Gelötete Wärmetauscher mit hohem Wärmeaustauschkoeffizienten

1. Grundkonzepte der Wärmeübertragung.

Wärme bewegt sich immer von Objekten mit hoher Temperatur zu Objekten mit niedriger Temperatur, und je größer der Temperaturunterschied zwischen ihnen ist, desto schneller ist die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit. Wenn die Temperaturdifferenz Null ist, die Wärmeübertragung stoppt.
Es gibt drei grundlegende Arten der Wärmeübertragung: Strahlung, Leitung und Konvektion.
Strahlungswärme wird in Form elektromagnetischer Wellen nach außen übertragen.
Unter Wärmeleitung versteht man den Wärmeaustausch, der bei direktem Kontakt von Gegenständen stattfindet. Um die Wärmeübertragungswirkung des Wärmetauschers zu verbessern, Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer, Aluminium, usw. werden häufig verwendet. Edelstahl weist außerdem eine gute Wärmeübertragungsleistung auf.
Konvektion ist ein Prozess, bei dem Wärme durch relative Bewegung von Molekülen übertragen wird, nachdem die Flüssigkeit selbst erhitzt wurde.
Im Wärmeübertragungsprozess eines Wärmetauschers, Oftmals finden mehrere Wärmeübertragungsmethoden gleichzeitig statt.
Da die Wärmeübertragungsmenge der Konvektionswärmeübertragung groß und leicht zu kontrollieren ist, Es ist die Hauptmethode der Wärmeübertragung in Wärmetauschern.

Die Grundformeln für Wärmeleitung und Konvektionswärmeübertragung lauten: Q=KA(Tg-Td)

In der Formel, Q ist die Wärmeübertragung, Die Einheit ist KW
K ist der Wärmeübergangskoeffizient, die Einheit ist W/m2°C
A ist die Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers
Tg ist die Temperatur auf der Hochtemperaturseite
Td ist die Temperatur auf der Niedertemperaturseite

Der Temperaturunterschied zwischen hohen und niedrigen Temperaturen ändert sich tatsächlich, Daher wird in der Praxis zur Berechnung die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz Δt verwendet.

2. Art des Wärmetauschers.

Es gibt viele Klassifizierungsmethoden, Die wichtigste Klassifizierungsmethode ist jedoch die Klassifizierung nach Strukturform:

1. Rohrbündelwärmetauscher: Dies ist der älteste Wärmetauscher, aber es ist auch der zuverlässigste und praktischste Wärmetauscher.

Wie in der Abbildung unten gezeigt, Dies ist ein Trockenverdampfer mit U-förmigem Rohr, der häufig in Kühlsystemen verwendet wird. Das Kältemittel fließt im Rohr und Wasser (sekundäres Kältemittel) fließt außerhalb der Röhre.

Das flüssige Kältemittel tritt vom unteren Teil der linken Endabdeckung ein, verdampft nach dem Durchgang durch das U-förmige Rohr, Es verwandelt sich in Kältemittelgas und tritt aus dem oberen Teil der linken Endabdeckung aus.

Um den Wasserdurchfluss zu erhöhen (Kältemittel) und sorgen dafür, dass das Kältemittel besser mit der Außenwand des Rohrs in Kontakt kommt, Im Mantel des Rohrbündelwärmetauschers sind Leitbleche eingebaut.

2. Rohrbündelwärmetauscher: Es werden zwei Arten von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet, die gestapelt und zu einer Schlangen- oder Kreisspule gewickelt werden. Kältemittel fließt außerhalb des Rohrs und Wasser fließt innerhalb des Rohrs. Es ist kostengünstig, funktioniert aber unregelmäßig.

3. Plattenwärmetauscher: Es handelt sich um einen effizienten und kompakten Wärmetauscher, der in den letzten Jahrzehnten entwickelt und weit verbreitet eingesetzt wurde. Es besteht aus einer Reihe dünner Metalle, die parallel zueinander sind und gewellte Oberflächen haben. Bei gleichem Metallverbrauch, Die Wärmeübertragungsfläche von Plattenwärmetauschern ist viel größer als die von Rohrbündelwärmetauschern. Denn die Flüssigkeitsströmung in den gewellten Kanälen zwischen den Wärmetauscherplatten kann zu starken Störungen führen, Der Wärmeübergangskoeffizient ist groß. Für Flüssig-Flüssigkeit-Plattenwärmetauscher, Der Wärmeübertragungskoeffizient kann bis zu 2500–7000 W/ betragen.(㎡·℃), welches ist 2-4 mal höher als beim Rohrbündeltyp. Wenn heiße und kalte Flüssigkeiten im Gegenstrom Wärme austauschen, Es können sehr nahe beieinander liegende Temperaturen erreicht werden. Plattenwärmetauscher werden häufig in Industriebereichen wie der Wärmekraft eingesetzt, Essen, Medizin, Wein machen, Getränke, synthetische Fasern, Metallurgie und Chemie, und mit Verbesserungen in Plattenform und -struktur, seine Anwendungsgebiete erweitern sich weiter.

