Échangeur de chaleur à plaques et cadres : quoi, comment, types, fonctionnement, dimensionnement, nettoyage, applications

Dans le domaine industriel, à diverses fins, «l'échangeur de chaleur à plaques et cadres» est utilisé. À l'intérieur de l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis, la température et le transfert de chaleur sont toujours transférés de haut en bas.

Dans le domaine industriel, les échangeurs de chaleur sont utilisés en grande quantité, parmi lesquels l'échangeur de chaleur à plaques et cadres est l'un d'entre eux. L'échangeur de chaleur à plaques et cadres utilise comme une plaque métallique à travers laquelle la chaleur peut être transférée entre le présent de deux fluides. Il est porteur d'un cadre et serré entre un suiveur et une tête.

Qu'est-ce qu'un échangeur de chaleur à plaques et cadres ?

L'échangeur de chaleur à plaques et cadres est un dispositif qui est l'échangeur de chaleur le plus approprié pour échanger la pression de basse pression à moyenne pression par le biais de fluides sous pression. Il est utilisé dans le free cooling, les chaudières.

L'échangeur de chaleur à plaques et cadres est un dispositif utilisé dans une séquence de plaques métalliques où la chaleur se déplace librement d'un fluide à un autre fluide. Les plaques de l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis placées l'une sur l'autre pourraient ainsi créer un canal de séquence afin que le fluide sous pression puisse se déplacer à l'intérieur de celui-ci.

Comment fonctionne l'échangeur de chaleur à plaques et à cadre?

L'échangeur de chaleur à plaques et cadres est un dispositif largement utilisé dans les petites conceptions soudées. La principale commodité de l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis est que le fluide sous pression peut facilement être distribué sur des plaques métalliques.

Les plaques d'étanchéité de l'échangeur de chaleur à plaques et à cadre réduisent la chaleur à travers la surface de l'échangeur et aident à séparer le milieu du chaud du milieu du froid. Pour cette raison, le fluide à basse température, le gaz et le fluide à température plus élevée, le gaz utilisent un niveau d'énergie minimal.

Le principe de fonctionnement de l'échangeur de chaleur à plaques et cadres est profondément dérivé de la section ci-dessous,

Au début du processus plusieurs assiettes sont empilées.

Des joints sont utilisés à l'intérieur de l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis, ce qui pourrait permettre d'empêcher fluides qui entrent par les plaques alternées. Les joints peuvent facilement se déplacer du côté gauche ou droit pour créer un bloc. Dans chaque canal des plaques, deux fluides s'écouleront certainement. Les trous des plaques de joints dans l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis s'alignent de cette manière à partir d'un tuyau comme un canal d'où le fluide peut s'écouler.

Si nous parcourons les plaques de joint de l'échangeur de chaleur à plaques et à cadre, nous pouvons observer que le côté de la plaque de joint des alternants est bloqué.

Si le fluide plus froid peut passer à travers l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis, le fluide entre par l'entrée supérieure du côté gauche.

Après être entré dans le liquide de refroidissement, il peut s'écoulent à travers la plaque 2, la plaque 4 et la plaque 6. Après cela, le liquide de refroidissement a laissé une température élevée et s'est déchargé du côté gauche en bas à l'extérieur.

À l'étape suivante, le fluide à haute température pénètre par le côté droit de l'entrée inférieure, puis il peut s'écoulent à travers la plaque 1, la plaque 3 et la plaque 5. Après cela, le liquide chaud décharge de la sortie supérieure droite.

Le joint de l'échangeur de chaleur à plaques et châssis est autorisé à faire circuler le fluide à l'intérieur du canal particulier.

Dans ce processus, les plaques qui contenaient les canaux d'où les fluides sont coule avec une température différente et il a toujours tendance à faire passer le fluide de la température chaude à la température froide.  

Le fluide à haute température transfère une petite quantité d'énergie thermique au fluide à basse température. Le type différent de deux fluides ne combine jamais l'un à l'autre et ils Jamais rencontré les uns aux autres juste à cause de la séparation se fait par la paroi de la plaque métallique. Pour cette raison, le fluide à basse température devenait chaud et le fluide à basse température devenait froid. La quantité d'échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur à plaques et à châssis est de type simple.

Nous devons toujours veiller à ce que, les manchons de protection doivent être fixés avec les barres de serrage sur les filetages. L'isolation doit être maintenue plus thermique énergie.

Le débit du fluide est contre-courant.

Le principe de fonctionnement à contre-courant n'est le plus efficace qu'en raison de la différence moyenne logarithmique de température. Moyenne logarithmique de la différence de température (LMTD) est le plus grand.

