L’intercanviador de calor per plaques (PHE) és un equip d’intercanvi de calor eficient i compacte, molt superior a l’intercanviador de calor en tub i en molts aspectes. Sota la mateixa càrrega d’intercanvi de calor, el volum de l’intercanviador de calor de plaques és d’1 / 3 ~ 1/6 del tipus de tub i closca, i el pes només és d’1 / 2 ~ 1/5 del tipus de tub i closca. La càrrega de refrigerant necessària El volum és només d’uns 1/7 del tipus de closca i tub. En termes d’intercanvi de calor d’aigua, sota la mateixa càrrega i la mateixa velocitat de l’aigua, el coeficient de transferència de calor K de l’intercanviador de calor de la placa pot arribar als 2000 ~ 4650W / (㎡ · K), que és de 2 ~ 5 vegades, a causa de la avantatges d’una elevada eficiència de transferència de calor, de petites dimensions, pes lleuger, zona convenient i combinació de processos, els intercanviadors de calor de placa han estat àmpliament utilitzats en la indústria frigorífica, com refrigeradors i bombes de calor refrigerades per aire. L’aplicació d’intercanviadors de calor com ara evaporators, condensadors, intercanviadors de calor per a la recuperació de calor (refrigeradors de superencalentadors), subcoolers líquids i refrigeradors d’oli de compressors de cargol a les unitats d’aigua calenta. L’intercanviador de calor de plaques s’utilitza com a evaporador durant el refredament i com a condensador durant l’escalfament.
1 Requisits bàsics dels intercanviadors de calor per plaques per a equips de refrigeració
(1) Els intercanviadors de calor de placa utilitzats en equips de refrigeració tenen una pressió elevada al costat del refrigerant (fins a aproximadament 25 bar) i una forta penetració, per la qual cosa s’han de preferir els intercanviadors de calor de placa braçada d’alta pressió especialment produïts per a la indústria frigorífica.
(2) El coeficient de transferència de calor és un indicador important per mesurar l'efecte d'intercanvi de calor de l'intercanviador de calor. Amb l’augment dels requeriments d’energia per volum d’unitat de refrigeradors, l’àrea d’intercanvi de calor per unitat de volum d’intercanviadors de calor de plaques utilitzats en equips de refrigeració també hauria d’augmentar en conseqüència. Les unitats refrigerades per aigua i refrigerades per glicol utilitzen un bescanviador de calor placa soldada de placa soldada d’acer inoxidable d’alta eficiència i compacta, que té un augment més gran en l’eficiència de resistència que l’intercanviador de calor de la closca i del tub, i la velocitat d’escalament és només la de la condensador de closca. 1/10 [2]. .
(3) Una gran caiguda de pressió en el condensador reduirà la temperatura de condensació del vapor, donant com a resultat una reducció de la diferència de temperatura de transferència de calor; una gran caiguda de pressió a l’evaporador provocarà un sobreescalf de vapor excessiu a la sortida. Tots dos casos augmentaran la superfície d’intercanvi de calor, la qual cosa és desfavorable per a l’intercanvi de calor. Per al condensador, es recomana que la refrigeració (com ara R22) caigui la pressió lateral ≤0,01 ~ 0,03Mpa2.
(4) Per a les unitats de bombes de calor refrigerades per aire, l’intercanviador de calor de l’aigua s’utilitza com a evaporador a l’estiu i com a condensador a l’hivern. Les dues s'haurien de seleccionar i calcular per separat en el disseny i prevaldrà la zona més gran.
2 Com a intercanviador de calor per placa per evaporador
Com es mostra a la figura 1, a la unitat de bomba de calor refrigerada per aire, el cicle de refrigeració
Aleshores, l’intercanviador de calor de plaques s’utilitza com a evaporador. L’evaporatori s’ha de mantenir verticalment i el refrigerant trifàsic de gas i líquid interceptat per la vàlvula d’expansió entra des de la part inferior de l’evaporador per garantir una distribució uniforme del refrigerant i, al mateix temps, evitar el refrigerant líquid que entri a la cambra de compressió quan s’evapori. és incomplet" Liquid hit" fenomen. L’acció de la gravetat sobre les gotetes impedeix pujar amb el vapor de gas abans de la vaporització completa, cosa que pot assegurar un intercanvi de calor suficient, de manera que el refrigerant pot intensificar-se completament o fins i tot produir un cert grau de sobrecalent al sortir de l’evaporador; a partir d’aquest punt, es pot veure que l’elevat El nombre de plaques de l’intercanviador de calor de la placa és inferior al de la placa baixa, cosa que pot reduir molt el grau de desnivell del refrigerant a l’intercanviador de calor. Al mateix temps, perquè el cabal de volum del refrigerant de gas a la sortida de l'evaporador és més de 30 a 60 vegades el cabal de volum de la barreja bifàsica a l'entrada, la mida de la junta de sortida de refrigerant de la l'intercanviador de calor per placa no ha de ser massa petit.
