El intercambiador de calor de placas (PHE) es un equipo de intercambio de calor eficiente y compacto, que es superior al intercambiador de calor de carcasa y tubo en muchos aspectos. Bajo la misma carga de intercambio de calor, el volumen del intercambiador de calor de placas es 1/3 ~ 1/6 del tipo de tubo y carcasa, y el peso es solo 1/2 ~ 1/5 del tipo de tubo y carcasa. La carga de refrigerante requerida El volumen es solo aproximadamente 1/7 del tipo de carcasa y tubo. En términos de intercambio de calor del agua, bajo la misma carga y la misma velocidad del agua, el coeficiente de transferencia de calor K del intercambiador de calor de placas puede alcanzar 2000 ~ 4650W / (㎡ · K), que es 2 ~ 5 veces, debido a Ventajas de la alta eficiencia de transferencia de calor, tamaño pequeño, peso ligero, área conveniente y combinación de procesos, los intercambiadores de calor de placas han sido ampliamente utilizados en la industria de la refrigeración, como enfriadores y bombas de calor refrigeradas por aire. La aplicación de intercambiadores de calor como evaporadores, condensadores, intercambiadores de calor de recuperación de calor (enfriadores de sobrecalentamiento), subenfriadores de líquidos y enfriadores de aceite de compresores de tornillo en unidades de agua caliente está aumentando. El intercambiador de calor de placas se usa como evaporador durante el enfriamiento y como condensador durante el calentamiento.
1 Requisitos básicos de los intercambiadores de calor de placas para equipos de refrigeración.
(1) Los intercambiadores de calor de placas utilizados en equipos de refrigeración tienen alta presión en el lado del refrigerante (hasta aproximadamente 25 bar) y una fuerte penetración, por lo que se deben preferir los intercambiadores de calor de placas soldadas a alta presión especialmente producidos para la industria de la refrigeración al modelar.
(2) El coeficiente de transferencia de calor es un indicador importante para medir el efecto de intercambio de calor del intercambiador de calor. Con el aumento de los requisitos de energía por unidad de volumen de refrigeradores, el área de intercambio de calor por unidad de volumen de intercambiadores de calor de placas utilizados en equipos de refrigeración también debería aumentar en consecuencia. Las unidades refrigeradas por agua y refrigeradas con glicol utilizan un intercambiador de calor de placas soldadas de acero inoxidable altamente eficiente y compacto, que tiene un mayor aumento en la eficiencia de resistencia que el intercambiador de calor de carcasa y tubo, y la tasa de escala es solo la misma que la del condensador de carcasa. 1/10 [2]. .
(3) Una gran caída de presión en el condensador reducirá la temperatura de condensación del vapor, dando como resultado una reducción en la diferencia de temperatura de transferencia de calor; Una gran caída de presión en el evaporador causará un sobrecalentamiento excesivo del vapor en la salida. Ambos casos aumentarán el área de intercambio de calor, que es desfavorable para el intercambio de calor. Para el condensador, se recomienda que la presión del lado del refrigerante (como R22) caiga ≤0.01 ~ 0.03Mpa2.
(4) Para las unidades de bomba de calor enfriadas por aire, el intercambiador de calor del lado del agua se usa como evaporador en verano y como condensador en invierno. Los dos deben seleccionarse y calcularse por separado en el diseño, y prevalecerá el área más grande.
2 Como intercambiador de calor de placas para evaporador
Como se muestra en la Figura 1, en la unidad de bomba de calor enfriada por aire, el ciclo de refrigeración
En ese momento, el intercambiador de calor de placas se usa como evaporador. El evaporador debe mantenerse verticalmente, y el refrigerante bifásico de gas y líquido interceptado por la válvula de expansión ingresa desde la parte inferior del evaporador para garantizar una distribución uniforme del refrigerante y, al mismo tiempo, evitar que el refrigerante líquido ingrese a la cámara de compresión cuando se evapora. está incompleto&"; Liquid hit GG"; fenómeno. La acción de la gravedad sobre las gotas evita que suban con el vapor de gas antes de completar la vaporización, lo que puede garantizar un intercambio de calor suficiente, de modo que el refrigerante puede intensificarse por completo o incluso producir un cierto grado de sobrecalentamiento al salir del evaporador; a partir de este punto, se puede ver que el alto El número de placas del intercambiador de calor de placas de la placa es menor que el de la placa baja, lo que puede reducir en gran medida el grado de desigualdad del refrigerante en el intercambiador de calor. Al mismo tiempo, debido a que el caudal volumétrico del refrigerante gaseoso en la salida del evaporador es más de 30 a 60 veces el caudal volumétrico de la mezcla bifásica en la entrada, el tamaño de la junta de salida del refrigerante del El intercambiador de calor de placas no debe ser demasiado pequeño.
