Паяные теплообменники с высоким коэффициентом теплообмена

1. Основные понятия теплопередачи.

Тепло всегда движется от высокотемпературных объектов к низкотемпературным объектам, и чем больше разница температур между ними, тем быстрее скорость теплопередачи. Когда разница температур равна нулю, теплообмен прекращается.
Существует три основных способа передачи тепла: излучение, проводимость и конвекция.
Излучаемое тепло передается наружу в виде электромагнитных волн.
Теплопроводность — это теплообмен, который происходит при прямом контакте предметов. Чтобы улучшить эффект теплопередачи теплообменника, часто используются материалы с хорошей теплопроводностью, такие как медь, алюминий и т. д. Нержавеющая сталь также имеет хорошие показатели теплопередачи.
Конвекция — это процесс, при котором тепло передается за счет относительного движения молекул после нагрева самой жидкости.
В процессе теплопередачи теплообменника часто одновременно реализуются несколько способов теплопередачи.
Поскольку величина теплопередачи при конвекционной теплопередаче велика и ее легко контролировать, это основной метод теплопередачи в теплообменниках.

Основные формулы теплопроводности и конвекционной теплопередачи: Q=KA(Tg-Td)

В формуле Q – теплоотдача, единица измерения – кВт.
К – коэффициент теплопередачи, единица измерения – Вт/м2°С.
А – площадь теплопередачи теплообменника.
Tg — температура на стороне высокой температуры.
Td — температура на стороне низкой температуры.

Разница температур между высокой и низкой температурами на самом деле меняется, поэтому на практике для ее расчета используется логарифмическая средняя разница температур Δt.

2. Тип теплообменника.

Существует множество методов классификации, но наиболее важным методом классификации является классификация по структурной форме:

1. Кожухотрубный теплообменник. Это самый старый теплообменник, но он также является самым надежным и практичным теплообменником.

Как показано на рисунке ниже, это сухой испаритель с U-образной трубкой, часто используемый в холодильных системах. Хладагент течет внутри трубки, а вода (вторичный хладагент) течет снаружи трубки.

Жидкий хладагент поступает из нижней части левой торцевой крышки, испаряется после прохождения через U-образную трубку, превращается в газообразный хладагент и выходит из верхней части левой торцевой крышки.

Для увеличения расхода воды (хладагента) и лучшего контакта хладагента с наружной стенкой трубки в оболочке кожухотрубного теплообменника установлены перегородки.

2. Кожухотрубный теплообменник: используются два типа трубок разного диаметра, которые укладываются друг на друга и наматываются в змеевик или круглый змеевик. Хладагент течет снаружи трубки, а вода течет внутри трубки. Стоит недорого, но работает нестабильно.

3. Пластинчатый теплообменник: это эффективный и компактный теплообменник, который был разработан и широко используется в последние десятилетия. Он состоит из ряда тонких металлов, параллельных друг другу и имеющих рифленую поверхность. При одинаковой металлоемкости площадь теплообмена пластинчатых теплообменников значительно больше, чем у кожухотрубных теплообменников. Поскольку течение жидкости в гофрированных каналах между теплообменными пластинами может вызывать серьезные возмущения, коэффициент теплопередачи велик. Для пластинчатых теплообменников жидкость-жидкость коэффициент теплопередачи может достигать 2500-7000 Вт/(㎡·℃), что в 2-4 раза выше, чем у кожухотрубного типа. Когда горячие и холодные жидкости обмениваются теплом в противотоке, можно получить очень близкие температуры. Пластинчатые теплообменники широко используются в таких отраслях промышленности, как теплоэнергетика, пищевая, медицина, виноделие, напитки, синтетические волокна, металлургия и химическая промышленность, а с улучшением формы и структуры пластин области их применения еще больше расширяются.

