Intercambiadores de calor soldados con alto coeficiente de intercambio de calor

1. Conceptos básicos de transferencia de calor.

El calor siempre pasa de los objetos de alta temperatura a los de baja temperatura., y cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre ellos, cuanto más rápida sea la velocidad de transferencia de calor. Cuando la diferencia de temperatura es cero, la transferencia de calor se detiene.
Hay tres formas básicas de transferencia de calor.: radiación, conducción y convección.
El calor irradiado se transmite hacia el exterior en forma de ondas electromagnéticas..
La conducción térmica es el intercambio de calor que se produce cuando los objetos entran en contacto directo.. Para mejorar el efecto de transferencia de calor del intercambiador de calor., Materiales con buena conductividad térmica como el cobre., aluminio, etc.. se utilizan a menudo. El acero inoxidable también tiene un buen rendimiento de transferencia de calor..
La convección es un proceso en el que el calor se transfiere mediante el movimiento relativo de las moléculas después de que el fluido se calienta..
En el proceso de transferencia de calor de un intercambiador de calor., A menudo se producen varios métodos de transferencia de calor al mismo tiempo..
Porque la cantidad de transferencia de calor por convección es grande y fácil de controlar, Es el principal método de transferencia de calor en los intercambiadores de calor..

Las fórmulas básicas para la conducción de calor y la transferencia de calor por convección son: Q=KA(Tg-Td)

en la formula, Q es la transferencia de calor, la unidad es kw
K es el coeficiente de transferencia de calor., la unidad es W/m2°C
A es el área de transferencia de calor del intercambiador de calor.
Tg es la temperatura en el lado de alta temperatura
Td es la temperatura en el lado de baja temperatura

La diferencia de temperatura entre altas y bajas temperaturas realmente cambia, por lo que en la práctica se utiliza la diferencia de temperatura promedio logarítmica Δt para calcularla.

2. Tipo de intercambiador de calor.

Hay muchos métodos de clasificación., pero el método de clasificación más importante es la clasificación por forma estructural.:

1. Intercambiador de calor de carcasa y tubos: Este es el intercambiador de calor más antiguo., pero también es el intercambiador de calor más fiable y práctico..

Como se muestra en la siguiente figura, Este es un evaporador seco de tubo en forma de U que se usa a menudo en sistemas de refrigeración.. El refrigerante fluye dentro del tubo y el agua. (refrigerante secundario) fluye fuera del tubo.

El refrigerante líquido ingresa por la parte inferior de la tapa del extremo izquierdo., Se vaporiza después de pasar por el tubo en forma de U., y se convierte en gas refrigerante y sale por la parte superior de la tapa del extremo izquierdo.

Para aumentar el caudal de agua (refrigerante) y hacer que el refrigerante entre en mejor contacto con la pared exterior del tubo, Los deflectores están instalados en la carcasa del intercambiador de calor de carcasa y tubos..

2. Intercambiador de calor de carcasa y tubos: Se utilizan dos tipos de tubos con diferentes diámetros., que se apilan y enrollan en una bobina circular o serpentina. El refrigerante fluye fuera del tubo y el agua fluye dentro del tubo.. es de bajo costo, pero funciona erráticamente.

3. Intercambiador de calor de placas: Es un intercambiador de calor eficiente y compacto que ha sido desarrollado y ampliamente utilizado en las últimas décadas.. Está compuesto por una serie de metales delgados que son paralelos entre sí y tienen superficies corrugadas.. Bajo el mismo consumo de metal., El área de transferencia de calor de los intercambiadores de calor de placas es mucho mayor que la de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos.. Porque el flujo de fluido en los canales corrugados entre las placas de intercambio de calor puede causar graves perturbaciones., el coeficiente de transferencia de calor es grande. Para intercambiadores de calor de placas líquido-líquido, El coeficiente de transferencia de calor puede ser tan alto como 2500-7000W/(㎡·℃), cual es 2-4 veces más alto que el tipo de carcasa y tubo. Cuando los fluidos fríos y calientes intercambian calor en contracorriente., Se pueden obtener temperaturas muy cercanas.. Los intercambiadores de calor de placas se utilizan ampliamente en sectores industriales como el de energía térmica., alimento, medicamento, vinificación, bebidas, fibras sintéticas, metalurgia y quimica, y con mejoras en la forma y estructura de las placas., sus áreas de aplicación se están expandiendo aún más.

