Scambiatore di calore a piastre e telaio: cosa, come, tipi, lavoro, dimensionamento, pulizia, applicazioni

In campo industriale per vari scopi viene utilizzato lo “scambiatore di calore a piastre e telaio”. All'interno dello scambiatore a piastre e telaio la temperatura e il trasferimento di calore sono sempre trasferiti dal più alto al più basso.

Nell'area industriale gli scambiatori di calore sono utilizzati in grande quantità tra cui lo scambiatore di calore a piastre e telaio è uno di questi. Lo scambiatore di calore a piastre e telaio utilizza come una piastra metallica attraverso la quale il calore può essere trasferito tra due fluidi presenti. È portatore di un telaio e bloccato tra un seguace e una testa.

Che cos'è lo scambiatore di calore a piastre e telaio?

Lo scambiatore di calore a piastre e telaio è un dispositivo che è lo scambiatore di calore più adatto per lo scambio della pressione da bassa pressione a media pressione mediante il mezzo di fluidi in pressione. Viene utilizzato nel free cooling, caldaie.

Lo scambiatore di calore a piastre e telaio è un dispositivo che viene utilizzato in una sequenza di piastre metalliche in cui il calore è spostato liberamente da un fluido a un altro fluido. Le piastre dello scambiatore di calore a piastre e telaio poste l'una sull'altra in modo da poter creare un canale di sequenza in modo che il fluido in pressione possa muoversi all'interno di esso.

Come funziona lo scambiatore di calore a piastre e telaio?

Lo scambiatore di calore a piastre e telaio è un dispositivo ampiamente utilizzato nei piccoli progetti saldati. La principale comodità dello scambiatore di calore a piastre e telaio è che il fluido in pressione può facilmente distribuirsi su piastre metalliche.

Le piastre delle guarnizioni dello scambiatore di calore a piastre e telaio riducono il calore attraverso la superficie dello scambiatore e aiutano a separare il mezzo del caldo dal mezzo del freddo. Per questo motivo il fluido a temperatura più bassa, il gas e il fluido a temperatura più alta, il gas utilizzano un livello minimo di energia.

Il principio di funzionamento dello scambiatore di calore a piastre e telaio è profondamente derivato nella sezione di seguito,

All'inizio del processo più piatti sono impilati insieme.

Le guarnizioni sono utilizzate all'interno dello scambiatore di calore a piastre e telaio, quindi potrebbe consentire la prevenzione fluidi che entrano dalle piastre alternate. Le guarnizioni possono spostarsi facilmente a sinistra oa destra per creare il blocco. In ogni canale delle piastre scorreranno sicuramente due fluidi. I fori delle piastre delle guarnizioni nello scambiatore di calore a piastre e telaio si allineano in questo modo da a tubo proprio come un canale da cui può fluire il fluido.

Se passiamo attraverso le piastre della guarnizione dello scambiatore di calore a piastra e telaio, possiamo osservare che il lato della piastra della guarnizione delle alternative è bloccato.

Se il fluido più freddo può passare attraverso lo scambiatore di calore a piastre e telaio, il fluido entra dall'ingresso superiore sinistro.

Dopo essere entrato nel fluido più freddo, può flusso attraverso la piastra 2, la piastra 4 e la piastra 6. Dopo di che il fluido di raffreddamento ha lasciato una temperatura elevata e si è scaricato dal lato sinistro in basso all'esterno.

Nella fase successiva il fluido ad alta temperatura entra attraverso il lato destro dell'ingresso inferiore, quindi può farlo flusso attraverso la piastra 1, la piastra 3 e la piastra 5. Dopo di che il fluido caldo scarichi dallo scarico superiore destro.

La guarnizione dello scambiatore a piastre e telaio permette di far fluire il fluido all'interno del particolare canale.

In questo processo le piastre che contenevano i canali da dove provengono i fluidi scorre con temperatura diversa e ha sempre la tendenza a far fluire il fluido da temperatura calda a temperatura fredda.  

Il fluido a temperatura più alta trasferisce una piccola quantità di energia termica al fluido a temperatura più bassa. Il diverso tipo di due fluidi non combina mai tra loro e loro mai incontrarsi tra loro proprio perché la separazione è fatta dalla parete della piastra metallica. Per questo motivo il fluido a temperatura inferiore si stava riscaldando e il fluido a temperatura inferiore si stava raffreddando. La quantità di scambio del calore nello scambiatore di calore a piastre e telaio è di tipo semplice.

Dovremmo sempre assicurarci che, le maniche protettive devono essere fissate con le barre di serraggio sopra i fili. L'isolamento dovrebbe essere mantenuto più termico energia.

Il flusso del fluido è controcorrente.

Il principio di funzionamento in controcorrente è più efficace solo a causa della differenza di temperatura media logaritmica. Media logaritmica della differenza di temperatura (LMTD) è il massimo.