Com que l’espai de l’intercanviador de calor de la placa és reduït i les plaques són primes, la protecció anticongelant de l’evaporador de les plaques és especialment important. Per a refrigeradors sense protecció contra les gelades, la temperatura de sortida s'ha de controlar per sobre del punt de congelació. Per descomptat, hi ha moltes mesures anticongelants per a l'evaporador de plaques. Per exemple, la unitat està equipada amb un interruptor de control de baixa pressió, un commutador anticongelant del costat refrigerant, un interruptor anticongelant controlat per la temperatura de l’aigua i un interruptor de flux.
A mesura que augmenta la temperatura d’evaporació, la diferència de temperatura mitjana de l’evaporador disminuirà, de manera que disminuirà la capacitat de refrigeració de l’evaporador, però per al compressor, la situació es reverteix. La capacitat de refrigeració del compressor augmenta amb la temperatura d’evaporació。
Si es selecciona un evaporador més petit, el punt d’operació es desplaçarà al llarg de la corba del compressor cap a una temperatura d’evaporació més baixa, cosa que no només provoca una disminució de la sortida de tota la màquina, sinó que també la temperatura d’evaporació al punt d’equilibri de funcionament és a prop de la temperatura de congelació, comiat És més probable que congelem l’evaporador de la placa. Si es selecciona un evaporador més gran, que no només evita la possibilitat de reduir la sortida i congelació, sinó que també redueix la caiguda de pressió del costat de l’aigua, cosa que redueix el consum d’energia de la bomba durant el funcionament. Per descomptat, l'elecció d'un evaporador més gran augmentarà la inversió inicial, per la qual cosa s'ha de considerar de forma exhaustiva.
Val a dir que quan la unitat de bomba de calor refrigerada per aire entra en la fase de descongelació, a causa de la temperatura elevada de l'aigua del costat de baixa pressió (costat del bescanviador de placa) i de la baixa temperatura del costat d'alta pressió (costat del bescanviador de calor) , la alta i la baixa La diferència és molt petita, donant lloc a un cabal relativament petit de la vàlvula d'expansió (perquè el cabal de la vàlvula d'expansió és proporcional al quadrat mitjà arrel de la diferència de pressió abans i després de la vàlvula), i al mateix temps, l’estoc de refrigerant de l’intercanviador de calor de la placa és menor, i la temperatura d’evaporació aquí és més alta. Alt, de manera que es produirà un fenomen d’evacuació a baixa pressió de la unitat de bomba de calor refrigerada per l’aire durant la descongelació, i aquesta evacuació és extremadament desfavorable per al refredament i la lubricació per retornar l’oli del compressor i provocarà danys en la bobina del compressor. i les peces mòbils durant molt de temps.
Com a resposta a aquesta situació, podem optimitzar el sistema ， un tub capil·lar obert i tancat per la vàlvula de solenoide 9 està connectat en paral·lel als dos extrems de la vàlvula d'expansió frigorífica 4, tal com es mostra a la fig. 3. Quan es produeixi un buidatge a la unitat de bomba de calor, l’obertura i el tancament de la vàlvula de solenoide d’obertura 9 han de poder controlar raonablement. L’autor d’aquest article ha fet molts treballs d’exploració en aquest aspecte i ha obtingut resultats relativament satisfactoris.
3 Intercanviador de calor placa com a condensador
L’intercanviador de calor de plaques que s’utilitza com a evaporador en el cicle de refrigeració de la unitat de bomba de calor s’utilitza com a condensador durant el cicle de la bomba de calor. Tant en el cicle de refrigeració com en el cicle de la bomba de calor, la direcció del flux de refrigerant és contrària, mentre que la direcció del flux d'aigua no varia. Com que la càrrega del condensador és superior a la càrrega de l’evaporador, el disseny ha de considerar que l’intercanviador de calor de plaques funciona com a evaporador per a intercanvi de calor en corrent i quan s’utilitza com a condensador per a intercanvi de calor contracorrent. La determinació de la temperatura d’aigua d’entrada i sortida de l’aigua de refrigeració de l’intercanviador de calor de la placa s’ha de basar en les condicions meteorològiques locals (referint-se principalment al càlcul de la temperatura de la bombeta humida de l’aire condicionat a l’estiu) i una comparació de la despeses d’inversió i funcionament. En general, la temperatura d'entrada de l'aigua de refrigeració és de 4 a 6 graus superior a la temperatura calculada de la bombeta humida d'aire condicionat de l'estiu i la diferència de temperatura de l'aigua de refrigeració és de 4 a 6 graus.
