Cara Kerja Penukar Panas Pelat Tembaga
Penukar panas pelat terdiri dari tumpukan pelat logam tipis bergelombang yang dijepit dalam bingkai atau disegel ke dalam rakitan yang dibrazing. Kedua fluida mengalir melalui saluran bolak-balik antar pelat, dan panas mengalir langsung melalui dinding pelat dari aliran panas ke aliran dingin. Karena aliran dipecah oleh pola bergelombang, lapisan batas terus menerus terganggu dan koefisien perpindahan panas menjadi tinggi bahkan pada kecepatan sedang.
Tembaga adalah bahan pelat pilihan kapan pun cairan proses kompatibel dengannya. Pelatnya terbuat dari tembaga tempa dengan konduktivitas -tinggi seperti C11000 atau, jika diperlukan ketahanan korosi yang lebih tinggi, dari paduan tembaga atau kadar tembaga-nikel dengan karakteristik kerja yang sama.
Mengapa Tembaga Dipilih untuk Pelat
| Milik | Tembaga, dibuat dengan-konduktivitas tinggi | Konsekuensi bagi penukar |
|---|---|---|
| Konduktivitas termal | Sekitar 400 W/mK pada 20 C | Sangat sedikit penurunan suhu yang hilang melalui dinding pelat |
| Sifat mampu bentuk | Sangat baik dalam emosi anil dan setengah{0}}keras | Kerutan yang dalam dapat ditekan tanpa retak, sehingga menghasilkan permukaan sekunder yang besar |
| Perilaku korosi | Film permukaan pelindung di air dan di atmosfer | Umur panjang di air tawar, kondensat uap, dan banyak aliran proses |
| Perilaku kotor | Permukaan halus, film pelindung alami | Endapan biologis dan kerak terbentuk lebih lambat dibandingkan dengan alternatif lainnya |
| mematri | Mudah dibrazing dengan logam pengisi tembaga atau perak | Unit pelat brazing kompak dapat diproduksi tanpa rangka dan gasket |
Kombinasi konduktivitas termal yang sangat tinggi dan dinding yang tipis membuat konsep pelat berhasil: panas hanya harus melintasi ketebalan pelat, sehingga koefisien perpindahan panas keseluruhan terutama ditentukan oleh dua lapisan fluida, bukan oleh logam. Kerutan tembaga yang ditekan kemudian melipatgandakan luas efektif dan menyebabkan turbulensi, sehingga paket pelat tembaga dapat memberikan tugas yang besar dalam sebagian kecil dari luas lantai unit cangkang dan tabung yang setara.
Varian Desain dan Konstruksi
Unit pelat bergasket.Pelat dijepit di antara dua penutup ujung dengan gasket elastomer, sehingga kemasan dapat dibuka untuk dibersihkan dan pelat dapat ditambahkan atau dilepas untuk mengubah tugasnya. Pelat tembaga digunakan dalam unit bergasket dimana fluida proses dan senyawa paking kompatibel.
Unit pelat brazing.Pelat tersebut dibrazing vakum dengan pengisi berbahan dasar tembaga-untuk membentuk unit yang tertutup rapat dan sangat kompak tanpa gasket. Unit pelat tembaga yang dibrazing umum digunakan untuk pendingin, AC, dan sub-stasiun pemanas distrik kecil.
Unit yang dilas dan semi-dilas.Digunakan ketika bahan paking tidak dapat mentolerir media, dengan pasangan saluran yang dilas untuk sisi agresif.
Pelat dan rangka dengan pelat-paduan tembaga.Jika cairannya agak agresif, pelat kuningan aluminium, kuningan laksamana, atau pelat nikel-diganti dengan tetap mempertahankan rangka dan geometri saluran yang sama.
Karakteristik Kinerja
Tata letak saluran-tumpukan yang kompak menghasilkan pendekatan suhu yang dekat antara kedua aliran, yang merupakan alasan penukar pelat sering muncul dalam tugas pemulihan panas. Pendekatan yang dekat berarti bahwa lebih banyak perbedaan suhu yang tersedia diubah menjadi tugas yang berguna, sehingga beban termal dapat dipenuhi dengan energi pemanasan atau pendinginan yang lebih sedikit dan dengan aliran media utilitas yang lebih rendah.
Saluran yang sempit juga berarti volume penundaan{0}}yang rendah, sehingga mengurangi inventaris cairan proses dan waktu tinggal. Respon terhadap perubahan beban cepat karena hanya ada sedikit massa yang dipanaskan atau didinginkan. Aliran-arus balik mudah diatur, dan jika beberapa tugas harus dilakukan, satu kerangka dapat dibuat dalam beberapa bagian sehingga satu unit melakukan beberapa langkah perpindahan panas.