Tipi di scambiatori di calore a piastre e telaio:

Lo scambiatore di calore a piastre e telaio può essere classificato in quattro categorie. Loro sono,

1. Scambiatore di calore a piastre saldobrasate e telaio
2. Scambiatore di calore a piastre e telaio con guarnizioni
3. Scambiatore di calore a piastre e telaio saldato
4. Scambiatore di calore a piastre e telaio semi saldati

Di seguito viene fornita la descrizione delle classificazioni degli scambiatori di calore a piastre e telaio,

Scambiatore di calore a piastre saldobrasate e telaio:

La struttura dello scambiatore di calore a piastre saldobrasate e telaio è dotata di guarnizione e telaio sia per il nome dell'apparecchiatura. Lo scambiatore di calore a piastre e telaio saldobrasato viene utilizzato principalmente per piccole applicazioni, ma ora lo scambiatore di calore a piastre e telaio saldobrasato di un giorno è ampiamente utilizzato per le grandi applicazioni. Nel settore della refrigerazione e dell'automotive trova impiego prevalentemente.

Nella piastra saldobrasata e nell'uso dello scambiatore di calore a telaio acciaio inossidabile e brasatura del rame viene utilizzato per realizzare le sue piastre per questo ha elevate caratteristiche di resistenza alla corrosione. Questi scambiatori di calore a piastre e telaio brasati sono molto leggeri e efficiente per questo motivo questo tipo di scambiatore di calore è economico.

La piastra brasata e lo scambiatore di calore del telaio contengono sottili piastre metalliche per isolare il fluido in pressione, ma le lame metalliche tutte insieme per formare una tenuta completa. La tenuta di questo scambiatore di calore è formata con l'ausilio del posizionamento e della brasatura delle piastre metalliche mediante le quali sarà possibile determinare il flusso del fluido. Contiene sia alta pressione che temperatura più alta.

I vantaggi dell'utilizzo di uno scambiatore di calore a piastre saldobrasate e telaio sono,

1. Vengono utilizzati scambiatori.
2. Bassi costi di manutenzione.
3. La progettazione della costruzione è facile.
4. La perdita di calore è molto minima.

Scambiatore di calore a piastre e telaio con guarnizioni:

Nello scambiatore di calore a piastre e telaio guarniti vengono utilizzate più lamiere sottili per realizzare la struttura del canale. La capacità di riscaldamento o di raffreddamento può essere aumentata o diminuita aggiungendo o sottraendo le lamiere sottili interne. Lo scopo per la riparazione o il lavaggio può anche essere smontato. I metalli utilizzati per realizzare le lastre sottili sono acciaio inossidabile, platino e acciaio dolce. Nella piastra guarnizionata e nel telaio le guarnizioni dello scambiatore di calore sono in gomma.

Nell'ingegneria di processo, nel settore automobilistico, nel settore HVAC per impieghi gravosi, lo scambiatore di calore a piastre e telaio con guarnizioni è ampiamente utilizzato.

Per saperne di più, leggi SURRISCALDAMENTO HVAC: CONCETTI IMPORTANTI E 3 FAQ

I vantaggi dell'utilizzo di scambiatori di calore a piastre e telaio con guarnizioni sono,

1. Bassi costi di manutenzione.
2. La perdita può facilmente prevenire.
3. La sostituzione della valvola di espansione non è difficile.
4. La pulizia delle sottili lastre di metallo non presenta difficoltà.

Scambiatore di calore a piastre e telaio saldato:

Se abbiamo osservato la struttura dello scambiatore di calore a piastre e telaio saldati, possiamo osservare che la struttura interna è così simile con lo scambiatore di calore a piastre e telaio con guarnizioni.

I vantaggi dell'utilizzo di scambiatori di calore a piastre e telaio saldati sono,

1. La perdita di liquidi è molto minore.
2. È un tipo molto robusto.
3. Il fluido corrosivo o caldo può facilmente muoversi al suo interno.

Scambiatore di calore a piastre e telaio semi saldato:

Con l'aiuto di due paia di piastre l'interno piastre di metallo sono fatte e sono saldate. Un'altra coppia di guarnizioni, una coppia è saldata per creare un percorso del fluido e un'altra coppia è dotata di guarnizione per creare un percorso del fluido.

I vantaggi dell'utilizzo di scambiatori di calore a piastre e telaio semi saldati sono,

1. La perdita di liquidi è molto minore.
2. Lo spostamento di materiali pesanti non incontra difficoltà.

Schema scambiatore a piastre e telaio:

Di seguito è riportato lo schema dello scambiatore di calore a piastre e telaio,

Applicazioni dello scambiatore di calore a piastre e telaio:

I applicazione scambiatore a piastre e telaio sono riportati di seguito,

1. Isolamento pompa di calore
2. Scaldabagno
3. Recupero del calore di scarto
4. Raffreddamento libero
5. Isolamento della torre di raffreddamento

Isolamento pompa di calore:

Per proteggere il pompa di calore dai contaminanti nella fornitura di acqua vengono utilizzati scambiatori a piastre Graham. La cabina ad alto grado di turbolenza può essere facilmente mantenuta dallo scambiatore della serie Graham a piastre, che riduce le incrostazioni ed è appropriato per il flusso del fluido a temperatura più elevata.

