und schlecht zum Wärmeaustausch geeignet sind.
Änderung der Kühlleistung
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Kühlleistung eines Plattenwärmetauschers zu variieren:
- Regulieren Sie die Auslassventile so, dass der Durchfluss erhöht oder verringert wird. Diese Methode ist nützlich, da keine Demontage des Wärmetauschers erfolgt. Die Einlassventile nicht drosseln/regulieren , da dies den Wärmetauscher verhungern und zu einer örtlich begrenzten Überhitzung führen kann.
- Erhöhen oder verringern Sie die Anzahl der Platten im Plattenstapel. Durch die Erhöhung der Plattenanzahl im Plattenstapel wird die Kühlleistung entsprechend erhöht. Wenn die Anzahl der Platten im Plattenstapel verringert wird, wird die Kühlleistung entsprechend verringert. Kurz gesagt: Mehr Platten bedeuten mehr Kühlleistung, und weniger Platten bedeuten weniger Kühlleistung.
- Verwenden Sie ein Single-Pass- oder Multi-Pass-Design. Single-Pass-Wärmetauscher ermöglichen den beiden fließenden Medien, nur einmal aneinander vorbei zu fließen. Mehrpass-Wärmetauscher ermöglichen den Fluss der Medien mehrmals aneinander vorbei. Die meisten Plattenwärmetauscher verwenden die Single-Pass-Ausführung.
Flow-Typen
Der Durchfluss durch einen Plattenwärmetauscher kann parallel, quer oder gegenläufigsein. Plattenwärmetauscher verwenden normalerweise Gegenstrom, da dies die effizienteste Art von Durchfluss für Wärmeübertragung ist. Der Gegenstrom wird manchmal als Gegenstrom bezeichnet.
Designüberlegungen für Platten
Da Plattenwärmetauscher für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, müssen sie so ausgelegt sein, dass sie den Prozessbedingungen, in denen sie arbeiten, standhalten können. Dies kann korrosive und erosive Umgebungen umfassen. Es ist möglich, Plattenwärmetauscher aus verschiedenen Materialien, einschließlich Metallen, Legierungen und Kunststoffen zu konstruieren. Unterschiedliche Materialien machen den Plattenwärmetauscher für verschiedene Anwendungen besser geeignet. Reagiert beispielsweise ein bestimmtes Fließmedium aggressiv, wenn es mit bestimmten Metallen in Berührung kommt, können stattdessen polymerbasierte Materialien wie Teflon verwendet werden.
Vorteile Des Plattenwärmetauschers
Mit Plattenwärmetauschern gibt es zahlreiche Vorteile:
- Plattenwärmetauscher wiegen weniger, benötigen weniger Platz und sind effizienter als andere Wärmetauscher-Designs gleicher Größe.
- Das Austauschen und Reinigen der Platten ist eine einfache Aufgabe , da der Plattenstapel leicht geöffnet werden kann.
- Und im Gegensatz zu Wärmetauschern für Schalen und Rohre benötigen Plattenwärmetauscher keinen zusätzlichen Platz für die Demontage.
Nachteile Des Plattenwärmetauschers
Aber es gibt auch einige Nachteile mit Plattenwärmetauscher verbunden:
- Plattenwärmetauscher sind in der Regel teurer als andere Wärmetauscher-Designs.
- Wenn eine undichte Dichtung ein fließendes Medium mit dem anderen vermischt, ist die undichte Platte oft schwer zu finden.
- Der Austausch von Plattendichtungen vor Ort kann schwierig oder unmöglich sein. Einige Plattendichtungen müssen zum Austausch an den Hersteller zurückgeschickt werden, was sowohl Zeit als auch Geld kostet.
- Wenn die Platten zu einem Plattenstapel zusammengedrückt werden, ist der Abstand zwischen den einzelnen Platten gering, was die Wahrscheinlichkeit von Verschmutzungen erhöht und die Wärmeübertragung entsprechend reduziert.
- Beim Zusammenbau des Plattenstapels kann ein überspanntes Anziehen der Klemmschrauben zu einer Quetschung der Platten führen, wodurch die Plattenwellungen beschädigt und die Dichtungen herausgedrückt werden. Wenn die Dichtungen herausgedrückt sind, wird die Platte nicht mehr richtig dicht.
- Plattenwärmetauscher sind nicht für Hochdruckanwendungen geeignet, da die Dichtungen durch den Systemdruck austreibbar wären; diese Situation wird als „Ausblasen der Dichtung“ bezeichnet. Es ist jedoch möglich, dieses Problem zu umgehen, indem man eine Konstruktion ohne Dichtung verwendet; diese Konstruktionen verwenden normalerweise gelötete oder geschweißte Platten. Gelötete und geschweißte Plattenwärmetauscher eignen sich besser für Anwendungen mit höheren Temperaturen und höherem Druck, aber auch für Anwendungen, bei denen Leckagen gefährlich/katastrophal wären, z. B. giftige oder giftige fließende Medien.
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