L'échangeur de chaleur à plaques (PHE) est un équipement d'échange de chaleur efficace et compact, qui est supérieur à l'échangeur de chaleur à coque et à tubes à bien des égards. Sous la même charge d'échange thermique, le volume de l'échangeur de chaleur à plaques est de 1/3 ~ 1/6 du type tube et coque, et le poids n'est que de 1/2 ~ 1/5 du type tube et coque. La charge de réfrigérant requise Le volume n'est que d'environ 1/7 du type de coque et de tube. En termes d'échange de chaleur de l'eau, sous la même charge et la même vitesse d'eau, le coefficient de transfert de chaleur K de l'échangeur à plaques peut atteindre 2000 ~ 4650W / (㎡ · K), soit 2 à 5 fois, en raison de la avantages de l'efficacité de transfert de chaleur élevée, de petite taille, de poids léger, de zone pratique et de combinaison de processus, les échangeurs de chaleur à plaques ont été largement utilisés dans l'industrie de la réfrigération, tels que les refroidisseurs et les pompes à chaleur refroidies par air. L'application d'échangeurs de chaleur tels que les évaporateurs, les condenseurs, les échangeurs de chaleur à récupération de chaleur (refroidisseurs de surchauffe), les sous-refroidisseurs de liquide et les refroidisseurs d'huile des compresseurs à vis dans les unités d'eau chaude est en augmentation. L'échangeur de chaleur à plaques est utilisé comme évaporateur pendant le refroidissement et comme condenseur pendant le chauffage.
1 Exigences de base des échangeurs de chaleur à plaques pour les équipements de réfrigération
(1) Les échangeurs de chaleur à plaques utilisés dans les équipements de réfrigération ont une haute pression côté réfrigérant (jusqu'à environ 25 bars) et une forte pénétration, de sorte que les échangeurs de chaleur à plaques brasées à haute pression spécialement fabriqués pour l'industrie de la réfrigération doivent être préférés lors de la modélisation.
(2) Le coefficient de transfert de chaleur est un indicateur important pour mesurer l'effet d'échange de chaleur de l'échangeur de chaleur. Avec l'augmentation des besoins énergétiques par unité de volume de réfrigérateurs, la surface d'échange thermique par unité de volume des échangeurs de chaleur à plaques utilisés dans les équipements de réfrigération devrait également augmenter en conséquence. Les unités refroidies à l'eau et au glycol utilisent un échangeur de chaleur à plaques brasées en acier inoxydable très efficace et compact, qui a une plus grande augmentation de l'efficacité de résistance que l'échangeur de chaleur à coque et à tube, et le taux de mise à l'échelle n'est que le même que celui du condenseur à coque. 1/10 [2]. .
(3) Une chute de pression importante dans le condenseur réduira la température de condensation de la vapeur, entraînant une réduction de la différence de température de transfert de chaleur; une forte chute de pression dans l'évaporateur entraînera une surchauffe excessive de la vapeur à la sortie. Les deux cas augmenteront la zone d'échange de chaleur, ce qui est défavorable à l'échange de chaleur. Pour le condenseur, il est recommandé que la chute de pression latérale du réfrigérant (tel que R22) ≤0,01 ~ 0,03 Mpa2.
(4) Pour les unités de pompe à chaleur refroidies par air, l'échangeur de chaleur côté eau est utilisé comme évaporateur en été et comme condenseur en hiver. Les deux doivent être sélectionnés et calculés séparément dans la conception, et la plus grande surface doit prévaloir.
2 Comme échangeur de chaleur à plaques pour évaporateur
Comme le montre la figure 1, dans l'unité de pompe à chaleur refroidie par air, le cycle de réfrigération
À ce moment, l'échangeur de chaleur à plaques est utilisé comme évaporateur. L'évaporateur doit être maintenu verticalement, et le réfrigérant diphasique gazeux et liquide intercepté par le détendeur entre par le bas de l'évaporateur pour assurer une distribution uniforme du réfrigérant, et en même temps éviter que le réfrigérant liquide pénètre dans la chambre de compression lors de l'évaporation. est incomplet" Liquid hit" phénomène. L'action de la gravité sur les gouttelettes les empêche de remonter avec la vapeur de gaz avant la vaporisation complète, ce qui peut assurer un échange de chaleur suffisant, de sorte que le réfrigérant peut s'intensifier complètement ou même produire un certain degré de surchauffe à la sortie de l'évaporateur; à partir de ce point, on peut voir que le nombre élevé de plaques de l'échangeur de chaleur à plaques de la plaque est inférieur à celui de la plaque inférieure, ce qui peut réduire considérablement le degré d'inégalité du réfrigérant dans l'échangeur de chaleur. En même temps, comme le débit volumique du gaz réfrigérant à la sortie de l'évaporateur est plus de 30 à 60 fois le débit volumique du mélange diphasique à l'entrée, la taille du joint de sortie du réfrigérant du l'échangeur de chaleur à plaques ne doit pas être trop petit.
