¿Análisis de la aplicación del diseño de ahorro de energía en sistemas de calefacción con intercambiadores de calor de placas?
1. Análisis del principio de funcionamiento del sistema de calefacción del intercambiador de calor de placas
El intercambiador de calor de placas se compone principalmente de múltiples placas, con un cierto espacio entre cada placa. Cuando el fluido pasa a través de las placas, los espacios entre las placas pueden intercambiar calor y frío. Dado que el espacio del canal es muy pequeño, el fluido fluye a través de la placa a alta velocidad, formando fácilmente turbulencias, y se forman grandes ondas entre los flujos turbulentos. La influencia de las pulsaciones turbulentas mejora enormemente el rendimiento de transferencia de calor de los intercambiadores de calor de placas. En comparación con los intercambiadores de calor de uso general, su rendimiento de intercambio de calor es mejor que el de los intercambiadores de calor de uso general, lo cual es una de las razones importantes por las que los intercambiadores de calor de placas pueden reemplazar a los intercambiadores de calor de uso general.
Además, las ondulaciones turbulentas aumentan la rigidez de la placa. Cuando dos fluidos fluyen a través de los orificios en las cuatro esquinas de la placa, se forman canales de flujo en el intercambiador de calor de placas, formando eventualmente un flujo a favor o en contracorriente. En este momento, la placa se puede utilizar como medio de circulación para el intercambio de calor y luego se completa el enlace de calentamiento del intercambiador de calor de placas. Al analizar el sistema de calentamiento del intercambiador de calor de placas, podemos comprender mejor sus problemas existentes, como la capacidad de carga de las placas, si se puede cambiar el diseño del canal de flujo y si se pueden aplicar corrugaciones turbulentas de manera efectiva, etc. Según el análisis anterior, el diseño estructural relevante del intercambiador de calor de placas debe optimizarse continuamente para mejorar el rendimiento de transferencia de calor del sistema de calefacción del intercambiador de calor.
2. Aplicación en sistemas de calefacción, aire acondicionado y refrigeración
1. Aplicación del sistema de intercambio de calor agua-agua
El vapor y el agua caliente son la calefacción principal. Sistemas en mi país La principal fuente de calor del sistema, el agua caliente es la primera opción para ahorrar energía e inversión y garantizar las condiciones técnicas. Con el desarrollo de la construcción urbana y la mejora continua de la tecnología y los equipos de calefacción, cada vez más áreas utilizan intercambiadores de calor de placas como nuevos equipos de intercambio de calor agua-agua para calefacción, especialmente en sistemas de ingeniería de calefacción centralizada, lo que demuestra que ha producido un enorme ahorro de energía. beneficios económicos y sociales, protegió el medio ambiente, estabilizó la temperatura ambiente y proporcionó a las personas un entorno de vida confortable.
2. Aplicación del sistema de intercambio de calor vapor-agua
La fuente de calor del sistema de intercambio de calor vapor-agua proviene principalmente de centrales térmicas o salas de calderas regionales. Generalmente, la presión de vapor saturado está entre 0,4 MPa y 1,0 MPa, y la temperatura está entre 143 °C y 179 °C. Cuando la temperatura supera los 150 ℃, es necesario aumentar o disminuir la temperatura.
El intercambiador de calor de placas es el equipo de primera elección para el intercambio de calor de vapor y agua, con alta eficiencia de intercambio de calor y funcionamiento confiable. La temperatura del agua calentada es relativamente estable, cumple con los requisitos de calefacción de producción de procesos y calor doméstico, y ahorra energía y materiales.
3. Aplicación de unidades de intercambio de calor de placas en sistemas de calefacción
Con el rápido desarrollo de la calefacción central urbana, muchos países la han utilizado ampliamente en estaciones de calefacción central y suministro de agua caliente sanitaria. Utilice una unidad de intercambio de calor compuesta por intercambiadores de calor de placas.
La unidad de intercambio de calor se compone principalmente de intercambiadores de calor de placas, bombas de agua de circulación secundaria, tuberías, instrumentos, válvulas y sistemas de control electrónico. De acuerdo con los diferentes requisitos de intercambio de calor y un mantenimiento y gestión convenientes, se pueden utilizar bombas dobles e intercambiadores de calor dobles para satisfacer las diversas necesidades de los usuarios de calor.