Types d'échangeurs de chaleur à plaques et cadres :

L'échangeur de chaleur à plaques et cadres peut être classé en quatre catégories. Elles sont,

1. Plaque brasée et échangeur de chaleur à cadre
2. Échangeur de chaleur à plaques et châssis avec joints
3. Échangeur de chaleur à plaques et châssis soudés
4. Échangeur de chaleur à plaques et cadre semi-soudé

La description des classifications des types d'échangeurs de chaleur à plaques et à cadres est donnée ci-dessous,

Échangeur de chaleur à plaques et châssis brasés :

La structure de l'échangeur de chaleur à plaques brasées et à cadre porte à la fois le joint d'étanchéité et le cadre du nom de l'équipement. Les échangeurs de chaleur à plaques et cadres brasés sont principalement utilisés pour les petites applications, mais maintenant, les échangeurs de chaleur à plaques et cadres brasés d'une journée sont largement destinés aux grandes applications. Dans le secteur de la réfrigération et de l'automobile, il est principalement utilisé.

Dans l'échangeur de chaleur à plaques brasées et à cadre, utilisez la brasure de l'inox et du cuivre est utilisée pour fabriquer ses plaques pour cette raison, il a des caractéristiques de résistance à la corrosion élevées. Ces échangeurs de chaleur à plaques et cadres brasés sont très légers et efficace pour cette raison ce type de l'échangeur de chaleur est économique.

L'échangeur de chaleur à plaques brasées et à cadre contient de fines plaques métalliques pour isoler le fluide sous pression, mais les lames métalliques sont réunies pour former une étanchéité complète. Le joint de cet échangeur de chaleur est formé à l'aide du positionnement et du brasage des plaques métalliques par lesquelles le fluide s'écoulera peut être déterminé. Il contient à la fois une haute pression et une température plus élevée.

Les avantages de l'utilisation d'un échangeur de chaleur à plaques et cadres brasés sont,

1. Des échangeurs sont utilisés.
2. Faible coût de maintenance.
3. La conception de la construction est facile.
4. La perte de chaleur est très minime.

Échangeur de chaleur à plaques et châssis avec joints :

Dans les échangeurs de chaleur à plaques et cadres avec joints, plusieurs tôles minces sont utilisées pour fabriquer la structure du canal. La capacité de chauffage ou de refroidissement peut être augmentée ou diminuée en ajoutant ou en soustrayant les tôles minces internes. Le but de la réparation ou du lavage peut également être démonté. Les métaux utilisés pour fabriquer les plaques minces sont l'acier inoxydable, le platine et l'acier doux. Dans les échangeurs de chaleur à plaques et à cadres, les joints sont en caoutchouc.

Dans l'ingénierie des procédés, le secteur automobile, le CVC à usage intensif, l'échangeur de chaleur à plaques et châssis avec joint est largement utilisé.

Découvrez notre article sur SURCHAUFFE HVAC : CES CONCEPTS IMPORTANTS ET 3 FAQ

Les avantages de l'utilisation d'un échangeur de chaleur à plaques et châssis avec joint sont,

1. Faible coût de maintenance.
2. Les fuites peuvent facilement être évitées.
3. Le remplacement du détendeur n'est pas difficile.
4. Le nettoyage des plaques métalliques minces ne rencontre aucune difficulté.

Échangeur de chaleur à plaques et cadres soudés :

Si nous examinons la structure de l'échangeur de chaleur à plaques et châssis soudés, nous pouvons observer que la structure intérieure est si similaire avec l'échangeur de chaleur à plaques et châssis avec joint.

Les avantages de l'utilisation d'un échangeur de chaleur à plaques et châssis soudés sont,

1. La perte de liquide est très moindre.
2. C'est un type très robuste.
3. Un fluide corrosif ou chaud peut facilement s'y déplacer.

Échangeur de chaleur à plaques et cadres semi-soudés :

Avec l'aide de deux paires de plaques, l'intérieur les plaques de métal sont faites et elles sont soudées. Une autre paire de joints d'étanchéité, une paire est soudée pour créer un trajet de fluide et une autre paire est scellée pour créer un trajet de fluide.

Les avantages de l'utilisation d'un échangeur de chaleur à plaques et cadres semi-soudés sont,

1. La perte de liquide est très moindre.
2. Le déplacement de matériaux lourds ne rencontre aucune difficulté.

Schéma de l'échangeur de chaleur à plaques et châssis :

Le schéma de l'échangeur de chaleur à plaques et cadres est donné ci-dessous,

Applications des échangeurs de chaleur à plaques et cadres :

La application d'un échangeur de chaleur à plaques et cadres sont donnés ci-dessous,

1. Isolation pompe à chaleur
2. Chauffe-eau
3. Récupération de chaleur perdue
4. Refroidissement gratuit
5. Isolation tour de refroidissement

Isolation pompe à chaleur :

Pour protéger le pompe à chaleur des contaminants dans l'alimentation en eau échangeur à plaques de la série graham sont utilisés. La cabine à haut degré de turbulence peut être facilement maintenue par l'échangeur de la série à plaques Graham, qui réduit l'encrassement et est approprié pour faire circuler le fluide à température plus élevée.

Chauffe-eau:

L'acier inoxydable est utilisé pour fabriquer le chauffe-eau. Il a un taux élevé de transfert de chaleur et de résistivité à la corrosion. Dans le chauffe-eau, on utilise principalement des échangeurs à plaques Graham, ce qui est approprié pour faire circuler le fluide à température plus élevée.