Debido a que la separación entre placas del intercambiador de calor de placas es pequeña y las placas son delgadas, la protección anticongelante del evaporador de placas es particularmente importante. Para enfriadores sin protección contra heladas, la temperatura de salida debe controlarse por encima del punto de congelación. Por supuesto, hay muchas medidas anticongelantes para el evaporador de placas. Por ejemplo, la unidad está equipada con un interruptor de control de baja presión, un interruptor de anticongelante del lado del refrigerante, un interruptor de anticongelante con temperatura controlada del lado del agua y un interruptor de flujo.
A medida que aumenta la temperatura de evaporación, la diferencia de temperatura promedio del evaporador disminuirá, por lo que la capacidad de enfriamiento del evaporador disminuirá, pero para el compresor, la situación se invierte. La capacidad de enfriamiento del compresor aumenta con la temperatura de evaporación。
Si se selecciona un evaporador más pequeño, el punto de operación se moverá a lo largo de la curva del compresor hacia una temperatura de evaporación más baja, lo que no solo causa una disminución en la salida de toda la máquina, sino que también la temperatura de evaporación en el punto de equilibrio de operación está cerca del temperatura de congelación, despedida Es más probable que congele el evaporador de placas. Si se selecciona un evaporador más grande, lo que no solo evita la posibilidad de reducir la producción y la congelación, sino que también reduce la caída de presión en el lado del agua, lo que reduce el consumo de energía de la bomba durante el funcionamiento. Por supuesto, elegir un evaporador más grande aumentará la inversión inicial, por lo que debe considerarse de manera integral.
Vale la pena mencionar que cuando la unidad de bomba de calor enfriada por aire entra en la fase de descongelación, debido a la alta temperatura del agua en el lado de baja presión (lado del intercambiador de calor de placas) y la baja temperatura en el lado de alta presión (lado del intercambiador de calor de aletas) , el alto y el bajo La diferencia es muy pequeña, lo que resulta en un caudal relativamente pequeño de la válvula de expansión (porque el caudal de la válvula de expansión es proporcional al cuadrado medio de la diferencia de presión antes y después de la válvula), y Al mismo tiempo, el stock de refrigerante en el intercambiador de calor de placas es menor, y la temperatura de evaporación aquí es mayor. Alto, por lo que habrá un fenómeno de evacuación a baja presión de la unidad de bomba de calor enfriada por aire durante la descongelación, y esta evacuación es extremadamente desfavorable para la refrigeración y la lubricación de retorno de aceite del compresor, y causará daños a la bobina del compresor. y partes móviles durante mucho tiempo.
En respuesta a esta situación, podemos optimizar el sistema, un tubo capilar para ser abierto y cerrado por la válvula solenoide 9 está conectado en paralelo en ambos extremos de la válvula de expansión de refrigeración 4, como se muestra en la FIG. 3. Cuando se produce la aspiración en la unidad de bomba de calor, la apertura y cierre de la válvula solenoide de apertura 9 debe poder controlarse razonablemente. El autor de este artículo ha realizado muchos trabajos de exploración en este aspecto y ha logrado resultados relativamente satisfactorios.