4. Aplicación del suministro de agua caliente sanitaria
El agua caliente sanitaria se utiliza para satisfacer las necesidades de los trabajadores urbanos y rurales y de los trabajadores de fábricas y minas, garantizando la ducha y el lavado. Se caracteriza por su gran cantidad, amplia gama, suministro seguro y continuo y fácil uso. La temperatura de uso del agua caliente sanitaria generalmente está entre 25 ℃ y 60 ℃, que es una utilización de energía térmica a baja temperatura.
Los intercambiadores de calor de placas son muy adecuados para el intercambio de calor y el suministro de agua caliente sanitaria y pueden cumplir con los requisitos de ahorro energético, seguridad, fiabilidad y eficiencia.
5. Aplicación del sistema de calefacción centralizada geotérmica
China es rica en recursos geotérmicos. Debido a las diferencias en la temperatura geotérmica y la calidad del agua, se han formado una variedad de proyectos de utilización de energía geotérmica, como calefacción, acuicultura, invernaderos agrícolas, secado industrial, tratamiento médico, restauración y otras industrias. El uso de calefacción centralizada geotérmica es técnicamente viable, económicamente razonable, conducente a la mejora del medio ambiente y tiene importantes beneficios económicos y sociales.
La producción de agua de un solo pozo de recursos geotérmicos no es grande (alrededor de 100 t/h), y la temperatura del agua no es alta (por debajo de 100 °C), pero la salinidad es alta y el contenido de Los medios corrosivos son altos. Por lo tanto, el intercambiador de calor seleccionado debe tener resistencia a la corrosión, buen rendimiento antical, alta eficiencia de transferencia de calor, estructura compacta, fácil limpieza, mantenimiento y desmontaje, y equipo duradero.
El intercambiador de calor de placas es el equipo de intercambio de calor más ideal en la utilización geotérmica.
6. Aplicación de sistemas de aire acondicionado y refrigeración
Cuando el proceso de producción requiere condiciones de trabajo de temperatura y humedad constantes y un ambiente de garantía de calidad, se utiliza un sistema de aire acondicionado y refrigeración centralizado o descentralizado. requerido. Al diseñar sistemas de aire acondicionado y refrigeración en grandes edificios comerciales, restaurantes y hoteles de gran altura, es extremadamente importante dividir razonablemente el sistema de agua de aire acondicionado y garantizar su seguridad. inversión en equipos, costos operativos y gestión.
El sistema de refrigeración requiere alta eficiencia térmica, estructura compacta, buen sellado, fácil limpieza y mantenimiento, y buen anticorrosión y antical. Los intercambiadores de calor de placas cumplen plenamente los requisitos anteriores y, por tanto, se utilizan ampliamente.
7. Aplicación del sistema de desoxigenación
Si existe oxígeno disuelto en el agua de alimentación de calderas industriales y en el agua industrial, afectará el uso de las calderas, el consumo de vapor, los equipos de agua y la red de tuberías de calefacción. equipo, etc. la vida útil se ve afectada. y provocar un enorme desperdicio de materiales. En casos graves, afectará directamente al orden normal de producción y al consumo diario de calor. Por lo tanto, primero es necesario desoxigenar el agua de alimentación.
Las calderas de vapor industriales, las calderas de agua caliente de más de 2 t/h y las redes de calefacción de mi país requieren desoxidación y han establecido las regulaciones pertinentes. Según GB1576 "Estándar de calidad del agua de calderas de baja presión", se debe eliminar el oxígeno cuando la temperatura del agua de alimentación es superior a 95 °C.
Tanto la desaireación térmica como la desaireación al vacío requieren intercambiadores de calor de placas para obtener agua a alta temperatura (más de 95 °C) o baja temperatura (40 ~ 50 °C) para alcanzar la temperatura de ebullición de la desaireación y mejorar el agua. calidad.
3. Problemas en el sistema de calefacción del intercambiador de calor de placas
1. Problema coincidente entre el intercambio de calor y la reducción de presión.
Para los intercambiadores de calor de placas, el coeficiente de transferencia de calor. es proporcional al caudal del fluido en el canal, es decir, cuando el caudal del fluido en el canal es rápido, el coeficiente de transferencia de calor aumentará. La aceleración del caudal hará que la resistencia del fluido a. aumenta, aumentando así la pérdida de presión del fluido. Por lo tanto, se debe seleccionar un caudal apropiado o se debe buscar un equilibrio entre la pérdida de presión y el coeficiente de transferencia de calor para mejorar continuamente el rendimiento general del sistema de calefacción del intercambiador de calor de placas.