Существует два типа пластинчатых теплообменников: сборный и цельнопаянный. Собранный тип состоит из нескольких прессованных гофрированных металлических пластин теплопередачи с угловыми отверстиями в четырех углах, как показано на Рисунке 6-33. Соседние пластины разделены специальными уплотнительными прокладками, так что холодная и горячая жидкости поступают соответственно из одного углового отверстия, перетекают между пластинами через определенные промежутки по каналам потока, заданным прокладками и гофрами, а затем вытекают с другой стороны. Вытекает диагональное угловое отверстие, как показано на Рисунке 6-34. Преимущество пластинчатого теплообменника в сборе состоит в том, что его легко разобрать и очистить, но его устойчивость к давлению ограничена. На Рисунке 6-35 показан цельнопаяный пластинчатый теплообменник. Пластины этого типа пластинчатого теплообменника такие же, как и у сборного типа. Концы пластин спаяны целиком. Он обладает высокой способностью выдерживать давление, но его неудобно чистить. Вы должны быть внимательны при его использовании. Убедитесь, что жидкость чистая. Как правило, теплообменная способность цельного паяного теплообменника меньше, чем у собранного.

Пластины теплопередачи являются основными компонентами пластинчатых теплообменников. Каждая пластина теплопередачи перекрывается в определенном порядке, образуя канал потока между пластинами. Холодные и горячие жидкости текут по соответствующим каналам потока по обеим сторонам пластины и проходят через пластину. Чипы подвергаются теплообмену, как показано на рисунке 6-34. Поверхность пластины гофрированная, направление потока жидкости перпендикулярно гофрам или под определенным углом наклона.

Различные формы пластин напрямую влияют на коэффициент теплопередачи, сопротивление потоку и сопротивление давлению. Материал пластин обычно нержавеющая сталь. В настоящее время теплообменные пластины в основном имеют форму «елочки», как показано на рисунке 6-35. Сообщалось, что пластинчатые теплообменники в сборе используются в качестве конденсаторов и испарителей в абсорбционных охладителях на основе бромида лития, тогда как интегральные паяные теплообменники широко используются в небольших тепловых насосах с источником воды в качестве испарителей.

1. Переход вещества из жидкости в пар называется испарением, а соответствующие компоненты — испарителями; переход от пара к жидкости называется конденсацией.
Соответствующий компонент называется конденсатором.
Для этих изменений требуется много тепла.

Мы все сталкивались с тем, что когда алкоголь испаряется на нашей коже, мы чувствуем холод. Это испарение, которое является охлаждением.

Например, 1 килограмм воды нагревается от 50°С до 90°С. Никаких изменений в состоянии нет. Требуемое тепло составляет:
Q=1(кг)x1(ккал/кг.°C) x(90-50°C)=40ккал= 40x1,163=46,52 Вт
Но для превращения 1 килограмма воды при 100°С в водяной пар при 100°С требуется 838,8 ккал = 838,8х1,163 = 9116,5 калорий.
Разница составляет 20,97 раза.
Это тепло называется «скрытой теплотой».
Например, скрытая теплота парообразования жидкости R22 равна 48,51 ккал/кг, а удельная теплота испарения газа R22 — 0,157 ккал/кг°С.
Следовательно, теплота, поглощаемая при испарении 1 кг R22 от 2°С до 7°С, равна:
Q=48,51 ккал/кг+0,157 ккал/кг°Cx(7-2)°C=48,51+0,785=49,3 ккал/кг
Очевидно, что скрытое тепло в середине является основным и составляет 98%.
Чтобы сделать холодильную систему небольшой, необходимо использовать скрытое тепло.

2. Холодильный цикл.

Давление жидкого хладагента в испарителе снижается и он непрерывно испаряется в пар. В то же время он непрерывно поглощает тепло из окружающей среды, вызывая падение температуры среды.

Эти пары хладагента всасываются в компрессор и сжимаются, повышая давление и температуру, то есть преобразуя работу в тепло. Затем он сбрасывается в конденсатор для рассеивания тепла и конденсации в жидкий хладагент.

Эти жидкие хладагенты поступают в дроссельный клапан, дросселируют и снижают давление, а после входа в испаритель испаряются...

Пока компрессор продолжает работать и выполнять работу с хладагентом, хладагент будет продолжать испаряться в испарителе и непрерывно поглощать тепло из окружающей среды, тем самым достигая цели охлаждения.

3. Как работает паяный пластинчатый теплообменник в холодильной системе?

Руководство по пайке

Руководство по установке паяного теплообменника 1

Руководство по установке паяного теплообменника 2