Parce que l'espacement des plaques de l'échangeur de chaleur à plaques est petit et que les plaques sont minces, la protection antigel de l'évaporateur à plaques est particulièrement importante. Pour les refroidisseurs sans protection contre le gel, la température de sortie doit être contrôlée au-dessus du point de congélation. Bien sûr, il existe de nombreuses mesures antigel pour l'évaporateur à plaques. Par exemple, l'unité est équipée d'un interrupteur de commande basse pression, d'un interrupteur antigel côté réfrigérant, d'un interrupteur antigel à température contrôlée côté eau et d'un interrupteur de débit.
À mesure que la température d'évaporation augmente, la différence de température moyenne de l'évaporateur diminue, de sorte que la capacité de refroidissement de l'évaporateur diminue, mais pour le compresseur, la situation est inversée. La capacité de refroidissement du compresseur augmente avec la température d'évaporation。
Si un évaporateur plus petit est sélectionné, le point de fonctionnement se déplacera le long de la courbe du compresseur vers une température d'évaporation inférieure, ce qui entraîne non seulement une diminution de la puissance de sortie de l'ensemble de la machine, mais aussi la température d'évaporation au point d'équilibre de fonctionnement est proche de la température de congélation, adieu Il est plus probable de geler l'évaporateur à plaques. Si un évaporateur plus grand est sélectionné, ce qui évite non seulement la possibilité de débit et de gel réduits, mais réduit également la chute de pression côté eau, ce qui réduit la consommation d'énergie de la pompe pendant le fonctionnement. Bien sûr, le choix d'un évaporateur plus grand augmentera l'investissement initial, il doit donc être envisagé de manière globale.
Il convient de mentionner que lorsque l'unité de pompe à chaleur refroidie par air entre dans la phase de dégivrage, en raison de la température élevée de l'eau du côté basse pression (côté échangeur de chaleur à plaques) et de la basse température du côté haute pression (côté échangeur de chaleur à ailettes) , le haut et le bas La différence est très faible, ce qui entraîne un débit relativement faible du détendeur (car le débit du détendeur est proportionnel au carré moyen de la différence de pression avant et après le détendeur), et en même temps, le stock de réfrigérant dans l'échangeur de chaleur à plaques est moindre et la température d'évaporation ici est plus élevée. Élevé, il y aura donc un phénomène d'évacuation à basse pression de l'unité de pompe à chaleur refroidie par air pendant le dégivrage, et cette évacuation est extrêmement défavorable pour le refroidissement et la lubrification de retour d'huile du compresseur, et elle endommagera la bobine du compresseur et pièces mobiles pendant une longue période.
En réponse à cette situation, on peut optimiser le système ， un tube capillaire destiné à être ouvert et fermé par l'électrovanne 9 est connecté en parallèle aux deux extrémités du détendeur de réfrigération 4, comme le montre la Fig. 3. Lorsque l'aspiration se produit dans l'unité de pompe à chaleur, l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne d'ouverture 9 doivent pouvoir être raisonnablement contrôlées. L'auteur de cet article a fait beaucoup de travaux d'exploration sur cet aspect et a obtenu des résultats relativement satisfaisants.
Échangeur de chaleur à 3 plaques comme condenseur
L'échangeur de chaleur à plaques utilisé comme évaporateur dans le cycle de réfrigération de l'unité de pompe à chaleur est utilisé comme condenseur pendant le cycle de la pompe à chaleur. Dans le cycle de réfrigération et le cycle de pompe à chaleur, le sens d'écoulement du réfrigérant est opposé, tandis que le sens d'écoulement de l'eau est inchangé. Étant donné que la charge du condenseur est supérieure à la charge de l'évaporateur, la conception doit tenir compte du fait que l'échangeur de chaleur à plaques fonctionne comme un évaporateur pour l'échange de chaleur à co-courant et lorsqu'il est utilisé comme condenseur pour l'échange de chaleur à contre-courant. La détermination de la température d'entrée et de sortie d'eau de l'eau de refroidissement de l'échangeur de chaleur à plaques doit être basée sur les conditions météorologiques locales (se référant principalement au calcul de la température du bulbe humide de climatisation en été) et une comparaison des coûts d'investissement et d'exploitation. En général, la température d'entrée de l'eau de refroidissement est de 4 à 6 degrés supérieure à la température calculée du bulbe humide de climatisation d'été local, et la différence de température de l'eau de refroidissement est de 4 à 6 degrés.
