Scambiatore di calore a piastre come vaporizzatore e condensatore-1
Gli scambiatori di calore a piastre (PHE) sono stati installati in sistemi di pompe di calore e sistemi di refrigerazione più grandi dagli anni '80. I tecnici della tecnologia che si occupano di questi sistemi devono conoscere alcuni dettagli specifici di come funzionano.
La prima parte di questo articolo riguardava la progettazione PHE, l'assemblaggio e l'assistenza in loco, l'indicazione di perdite, il rischio di congelamento e la resistenza da vibrazioni, pressione e eventi sismici. Questa settimana l'articolo continua le sue discussioni sullo scambiatore di calore a piastre come vaporizzatore e condensatore.
VAPORIZZATORE
Soprattutto come vaporizzatore, il PHE presenta le caratteristiche di un alto grado di turbolenza e di elevate forze di taglio nella complessa geometria del canale, che portano a:
· La capacità di regolazione stabile della capacità;
· Velocità di trasferimento del calore relativamente elevate, anche nella zona di preriscaldamento;
· Nei sistemi ad espansione diretta, elevate velocità di trasferimento del calore, anche nella zona di surriscaldamento (la caduta di pressione nella zona di surriscaldamento è ragionevolmente bassa poiché ciò si verifica in una continuazione del numero relativamente elevato di canali, che vengono utilizzati per la vaporizzazione);
· Il flusso è omogeneo, portando a un trasporto efficace della fase vapore, dell'olio e (se presente) del gas inerte; questi altrimenti presenteranno un'alta resistenza al trasferimento di calore. L'elevato taglio con conseguente flusso omogeneo elimina lo sviluppo dell'ebollizione del film, che altrimenti potrebbe compromettere seriamente il trasferimento di calore;
· Elevato coefficiente di scambio termico complessivo; anche in regime di congelamento, utilizzando glicole ad alta concentrazione, etanolo o CaC12 o per compiti di raffreddamento dell'olio;
· Resistenze a bassa incrostazione; e
· A causa della pura controcorrente (o co) corrente e della bassa resistenza all'incrostazione, è possibile operare a una temperatura di vaporizzazione elevata rispetto al mezzo raffreddato. In alcuni casi, è possibile avere la dimensione del compressore più piccola successiva rispetto a quella che sarebbe richiesta con altri tipi di vaporizzatori. In ogni caso, è possibile ottenere fattori di raffreddamento elevati a un costo di investimento ragionevole.
VAPORIZZAZIONE SOMMERSA
La circolazione (naturale) del termosifone si ottiene quando la caduta di pressione all'interno dello scambiatore bilancia la testa del liquido esterno; non è necessaria alcuna pompa per alimentare il liquido da vaporizzare allo scambiatore.
Lo scambiatore di calore a piastre è adatto a questo processo in quanto la testa del liquido nel tamburo knockout è approssimativamente allo stesso livello della connessione PHE superiore (uscita).
VOLUME DI REFRIGERANTE
Il volume totale del sistema può essere mantenuto basso e le tubazioni di piccolo diametro a causa del basso volume del refrigerante e del basso rapporto di circolazione (elevata frazione di vapore in uscita) nel PHE. Il tamburo knockout può anche essere di dimensioni relativamente ridotte.
La vaporizzazione sommersa con bassa velocità della fase liquida nel collettore di aspirazione significa che è possibile installare un gran numero di piastre nel telaio. I vaporizzatori più grandi hanno circa 300 canali refrigeranti (600 piastre), con una capacità di circa 6 MW su R-12 e 8 MW su ammoniaca.
