DGXT 플레이트 열 교환기
판형 열교환기는 현재 가장 일반적인 유형의 열 교환기 중 하나이고, 다른 일반적인 유형의 열교환기는 셸 및 튜브 열 교환기입니다. 나선형 열교환기는 산업 분야에도 사용되지만 다른 두 종류의 열 교환기에 비해 사용도 미미합니다.
판형 열교환기는 효율적이고 견고하며 유지보수가 비교적 용이하기 때문에 엔지니어링 분야 전반에서 널리 사용되고 있습니다
판형 열 교환기(PHE) 구성품
판형 열교환기는 비교적 적은 부품으로 구성되어 있습니다. 판형 열교환기는 열을 전달하는 데 사용되므로 유동 매체와 유체 등이 열교환기에 유입되어 나갈 수 있는 입구와 배출구가 필요합니다. 유체는 액체 또는 기체일 수 있습니다. 유체는 주로 액체로만 간주되므로 혼동을 피하기 위해 유동 매질을 사용합니다.
개스킷과 플레이트는 흐르는 매막을 분리하고 혼합을 방지하는 데 사용되며, 개스킷은 각 플레이트의 한 쪽에만 부착됩니다. 플레이트는 이동바에 매달려 있고 클램핑 볼트를 사용하여 함께 압착됩니다. 플레이트가 함께 압축되면 이를 '플레이트 스택'이라고 합니다. 가이드 바는 플레이트 스택이 열리고 닫힐 때 플레이트가 올바르게 정렬되도록 합니다.
최종 관심 구성 요소는 플레이트 스택의 반대쪽 끝에 있는 두 개의 덮개입니다. 한 커버는 움직일 수 있고 다른 커버는 고정되어 있습니다. 이동식 커버와 고정 커버는 프레임 플레이트와 압력 플레이트라고도 합니다 . 주입구와 배출구는 고정 커버에만 장착되어 있습니다.
플레이트 열 교환기 작동
뜨거운 매체는 뜨거운 매체 입구를 통해 열 교환기로 들어갑니다. 개스킷은 열교환기 사이를 흐르는 뜨거운 매체를 유도합니다. 각 플레이트에는 가스켓 패턴이 번갈아 나타납니다. 뜨거운 매체는 한 쌍의 플레이트 사이의 공간으로 흐르지만 개스킷이 이를 방지하기 때문에 다음 플레이트 쌍 사이의 공간으로 흘러 들어가지 않습니다. 이 과정은 두 번째 플레이트 세트가 뜨거운 흐름 매체로 채워질 때까지 계속됩니다.
동시에 차가운 매체는 차가운 매체 입구를 통해 열 교환기로 들어가지만, 이번에는 차가운 매체가 뜨거운 매체가 없는 공간으로 흐를 수 있도록 가스켓이 배치됩니다. 열 교환기는 이제 열유동 매체로 가득 차 있습니다. 각 매체는 연결된 출구를 빠져나와 공정이 지속적입니다.
흐르는 매체에서 가까운 거리에 있기 때문에 두 매체에서 열이 교환됩니다. 뜨거운 매체는 열판을 가열하고 플레이트는 이 열의 일부를 차가운 흐르는 매체로 전달합니다. 따라서 차가운 중간 온도는 상승하지만 뜨거운 중간 기온은 감소합니다.
판형 열교환기의 플레이트에는 단순한 설계가 적용되었을 수 있지만, 각 플레이트에는 흥미로운 엔지니어링 설계 특징이 있습니다. 예:
- 플레이트가 서로 압축되어 플레이트 스택을 형성할 때 각 플레이트 사이의 간극이 매우 작아 두 유동 미디어 사이의 열 접촉이 양호합니다. 플레이트 사이의 간격을 '간극'이라고도 합니다.
- 플레이트는 얇고 접촉면이 커서 각 플레이트에 높은 열 전달률을 제공합니다.
- 열판은 열 전도성이 높은 재질로 제조되어 열 전달률을 더욱 높입니다.
- 평판 표면의 약물로 층류 유동을 방지하고 난류 유동을 촉진하여 열전달률을 높이는 동시에 플레이트 표면에 침전물이 쌓일 가능성을 줄입니다.
- 또한, 그 결과, '물결'이 없는 평판에 비해 더 얇은 평판이 사용될 수 있어 평판의 구조가 딱딱해집니다. 평판 골은 '헤링본' 패턴을 가지고 있는 것으로 알려져 있습니다.
플레이트가 다양한 설계 특징을 가진 판형 열교환기의 유일한 부분이 아니라 가스켓도 흥미로운 설계 특징을 가지고 있습니다.
- 가스켓은 시스템 압력과 온도가 변하는 경우에도 플레이트 사이에 씰을 유지할 수 있습니다.
- 텔루시라고 하는 각 개스킷의 구멍은 누출이 발생하는 개스킷을 식별하는 데 사용됩니다. 이 기능을 사용하면 다음 개스킷에서 누출된 매체가 누출되고 다른 유동 매질이 오염되기 전에 작업자가 영향을 받는 플레이트를 교체할 수 있습니다.
- 가스켓은 열 교환기를 통해 흐르므로 올바른 순서로 설치해야 합니다. 이러한 이유로 개스킷에는 종종 마킹이 장착되어 있어 작업자는 각 플레이트가 전체 플레이트 스택에 걸쳐 올바른 순서로 설치되었는지 점검할 수 있습니다. 플레이트 스택의 순서가 올바른지 확인하는 또 다른 방법은 조립될 때 전체 플레이트 스택에 대각선 방향으로 페인트를 뿌려주는 것입니다.