Intercambiador de calor de 3 placas como condensador
El intercambiador de calor de placas utilizado como evaporador en el ciclo de refrigeración de la unidad de bomba de calor se usa como condensador durante el ciclo de la bomba de calor. Tanto en el ciclo de refrigeración como en el ciclo de la bomba de calor, la dirección del flujo de refrigerante es opuesta, mientras que la dirección del flujo de agua no cambia. Dado que la carga del condensador es mayor que la carga del evaporador, el diseño debe considerar que el intercambiador de calor de placas funciona como un evaporador para el intercambio de calor en paralelo y cuando se usa como condensador para el intercambio de calor en contracorriente. La determinación de la temperatura del agua de entrada y salida del agua de enfriamiento del intercambiador de calor de placas debe basarse en las condiciones meteorológicas locales (principalmente en relación con el cálculo de la temperatura del bulbo húmedo del aire acondicionado en verano) y una comparación de inversión y costos operativos. En general, la temperatura de entrada del agua de enfriamiento es de 4 a 6 grados más alta que la temperatura calculada del bulbo húmedo del aire acondicionado local de verano, y la diferencia de temperatura del agua de enfriamiento es de 4 a 6 grados.
Para condensadores de placa, generalmente no es necesario tener una sección de condensación y una sección de sobreenfriamiento coexistiendo, porque el intercambio de calor de la sección de sobreenfriamiento es para intercambiar calor sensible, que es mucho más bajo que la eficiencia de intercambio de calor latente de la sección de condensación. Si se requiere un sobreenfriamiento, en principio, un subenfriador debe establecerse por separado.
Dado que el coeficiente de transferencia de calor de condensación es generalmente más pequeño que el coeficiente de transferencia de calor del lado del agua, para que los dos estén lo más cerca posible, el caudal de agua debe ser menor que el del intercambiador de calor de agua a agua, que puede ser 0.3 ~ 0.6m / s. Vale la pena señalar que la velocidad del flujo de agua no debe ser demasiado pequeña, de lo contrario causará una baja turbulencia, lo que conducirá a una eficiencia de transferencia de calor insatisfactoria y un efecto de autolimpieza.
La transferencia de calor en el condensador ocurre básicamente a través de la condensación de la película, por lo que el intercambiador de calor de placas debe girar verticalmente. El refrigerante ingresa al condensador de placas desde la parte superior en forma de gas sobrecalentado, se enfría, se condensa después del sobrecalentamiento y sale del fondo en forma de líquido sobreenfriado.
Cabe señalar que, dado que el volumen interno del condensador de placas es muy pequeño y no puede almacenar líquido, el sistema de bomba de calor con el intercambiador de calor de placas como el intercambiador de calor del lado del agua debe estar provisto de un depósito de líquido adicional.
Intercambiador de calor de 4 placas para unidad de recuperación de calor
La unidad de recuperación de calor utiliza calor de condensación y agua del grifo para calentarlo en agua doméstica o procesar agua caliente, para eliminar el calor de condensación generado por el sistema de refrigeración, es decir, enviar directamente agua del grifo que cumpla con la cantidad de agua caliente. el intercambiador de calor de recuperación de calor y lo descarga a la atmósfera. El intercambiador de calor de placas utilizado como intercambiador de calor de recuperación de calor se instala entre el condensador y el compresor, como se muestra en el diagrama de flujo de la unidad de recuperación de calor de tipo LSFMH producida por Changzhou Aisite Air Conditioning Equipment Co., Ltd.
Los experimentos muestran que la carga del enfriador de sobrecalentamiento suele ser del 20% de la carga del condensador. Con el aumento de la temperatura del agua de entrada del intercambiador de calor de recuperación de calor, la recuperación del calor de condensación latente se ha reducido, y luego el calor sensible condensado se utiliza principalmente para continuar calentando aún más el agua caliente calentada preliminar a 50 ~ 60 ℃ agua de alta temperatura almacenada en el tanque de almacenamiento de agua para su uso
En el diseño y la selección de intercambiadores de calor de placas de recuperación de calor, para garantizar la función normal de enfriamiento de la unidad y obtener un coeficiente de utilización de energía más alto, la relación de distribución de energía entre la recuperación de calor y la capacidad de enfriamiento debe considerarse de manera integral. Vale la pena señalar que, debido a la alta temperatura en el intercambiador de calor de la placa de recuperación de calor, para evitar la formación de escamas del agua en el intercambiador de calor de la placa de recuperación de calor, el agua del grifo debe ablandarse.
Además, debido a la fluctuación o al gran impacto del escape del compresor, puede causar daños de presión al intercambiador de calor de placas soldadas. Por lo tanto, algunos fabricantes instalan una sección de amortiguación entre el compresor y el enfriador de sobrecalentamiento.