Pour les condenseurs à plaques, il n'est généralement pas nécessaire de faire coexister une section de condensation et une section de surfusion, car l'échange de chaleur de la section de surfusion consiste à échanger de la chaleur sensible, qui est beaucoup plus faible que l'efficacité d'échange de chaleur latente de la section de condensation. Si une surfusion est requise, en principe, un sous-refroidisseur doit être réglé séparément.
Étant donné que le coefficient de transfert de chaleur de condensation est généralement plus petit que le coefficient de transfert de chaleur côté eau, afin de rendre les deux aussi proches que possible, le débit d'eau doit être inférieur à celui de l'échangeur de chaleur eau-eau, qui peut être 0,3 ~ 0,6 m / s. Il convient de noter que la vitesse d'écoulement de l'eau ne doit pas être trop petite, sinon cela entraînera une faible turbulence, ce qui entraînera une efficacité de transfert de chaleur insatisfaisante et un effet autonettoyant.
Le transfert de chaleur dans le condenseur se produit essentiellement par condensation de film, de sorte que l'échangeur de chaleur à plaques doit tourner verticalement. Le réfrigérant entre dans le condenseur à plaques par le haut sous forme de gaz surchauffé, se refroidit, se condense après surchauffe et sort par le bas sous forme de liquide surfondu.
Il convient de noter que le volume interne du condenseur à plaques étant très petit et ne pouvant pas stocker de liquide, le système de pompe à chaleur avec l'échangeur de chaleur à plaques comme l'échangeur de chaleur côté eau doit être équipé d'un réservoir de liquide supplémentaire.
Échangeur de chaleur à 4 plaques pour récupérateur de chaleur
L'unité de récupération de chaleur utilise de la chaleur de condensation et de l'eau du robinet pour la chauffer dans l'eau domestique ou traiter l'eau chaude, de manière à éliminer la chaleur de condensation générée par le système de réfrigération, c'est-à-dire envoyer directement de l'eau du robinet qui correspond à la quantité d'eau chaude à l'échangeur de chaleur à récupération de chaleur et le rejeter dans l'atmosphère. L'échangeur de chaleur à plaques utilisé comme échangeur de chaleur à récupération de chaleur est installé entre le condenseur et le compresseur, comme indiqué dans l'organigramme de l'unité de récupération de chaleur de type LSFMH produite par Changzhou Aisite Air Conditioning Equipment Co., Ltd.
Les expériences montrent que la charge du refroidisseur de surchauffe est généralement de 20% de la charge du condenseur. Avec l'augmentation de la température de l'eau d'entrée de l'échangeur de chaleur à récupération de chaleur, la récupération de la chaleur latente de condensation a été réduite, puis la chaleur sensible condensée est principalement utilisée pour continuer à chauffer davantage l'eau chaude chauffée préliminaire à 50 ~ 60 ℃ eau à haute température stockée dans un réservoir de stockage d'eau pour utilisation.
Dans la conception et la sélection des échangeurs de chaleur à plaques de récupération de chaleur, afin d'assurer la fonction de refroidissement normale de l'unité et d'obtenir un coefficient d'utilisation d'énergie plus élevé, la relation de distribution d'énergie entre la récupération de chaleur et la capacité de refroidissement doit être considérée de manière globale. Il convient de noter qu'en raison de la température élevée dans l'échangeur de chaleur à plaques de récupération de chaleur, afin d'éviter l'entartrage de l'eau dans l'échangeur de chaleur à plaques de récupération de chaleur, l'eau du robinet doit être adoucie.
De plus, en raison de la fluctuation ou de l'impact énorme de l'échappement du compresseur, cela peut endommager la pression de l'échangeur de chaleur à plaques brasées. Par conséquent, certains fabricants installent une section tampon entre le compresseur et le refroidisseur de surchauffe.