En el cas dels condensadors de placa, generalment no cal que hi hagi una secció de condensació i una secció de sobrecobriment, ja que l’intercanvi de calor de la secció de sobrecobriment consisteix en intercanviar calor sensible, molt inferior a l’eficiència d’intercanvi de calor latent de la secció de condensació. Si es requereix un sobrecobriment, en principi, un subescalfador s'ha de configurar per separat.
Com que el coeficient de transferència de calor de condensació és generalment menor que el coeficient de transferència de calor per part de l’aigua, per tal de fer els dos el més propers possible, el cabal d’aigua ha de ser menor que el de l’intercanviador de calor aigua a aigua, que pot ser 0,3 ~ 0,6m / s. Val la pena assenyalar que la velocitat del cabal d’aigua no ha de ser massa petita, sinó que provocarà una baixa turbulència, la qual cosa comportarà una eficiència de transferència de calor insatisfactòria i un efecte d’auto-neteja.
La transferència de calor al condensador es produeix bàsicament per condensació de pel·lícula, de manera que l'intercanviador de calor de placa ha de girar verticalment. El refrigerant entra en el condensador de la placa des de la part superior en forma de gas sobreescalfat, es refreda, es condensa després del sobreescalfament i surt de la part inferior en forma de líquid supercalentat.
Cal assenyalar que, ja que el volum intern del condensador de placa és molt reduït i no pot emmagatzemar líquid, el sistema de bombes de calor amb l’intercanviador de calor de plaques ja que l’intercanviador de calor de l’aigua ha d’estar proveït d’un dipòsit de líquid addicional.
4 intercanviadors de calor per a la unitat de recuperació de calor
La unitat de recuperació de calor utilitza aigua de condensació i aigua de l’aixeta per escalfar-la a l’aigua domèstica o processar aigua calenta, de manera que es treu la calor de condensació generada pel sistema de refrigeració, és a dir, envieu directament l’aigua de l’aixeta que compleixi la quantitat d’aigua calenta a l’intercanviador de calor de recuperació i descàrrega a l’atmosfera. L’intercanviador de calor de plaques que s’utilitza com a intercanviador de calor per a la recuperació de calor s’instal·la entre el condensador i el compressor, tal com es mostra al diagrama de flux de la unitat de recuperació de calor de tipus LSFMH produïda per Changzhou Aisite Air Conditioning Equipment Co., Ltd.
Els experiments demostren que la càrrega del refrigerador de sobreescalfament sol ser del 20% de la càrrega del condensador. Amb l'augment de la temperatura de l'aigua d'entrada de l'intercanviador de calor de recuperació de calor, s'ha reduït la recuperació de calor latent de condensació i, a continuació, s'utilitza principalment la calor sensible condensada per continuar escalfant l'aigua calenta prèviament escalfada fins a 50 ~ 60 ℃. aigua a alta temperatura emmagatzemada al dipòsit d’emmagatzematge d’aigua per al seu ús.
En el disseny i la selecció d’intercanviadors de calor de plaques de recuperació de calor, per tal d’assegurar la funció de refrigeració normal de la unitat i obtenir un coeficient d’aprofitament més gran d’energia, s’ha de considerar de forma exhaustiva la relació de distribució d’energia entre la recuperació de calor i la capacitat de refrigeració. Val la pena assenyalar que, a causa de l’elevada temperatura de l’intercanviador de calor de les plaques de recuperació de calor, per tal d’evitar l’escalament de l’aigua a l’intercanviador de calor de la placa de recuperació de calor, l’aigua de l’aixeta s’ha de suavitzar.
A més, a causa de la fluctuació o l’impacte enorme de l’escapament del compressor, pot causar danys a la pressió a l’intercanviador de calor de la placa braçada. Per tant, alguns fabricants instal·len una secció tampó entre el compressor i el refrigerador de sobrecalentadors.