Récupération de chaleur perdue:

La chaleur résiduelle peut être générée à l'aide de refroidisseurs, condenseur de vapeur et bien d'autres processus sont utilisés pour produire de la chaleur de l'air ou de l'eau. Haute efficacité et température plus basse, il aide à réduire les coûts énergétiques.

Refroidissement gratuit :

Pour le fonctionnement des refroidisseurs à refroidissement libre, le système de réfrigération est arrêté et contribue à réduire le coût de l'utilité de l'usine. Dans l'échangeur à plaques graham à refroidissement libre sont utilisés. Pendant le processus de refroidissement naturel, l'air est pré-refroidi à l'aide de l'eau de la tour de refroidissement.

Isolation tour de refroidissement :

Grâce à l'isolation de la tour de refroidissement, l'eau de refroidissement circule dans les bâtiments. . Dans le isolation tour de refroidissement échangeur à plaques graham sont utilisés pour minimiser la turbulence de l'eau.

Dimensionnement des échangeurs à plaques et châssis :

Pour le processus de mesure du dimensionnement des échangeurs de chaleur à plaques et cadres, quelques étapes sont suivies. Elles sont,

1. Obtenir les données de conception
2. Calcul du flux de chaleur
3. Calcul du nombre de plaques minces nécessaires
4. Confirmation de la taille de l'échangeur de chaleur

Obtenez les données de conception :

Au début pour calcul de la taille de l'échangeur de chaleur à plaques et châssis la première étape à suivre est d'obtenir les données de conception. Les données qui doivent suivre pour exécuter ce processus sont répertoriées ci-dessous,

• Propriétés présentes dans les fluides.
• Température pour chaque fluide à la sortie et à l'entrée.
• Pression du fluide à l'entrée.
• Perte de charge admissible.

Calcul du flux de chaleur :

Si le débit du fluide en circulation, la chaleur spécifique, la température d'entrée, la température de sortie ou si vous connaissez le côté froid ou le côté chaud, le flux de chaleur peut être facilement calculé.

À l'aide de la formule à partir de laquelle le flux de chaleur peut être calculé est donnée ci-dessous,

Où,

m_c = Débit massique côté basse température en kg par seconde

C_pc= Chaleur spécifique côté basse température

T₂= Température de sortie côté basse température en Kelvin

T₁= Température d'entrée côté basse température en Kelvin

m_h = Débit massique du côté de la température la plus élevée en kg par seconde

C_ph= Chaleur spécifique du côté de la température la plus élevée

T₄ = Température de sortie du côté de la température la plus élevée en Kelvin

T₃ = Température d'entrée du côté de la température la plus élevée en Kelvin

A l'aide de Le transfert de chaleur coefficient de flux de chaleur peut être déterminé.

Où,

H = Coefficient global d'échange thermique en kw.m².K^-1

S = Surface de l'échangeur de chaleur en mètre carré

Calcul du nombre nécessaire de plaques minces :

Le nombre nécessaire de plaques minces peut être déterminé à l'aide de cette formule,

N = S/s

Où,

N = nombre de plaques minces nécessaires

S = Surface totale de la surface de l'échangeur de chaleur en mètre carré

s = Taille d'une seule plaque particulière en mètre carré

Confirmation de la taille de l'échangeur de chaleur :

En utilisant le Numéro Nusselt la taille de l'échangeur de chaleur peut être déterminée.

Où,

No = Numéro Nusselt

a = Coefficient dépendant de l'ondulation de la plaque

Ré = Le numéro de Reynold

b = Coefficient dépendant de l'ondulation de la plaque

P_r= Numéro Prandtl

P_rw = Numéro Prandtl au mur de l'assiette

Découvrez notre article sur Nombre de Reynolds : C'est 10+ Faits importants

Nettoyage et entretien des échangeurs à plaques et châssis :

Le nettoyage et l'entretien des échangeurs à plaques et à cadre se font en trois étapes. Ils sont listés ci-dessous,

1. Maintenance planifiée
2. Nettoyage en place
3. Entretien manuel

Maintenance planifiée:

Le processus courant de maintenance du nettoyage et de la maintenance des échangeurs de chaleur à plaques et à châssis est la maintenance planifiée. Dans ce processus programmé et régulièrement entretenir et nettoyer l'appareil de l'échangeur de chaleur. Ces types de processus de nettoyage et d'entretien durent au moins six mois.

Nettoyage en place:

Dans ce processus, entretenir et nettoyer périodiquement l'appareil de l'échangeur de chaleur. Ce type de processus de nettoyage et d'entretien, la plaque n'a pas besoin d'être ouverte, elle aide à laisser tomber la pression excessive à l'intérieur de la chaleur échangeur.

Entretien manuel :

Dans ce processus, entretenir et nettoyer annuellement l'appareil de l'échangeur de chaleur. Ce type de processus de nettoyage et d'entretien dure au moins plus d'un an.