Aplikasi Khas
Pemrosesan kimia.Pemanasan dan pendinginan aliran reaksi, kondensasi pelarut dan perolehan panas antar aliran proses.
Pembangkit listrik.Pemanasan air umpan boiler, kondensasi gas buang turbin, generator dan sirkuit pendingin tambahan.
Pendinginan dan AC.Evaporator dan kondensor dalam paket chiller dan peralatan pendingin udara.
HVAC dan pemanasan distrik.Produksi air panas domestik dan pertukaran panas sub{0}}stasiun yang mengharuskan air minum harus dipisahkan dari sirkuit utama.
Kelautan dan lepas pantai.Sirkuit pendingin sentral, menggunakan pelat tembaga-nikel atau aluminium-kuningan dalam layanan air laut.
Makanan dan minuman.Tugas pasteurisasi dan pendinginan proses yang menangani cairan-yang kompatibel dengan tembaga.
Seleksi, Batasan Layanan dan Pemeliharaan
Tembaga memiliki kinerja terbaik di air tawar, kondensat uap, air demineralisasi, dan aliran proses netral. Dua batasan harus diperiksa sebelum pelat dipesan. Pertama, kandungan klorida dan kecepatan aliran di sirkuit air menentukan apakah tembaga dapat diterima atau apakah kadar tembaga-nikel diperlukan untuk air laut dan air payau. Kedua, cairan tidak boleh mengandung senyawa amonia atau amonium, yang menyerang paduan tembaga, dan pH serta kadar oksigen terlarut harus berada dalam kisaran yang dapat diterima untuk tembaga.
Pemeliharaan didasarkan pada menjaga saluran tetap bersih. Pengotoran meningkatkan penurunan tekanan dan mengurangi koefisien perpindahan panas pada saat yang sama, dan skala besar juga dapat menyebabkan korosi di bawah-endapan. Pengotoran dipantau dengan melacak penurunan tekanan di seluruh unit terhadap garis dasar bersihnya, dan pembersihan dilakukan dengan mensirkulasikan larutan pembersih yang sesuai di tempatnya atau dengan membuka kemasan bergasket dan mencuci pelat satu per satu. Gasket merupakan bagian yang aus dan diganti secara berkala sesuai anjuran pabrikan. Tepi pelat dan area lubang harus diperiksa terhadap erosi setiap kali unit dibuka, dan dimensi penjepitan harus dikembalikan persis seperti yang ditentukan saat kemasan ditutup, karena pengencangan yang berlebihan dan kurang mengencangkan akan memperpendek masa pakai paking.
Pertanyaan Umum
T: Mengapa tembaga digunakan sebagai bahan pelat pada penukar panas pelat?
Tembaga menggabungkan konduktivitas termal yang sangat tinggi dengan sifat mampu bentuk yang sangat baik, sehingga pelat tipis dapat ditekan menjadi gelombang yang dalam yang menciptakan luas permukaan yang besar dan aliran turbulen tanpa penurunan suhu yang besar melalui dinding.
T: Apa kelebihan penukar pelat dibandingkan unit cangkang dan tabung?
Paket pelat mencapai tugas yang sama dalam ruang yang jauh lebih sedikit dan dengan pendekatan suhu yang lebih dekat, karena saluran bergelombang menghasilkan koefisien perpindahan panas yang tinggi dan alirannya berlawanan-arus.
Q: Bisakah pelat tembaga digunakan dengan air laut?
Tembaga biasa bukanlah pilihan terbaik untuk air laut. Tingkat pelat tembaga-nikel atau aluminium-kuningan harus dipilih untuk tugas air laut dan air payau, dengan menjaga rangka dan geometri saluran tetap sama.
T: Cairan apa yang harus dijauhkan dari pelat tembaga?
Senyawa amonia dan amonium, serta aliran asam kuat atau basa kuat, menyerang tembaga. PH, kadar klorida, dan kandungan oksigen terlarut harus diperiksa sesuai kisaran mutu yang dapat diterima sebelum memesan.
T: Bagaimana cara membersihkan penukar panas pelat?
Baik dengan mengedarkan larutan pembersih yang kompatibel pada tempatnya atau dengan membuka unit bergasket dan membersihkan pelat satu per satu. Frekuensi pembersihan ditentukan oleh kenaikan penurunan tekanan dibandingkan dengan garis dasar bersih.
T: Apa batasan pengoperasian yang paling penting?
Kesesuaian fluida dengan material plat dan gasket, tekanan kerja dan temperatur kompon gasket, kandungan klorida pada rangkaian air, dan kecepatan aliran pada lubang inlet plat, dimana kecepatan yang berlebihan menyebabkan erosi.