Scaldabagno:

L'acciaio inossidabile è usato per fare scaldabagno. Ha un alto tasso di trasferimento di calore e resistività alla corrosione. Nello scaldabagno vengono utilizzati principalmente scambiatori a piastre Graham che sono appropriati per far fluire il fluido a temperatura più elevata.

Recupero del calore residuo:

Il calore di scarto può essere generato refrigeratori, condensatore di vapore e molti altri processi vengono utilizzati per produrre calore dall'aria o dall'acqua. Alta efficienza e temperatura più bassa aiuta a ridurre i costi energetici.

Raffreddamento gratuito:

Per il funzionamento dei refrigeratori free cooling il sistema di refrigerazione viene spento e contribuisce a ridurre i costi di utilità dell'impianto. Nel free cooling vengono utilizzati scambiatori a piastre Graham. Durante il processo di free cooling l'aria viene preraffreddata mediante l'aiuto dell'acqua della torre di raffreddamento.

Isolamento della torre di raffreddamento:

Mediante l'isolamento della torre di raffreddamento, l'acqua di raffreddamento viene fatta circolare negli edifici. . Nel isolamento torre di raffreddamento scambiatore a piastre Graham sono utilizzati per ridurre al minimo la turbolenza dell'acqua.

Dimensionamento scambiatore a piastre e telaio:

Per il processo di misurazione del dimensionamento dello scambiatore di calore a piastre e telaio vengono seguiti alcuni passaggi. Loro sono,

1. Ottieni i dati di progettazione
2. Calcolo del flusso di calore
3. Calcolo del numero necessario di lastre sottili
4. Conferma la dimensione dello scambiatore di calore

Ottieni i dati di progettazione:

All'inizio per calcolare la dimensione dello scambiatore a piastre e telaio il primo passo da seguire è ottenere i dati di progettazione. I dati che devono seguire per eseguire questo processo sono elencati di seguito,

• Proprietà presenti nei fluidi.
• Temperatura per ogni fluido in uscita e in ingresso.
• Pressione per il fluido in ingresso.
• Caduta di pressione ammessa.

Calcolo del flusso di calore:

Se la portata del fluido che scorre, il calore specifico, la temperatura di ingresso, la temperatura di uscita o si conosce il lato freddo o il lato caldo, è possibile calcolare facilmente il flusso di calore.

Con l'aiuto della formula da cui è possibile calcolare il flusso di calore è riportato di seguito,

Dove,

m_c = Portata massica lato temperatura inferiore in kg al secondo

C_pc= Calore specifico lato temperatura inferiore

T₂= Temperatura di uscita lato temperatura inferiore in Kelvin

T₁= Temperatura di ingresso lato temperatura inferiore in Kelvin

m_h = portata massica sul lato della temperatura più alta in kg al secondo

C_ph= Calore specifico sul lato della temperatura più alta

T₄ = Temperatura di uscita sul lato della temperatura più alta in Kelvin

T₃ = Temperatura di ingresso sul lato della temperatura più alta in Kelvin

Con l'aiuto di Il trasferimento di calore è possibile determinare il flusso di calore del coefficiente.

Dove,

H = Coefficiente di scambio termico complessivo in kw.m².K^-1

S = Area dello scambiatore di calore in mq

Calcolo del numero necessario di lastre sottili:

Il numero necessario di lastre sottili può essere determinato utilizzando questa formula,

N = S/s

Dove,

N = Numero necessario di lastre sottili

S = Superficie totale della superficie dello scambiatore di calore in mq

s = Dimensione di un particolare piatto singolo in mq

Conferma la dimensione dello scambiatore di calore:

Usando il Numero Nussel è possibile determinare la dimensione dello scambiatore di calore.

Dove,

No = Numero Nussel

a = Coefficiente dipendente dall'ondulazione della lamiera

Ri = Numero di Reynolds

b = Coefficiente dipendente dall'ondulazione della lamiera

P_r= Numero Prandtl

P_rw = Numero Prandtl alla parete del piatto

Per saperne di più, leggi Numero di Reynolds: Sono più di 10 fatti importanti

Pulizia e manutenzione scambiatori a piastre e telaio:

Pulizia e manutenzione dello scambiatore di calore a piastre e telaio in tre fasi. Sono elencati di seguito,

1. Manutenzione programmata
2. Pulisci sul posto
3. Manutenzione manuale

Manutenzione programmata:

Il processo comune di manutenzione della pulizia e della manutenzione dello scambiatore di calore a piastre e telaio è la manutenzione programmata. In questo processo programmato e regolarmente mantenere e pulire l'apparato dello scambiatore di calore. Questi tipi di processi di pulizia e manutenzione durano almeno sei mesi.

Pulisci sul posto:

In questo processo effettuare periodicamente la manutenzione e la pulizia dell'apparato dello scambiatore di calore. Questo tipo di processo di pulizia e manutenzione non è necessario aprire la piastra far cadere una pressione eccessiva all'interno del calore scambiatore.

Manutenzione manuale:

In questo processo si effettua annualmente la manutenzione e la pulizia dell'apparato dello scambiatore di calore. Questo tipo di processo di pulizia e manutenzione dura almeno per più di un anno.