2. Este estudio no es perfecto.
Los intercambiadores de calor de placas comenzaron a funcionar tarde en nuestro país y el tiempo de investigación fue corto, lo que restringió en cierta medida el desarrollo de sistemas de calefacción y, por lo tanto, afectó el diseño de ahorro de energía de los sistemas de calefacción. Además, la investigación de mi país sobre intercambiadores de calor de placas no es lo suficientemente profunda y carece de ciertas patentes técnicas. Por lo tanto, los departamentos pertinentes deberían aumentar la inversión de capital y comprar las patentes correspondientes.
3. Los escenarios de aplicación son limitados
Los intercambiadores de calor de placas tienen ventajas únicas, pero también presentan algunos problemas. En lo que respecta al diseño actual del sistema de calefacción, existen muchas deficiencias. Por ejemplo, la aplicación del diseño de ahorro de energía en el sistema de calefacción es limitada, principalmente porque el intercambiador de calor es difícil de operar en condiciones de alta temperatura y alta temperatura. ambiente de presión. Esto se debe a que el componente central del intercambiador de calor de placas es una placa metálica delgada, que tiene una capacidad de soporte de presión limitada. Los intercambiadores de calor de placas se utilizan principalmente en la producción industrial pesada, que requiere que los intercambiadores de calor de placas tengan una gran capacidad de soporte de presión. Se puede ver que para los sistemas de calefacción con intercambiador de calor de placas, superar las limitaciones de las aplicaciones anteriores es una de las condiciones básicas para su diseño de ahorro de energía.
Método de optimización del diseño de ahorro de energía del sistema de calefacción
Al analizar el principio de funcionamiento del intercambiador de calor de placas, tenemos una comprensión profunda de los factores que afectan su rendimiento de transferencia de calor. , como la corrugación de la placa, el caudal, el coeficiente de transferencia de calor, la disposición del canal de flujo, etc. Para el diseño de ahorro de energía del sistema de calefacción con intercambiador de calor de placas, se deben considerar plenamente sus factores que influyen y cada subsistema debe optimizarse continuamente en el diseño de calefacción. El método específico se muestra en la Figura 2.
1. Optimice continuamente el diseño general
Para los sistemas de calefacción con intercambiador de calor de placas completas, el diseño de ahorro de energía no es solo una cuestión que debe considerarse en el diseño del sistema de calefacción. , sino también el intercambiador de calor. Cuestiones a considerar en el diseño. Por lo tanto, al optimizar el tipo de placas del sistema de calefacción, también se debe optimizar la estructura y función del intercambiador de calor de placas para lograr una optimización del ahorro de energía del sistema de calefacción general, logrando así un diseño del sistema de calefacción que ahorre energía.
Además, los métodos y coeficientes de optimización deben seleccionarse razonablemente para diferentes requisitos y ocasiones de aplicación.
2. Optimizar continuamente el diseño de placas.
En el sistema de calefacción del intercambiador de calor de placas, la optimización de las placas es un vínculo clave, que incluye principalmente los dos pasos siguientes: ① La capacidad de soportar presión de las placas tiene una gran influencia en el rendimiento del El sistema de calefacción del intercambiador de calor de placas, por lo que es necesario desarrollar algunos materiales con buen rendimiento, que también es una de las principales direcciones de investigación para el desarrollo de intercambiadores de calor. (2) Optimizar la resistencia del tablero y la corrugación de su superficie. Se debe analizar cuidadosamente el tipo, la altura y el ángulo de la corrugación del tablero. Sólo optimizando razonablemente el diseño de la placa se puede lograr el diseño de ahorro de energía del sistema de calefacción del intercambiador de calor de placas.
3. Haga coincidir el coeficiente de transferencia de calor y la caída de presión
La coincidencia del coeficiente de transferencia de calor y la caída de presión se refiere principalmente a la pérdida de presión y el coeficiente de transferencia de calor del fluido equilibrado. Por lo general, se pueden utilizar el método del número de unidades de transferencia de calor, el método de diferencia de temperatura promedio logarítmico y el método de utilización de maximización de la caída de presión en un lado. El objetivo principal de hacer esto es analizar efectivamente la caída de presión máxima que la placa puede soportar o la caída de presión más adecuada, para calcular con precisión la caída de presión y el caudal cuando el fluido fluye a través del canal, para encontrar la método de diseño para la caída de presión máxima y encuentre el coeficiente de transferencia de calor apropiado para igualar la caída de presión, mejorando así la capacidad de soporte de presión de la placa.
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