Hay dos tipos de intercambiadores de calor de placas.: tipo ensamblado y tipo soldado integral. El tipo ensamblado se compone de varias placas de transferencia de calor de metal corrugado prensado., con agujeros en las cuatro esquinas, como se muestra en la figura 6-33. Las placas adyacentes están separadas por juntas de sellado especiales., para que los fluidos fríos y calientes fluyan desde un orificio de esquina respectivamente, Flujo entre las placas a intervalos a lo largo de los canales de flujo establecidos por las juntas y corrugaciones., y luego fluir desde el otro lado. Sale un agujero de esquina diagonal, como se muestra en la figura 6-34. El intercambiador de calor de placas ensamblado tiene la ventaja de ser fácil de desmontar y limpiar., pero su resistencia a la presión es limitada. Cifra 6-35 muestra un intercambiador de calor de placas integralmente soldadas. Las placas de este tipo de intercambiador de calor de placas son las mismas que las del tipo ensamblado.. Los extremos de las placas están integralmente soldados.. Tiene una alta capacidad de soportar presiones., pero es inconveniente de limpiar. Debes prestar atención al usarlo.. Asegúrese de que el líquido esté limpio.. Generalmente, La capacidad de intercambio de calor de un único intercambiador de calor soldado integral es menor que la de uno ensamblado..

Las placas de transferencia de calor son los componentes principales de los intercambiadores de calor de placas.. Cada placa de transferencia de calor se superpone en un orden determinado para formar un canal de flujo entre las placas.. Los fluidos fríos y calientes fluyen en sus respectivos canales de flujo a ambos lados de la placa y pasan a través de la placa.. Los chips se intercambian calor., como se muestra en la figura 6-34. La superficie de la placa es corrugada., y la dirección del flujo de fluido es perpendicular a las corrugaciones, o en un cierto ángulo de inclinación.

Las diferentes formas de placas afectan directamente el coeficiente de transferencia de calor., resistencia al flujo y resistencia a la presión. El material de las placas suele ser acero inoxidable.. Actualmente, Las placas de intercambio de calor adoptan en su mayoría una forma de espiga., como se muestra en la figura 6-35. Se ha informado que los intercambiadores de calor de placas ensamblados se utilizan como condensadores y evaporadores en enfriadores de absorción de bromuro de litio., Mientras que los intercambiadores de calor integrales soldados se han utilizado ampliamente en pequeñas unidades de bombas de calor con fuente de agua como evaporadores..

1. El cambio de una sustancia de líquido a vapor se llama evaporación., y los componentes relacionados se llaman evaporadores; El cambio de vapor a líquido se llama condensación..
El componente asociado se llama condensador..
Se requiere mucho calor en estos cambios..

Todos hemos experimentado eso cuando el alcohol se evapora en nuestra piel., sentimos frio. esto es evaporación, que es refrigeración.

Por ejemplo, 1 Se calienta un kilogramo de agua de 50°C a 90°C.. No hay cambio de estado.. El calor requerido es:
Q=1(kg)x1(kcal/kg.°C) incógnita(90-50°C)=40kcal= 40x1.163=46.52 vatios
Pero girando 1 kilogramo de agua a 100°C en vapor de agua a 100°C requiere 838.8 calorías = 838,8x1,163 = 9116.5 calorias.
La diferencia es 20.97 veces.
Este calor se llama "calor latente"
Por ejemplo, el calor latente de vaporización del líquido R22 es 48.51 calorías/kg, y el calor específico del gas R22 es 0.157 kcal/kg°C.
Por lo tanto, el calor absorbido durante la evaporación de 1 kg de R22 de 2°C a 7°C es:
Q=48,51 kcal/kg+0,157 kcal/kg°Cx(7-2)°C=48,51+0,785=49,3 kcal/kg
Es obvio que el calor latente en el medio es el principal., contabilidad de 98%.
Para hacer que el sistema de refrigeración sea pequeño., Se debe utilizar calor latente.

2. Ciclo de refrigeración.

El refrigerante líquido reduce su presión en el evaporador y se evapora continuamente en vapor.. Al mismo tiempo, Absorbe continuamente calor del medio circundante., haciendo que la temperatura del medio baje.

Estos vapores de refrigerante son aspirados por el compresor y comprimidos., aumentando la presión y la temperatura, eso es, convertir el trabajo en calor. Luego se descarga en el condensador para disipar el calor y condensarse en líquido refrigerante..

Estos líquidos refrigerantes entran en la válvula de mariposa., acelerar y reducir la presión, y se evapora después de entrar al evaporador..

Mientras el compresor continúe funcionando y realizando trabajos en el refrigerante, El refrigerante continuará evaporándose en el evaporador y absorberá continuamente calor del medio circundante., logrando así el propósito de la refrigeración.

3. ¿Cómo funciona el intercambiador de calor de placas soldadas en el sistema de refrigeración??

Manual de operación de soldadura fuerte

Guía de instalación del intercambiador de calor soldado 1

Guía de instalación del intercambiador de calor soldado 2