Es gibt zwei Arten von Plattenwärmetauschern: montierter Typ und integrierter gelöteter Typ. Der zusammengebaute Typ besteht aus mehreren gepressten Wellblech-Wärmeübertragungsplatten, mit Ecklöchern an den vier Ecken, wie in der Abbildung gezeigt 6-33. Benachbarte Platten werden durch spezielle Dichtungen getrennt, so dass kalte und heiße Flüssigkeiten jeweils aus einem Eckloch einströmen, Strömung zwischen den Platten in Abständen entlang der durch die Dichtungen und Riffelungen festgelegten Strömungskanäle, und dann von der anderen Seite fließen. Es mündet ein diagonales Eckloch, wie in der Abbildung gezeigt 6-34. Der zusammengebaute Plattenwärmetauscher hat den Vorteil, dass er leicht zerlegt und gereinigt werden kann, aber seine Druckfestigkeit ist begrenzt. Figur 6-35 zeigt einen integral gelöteten Plattenwärmetauscher. Die Platten dieses Plattenwärmetauschertyps sind die gleichen wie die des zusammengebauten Typs. Die Enden der Platten sind integral verlötet. Es verfügt über eine hohe Druckbelastbarkeit, aber es ist unbequem zu reinigen. Sie sollten bei der Verwendung darauf achten. Stellen Sie sicher, dass die Flüssigkeit sauber ist. Allgemein, Die Wärmeaustauschkapazität eines einzelnen integral gelöteten Wärmetauschers ist geringer als die eines zusammengebauten Wärmetauschers.

Wärmeübertragungsplatten sind die Kernkomponenten von Plattenwärmetauschern. Jede Wärmeübertragungsplatte überlappt in einer bestimmten Reihenfolge, um einen Strömungskanal zwischen den Platten zu bilden. Kalte und heiße Flüssigkeiten strömen in ihren jeweiligen Strömungskanälen auf beiden Seiten der Platte und passieren die Platte. Die Chips werden wärmegetauscht, wie in der Abbildung gezeigt 6-34. Die Oberfläche der Platte ist geriffelt, und die Strömungsrichtung des Fluids verläuft senkrecht zu den Wellen, oder in einem bestimmten Neigungswinkel.

Unterschiedliche Plattenformen wirken sich direkt auf den Wärmeübergangskoeffizienten aus, Strömungswiderstand und Druckwiderstand. Das Material der Platten ist in der Regel Edelstahl. Derzeit, Wärmetauscherplatten haben meist die Form eines Fischgrätenmusters, wie in der Abbildung gezeigt 6-35. Es wurde berichtet, dass montierte Plattenwärmetauscher als Kondensatoren und Verdampfer in Lithiumbromid-Absorptionskältemaschinen verwendet werden, Integral gelötete Wärmetauscher werden hingegen häufig in kleinen Wasserwärmepumpeneinheiten als Verdampfer eingesetzt.

1. Den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand nennt man Verdunstung, und die zugehörigen Komponenten werden Verdampfer genannt; Den Übergang von Dampf zu Flüssigkeit nennt man Kondensation.
Das zugehörige Bauteil wird Kondensator genannt.
Bei diesen Veränderungen ist viel Wärme erforderlich.

Das haben wir alle schon einmal erlebt, wenn Alkohol auf unserer Haut verdunstet, uns ist kalt. Das ist Verdunstung, Das ist Kühlung.

Zum Beispiel, 1 Ein Kilogramm Wasser wird von 50°C auf 90°C erhitzt. Es gibt keine Zustandsänderung. Die benötigte Wärme ist:
Q=1(kg)x1(kcal/kg.°C) X(90-50°C)=40kcal= 40x1,163=46,52 Watt
Aber umdrehen 1 Kilogramm Wasser von 100°C in Wasserdampf von 100°C erfordert 838.8 kcal = 838,8x1,163 = 9116.5 Kalorien.
Der Unterschied ist 20.97 mal.
Diese Wärme nennt man "latente Wärme"
Zum Beispiel, die latente Verdampfungswärme des flüssigen R22 beträgt 48.51 kcal/kg, und die spezifische Wärme des Gases R22 beträgt 0.157 kcal/kg°C.
daher, die bei der Verdampfung aufgenommene Wärme 1 kg R22 von 2°C bis 7°C beträgt:
Q=48,51 kcal/kg+0,157 kcal/kg°Cx(7-2)°C=48,51+0,785=49,3 kcal/kg
Es ist offensichtlich, dass die latente Wärme in der Mitte die Hauptursache ist, verantwortlich für 98%.
Um das Kühlsystem klein zu machen, Es muss latente Wärme genutzt werden

2. Kühlkreislauf.

Der Druck des flüssigen Kältemittels wird im Verdampfer verringert und es verdampft kontinuierlich zu Dampf. Gleichzeitig, es nimmt kontinuierlich Wärme aus dem umgebenden Medium auf, Dadurch sinkt die Temperatur des Mediums.

Diese Kältemitteldämpfe werden in den Kompressor gesaugt und komprimiert, Druck und Temperatur erhöhen, das ist, die Arbeit in Wärme umwandeln. Anschließend wird es in den Kondensator abgegeben, um Wärme abzuleiten und zu Kältemittelflüssigkeit zu kondensieren.

Diese Kältemittelflüssigkeiten gelangen in die Drosselklappe, drosseln und Druck reduzieren, und verdampfen nach Eintritt in den Verdampfer..

Solange der Kompressor weiterarbeitet und Arbeiten am Kältemittel durchführt, Das Kältemittel verdampft im Verdampfer weiter und nimmt kontinuierlich Wärme aus dem umgebenden Medium auf, Dadurch wird der Zweck der Kühlung erreicht.

3. Wie funktioniert der gelötete Plattenwärmetauscher im Kühlsystem??

Bedienungsanleitung zum Hartlöten

Installationsanleitung für gelötete Wärmetauscher 1

Installationsanleitung für gelötete Wärmetauscher 2