- 지금까지 이 문서에서는 두 개의 가스켓 설계만 보여주었지만 세 가지 디자인이 있습니다. 가스켓은 고정형 및 이동식 커버와 맞닿은 판재 스택 내의 첫 번째 플레이트와 마지막 플레이트를 제외하고 열 교환기 전체에 번갈아 적용됩니다. 고정 및 이동식 커버를 누르는 플레이트는 플레이트 스택 내의 위치 때문에 시작 및 끝 플레이트라고 합니다. 시작 플레이트와 끝 플레이트의 목적은 고정 커버와 시작 플레이트 사이의 공간으로 흘러 들어가지 않도록 하고 이동식 커버와 끝 플레이트 사이의 공간으로 흘러 들어가지 않도록 하는 것입니다. 이런 식으로 커버가 열을 교환하는데 적극적으로 사용되지 않습니다. 커버가 꽤 두껍고, 약도가 없으며, 열을 교환하기에 적합하지 않기 때문에 의미가 있습니다.
냉각 용량 변경
판형 열교환기의 냉각 용량을 다양하게 변경할 수 있는 방법은 다음과 같습니다.
- 출구 밸브를 조절하여 유량을 증가시키거나 감소시켰습니다. 이 방법은 열 교환기를 분해하지 않기 때문에 유용합니다. 입구 밸브를 스로틀/조절하지 마십시오 . 열 교환기가 식어 국부적인 과열이 발생할 수 있습니다.
- 플레이트 스택의 플레이트 수를 늘리거나 줄입니다. 플레이트 스택의 플레이트 수를 늘리면 냉각 용량이 증가합니다. 플레이트 스택의 플레이트 수를 줄이면 냉각 용량이 감소합니다. 즉, 플레이트가 많을수록 냉각 용량이 증가하고 플레이트가 적을수록 냉각 용량이 줄어듭니다.
- 단일 패스 또는 다중 패스 설계를 사용합니다. 단일 패스 열교환기를 통해 흐르는 두 매체가 한 번만 서로 지나가게 할 수 있습니다. 다중 패스 열교환기를 통해 흐르는 매체가 여러 번 지나가게 할 수 있습니다. 대부분의 판형 열교환기는 단일 패스 설계를 사용합니다.
유동 유형
판형 열교환기를 통과하는 유량은 평행, 교차 또는 카운터일 수 있습니다 . 판형 열교환기는 열 전달에 가장 효율적인 흐름 유형이므로 일반적으로 역류를 사용합니다. 카운터 유량은 종종 역류(contra flow)라고 합니다.
플레이트 설계 고려 사항
판형 열교환기는 광범위한 용도로 사용되므로 작동 중인 공정 조건을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다. 이러한 작업에는 부식성 및 침식성 환경이 포함될 수 있습니다. 금속, 합금, 플라스틱 등 다양한 재료로 판형 열교환기를 제작할 수 있습니다. 판형 열교환기는 서로 다른 소재로 되어 있어 다양한 용도에 더 적합합니다. 예를 들어 특정 유동 매체가 특정 금속과 접촉할 때 적극적으로 반응하는 경우 테플론 등의 폴리머 기반 물질을 대신 사용할 수 있습니다.
열교환기 장점
판형 열교환기는 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.
- 판형 열교환기는 동일한 크기의 다른 열 교환기 설계에 비해 무게가 더 적고 공간이 더 적게 필요하며 효율이 더 높습니다.
- 플레이트 스택을 쉽게 열 수 있으므로 플레이트를 교체하고 청소하는 것은 간단합니다.
- 또한 판형 열교환기와 달리 분해에 추가 공간이 필요하지 않습니다.
판형 열교환기 단점
그러나 판형 열교환기와 관련된 단점도 몇 가지 있습니다.
- 판형 열교환기는 다른 열교환기에 비해 가격이 더 비싼 경향이 있습니다.
- 누출이 있는 개스킷이 있어 흐르는 매질이 다른 매체와 혼합되는 경우 누출되는 플레이트를 찾기 어렵습니다.
- 제자리에 있는 플레이트 가스켓을 교체하는 것은 어렵거나 불가능합니다. 일부 플레이트 개스킷은 교체가 필요한 경우 제조업체에 반환해야 하며, 시간과 비용이 모두 듭니다.
- 플레이트가 함께 압축되어 플레이트 스택을 형성할 경우 각 플레이트 사이의 간극이 작기 때문에 오염물이 쌓일 가능성이 높아지고 그에 따라 열 전달률이 감소합니다.
- 플레이트 스택을 다시 조립할 때 클램핑 볼트를 과도하게 조이면 플레이트가 압착되어 플레이트 골지를 손상시키고 개스킷을 압착할 수 있습니다. 가스켓이 짜지면 플레이트가 더 이상 올바르게 밀봉되지 않습니다.
- 판형 열교환기는 시스템 압력에 의해 가스켓이 배출되기 때문에 고압 응용 분야에 적합하지 않습니다. 이러한 상황을 '가스켓 배출'이라고 합니다. 그러나 가스켓이 없는 설계를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이러한 설계에는 일반적으로 브레이징이나 용접된 플레이트가 사용됩니다. 브레이징 및 용접된 판형 열교환기는 고온 및 고압 응용 분야뿐만 아니라 유독성 또는 유독성 유동 매질 등 누출이 위험하거나 재앙적인 응용 분야에도 적합합니다.
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