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플래크 열 교환기와 껍질 및 튜브 열 교환기의 비교 분석

2025-07-08

판 열 교환기와 껍질 및 튜브 열 교환기의 비교 분석

1구조 설계 및 열 전달 메커니즘

1.1 판 열 교환기

플레이트 열 교환기는 소변화 된 금속 판의 스택으로 구성되며, 인접한 판 사이의 격차를 밀폐하여 별도의 흐름 채널을 형성합니다.두 개의 작업 유체는 대류 또는 교류로 교류 채널을 통해 흐릅니다., 금속판을 통해 열을 교환합니다.

열 전달 메커니즘:

뜨거운 액체의 열은 먼저 공류를 통해 판으로 전달되고, 높은 열전도 성능의 판을 통해 전달됩니다 (예를 들어, 스테인레스 스틸, 열전도 45 W/ ((m·K)),그리고 마침내 차가운 액체로 이동합니다.
파동판 표면은 낮은 레이놀즈 수치 (Re = 50 ∼ 200) 에서 격변을 유발하여 열 전달 효율을 크게 향상시킵니다.이 격동은 또한 더 큰 유체 저항으로 인해 압력 하락을 증가시킵니다..

1.2 껍데기 및 튜브 열 교환기

껍데기 및 튜브 열 교환기는 원통 껍데기, 튜브 뭉치 (튜브 잎을 통해 고정되거나 떠있는) 및 헤더로 구성됩니다. 하나의 유체는 튜브 (튜브 측면) 를 통해 흐릅니다.다른 것은 껍질 안의 튜브를 돌고 있습니다 (껍질 쪽), 파이프 벽을 통해 열을 교환합니다. 일반적인 구성에는 고정 파이프 엽, 부동 머리와 U 파이프 디자인이 포함됩니다.

열 전달 메커니즘:

뜨거운 액체 (튜브 또는 껍질 쪽) 에서 온도는 튜브 벽으로 전동되어 튜브를 통해 전달된다 (예를 들어 375 W/ ((m·K) 의 열전도 있는 구리 튜브),그리고 그 다음 반대편에 차가운 액체로 convected.
껍데기에 바프러가 설치되어 껍데기 쪽 유체를 재방향하여 흐름 경로를 확장하고 격변을 증가시켜 열 전달 효율을 향상시킵니다.

2성능 특성

매개 변수	플릿 열 교환기	껍질 및 튜브 열 교환기
열 전달 계수	3,000·8,000 W/ ((m2·K), 껍질 및 튜브 설계보다 3 ∼5 배 더 높습니다. 주요 드라이버: 높은 판 열 전도성, 파동으로 인한 격동 및 순수한 반류 흐름.	1,000 ∼ 3,000 W/ ((m2 · K) 로 제한됩니다. 파이프 벽의 열 저항과 껍질 측면의 죽은 구역으로 제한됩니다.
압력 감소	30~60 kPa (거동 흐름과 채널 180° 회전으로 인해 더 높습니다.)	10~30 kPa (더 부드러운 튜브 측면 흐름과 최적화된 바프 디자인으로 인해 낮습니다.)
압력 저항	최대 3 MPa (고장 밀착 및 볼트 압축으로 제한됩니다.)	최대 30 MPa (실리리더 껍질 설계로 인한 높은 강도)
청소 및 유지보수	전체 채널 청소를 위해 클램핑 볼트를 풀어서 쉽게 분리됩니다.	완전하게 청소하기 어렵고 고압 빨래 또는 화학적 치료에 의존합니다. 껍질 측면의 덩굴은 부분적인 수리를 용이하게합니다.

3장점, 단점 및 응용

3.1 판 열 교환기

장점:

높은 효율성: 낮은 레이놀즈 수와 역류 동작에서 격동 흐름은 ~ 0의 로그아리듬 평균 온도 차이 (LMTD) 수정 인자를 제공합니다.95, 최종 온도 차이는 <1°C (골과 튜브 설계의 ~ 5°C에 비해) 까지 낮습니다.
컴팩트 디자인: 용량 단위당 2~5배 더 많은 열 전달 면적; 동등 용량에 대한 껍질 및 튜브 단위의 1/5~1/8 공간을 차지합니다.
유연성: 판을 추가하고 제거함으로써 쉽게 확장됩니다. 프로세스 변화에 적응 할 수 있습니다 (예를 들어 흐름 경로를 재구성합니다).
비용 효율성: 가벼운 (플릿 두께: 0.4~0.8mm 대 2,0~2.5mm 튜브), 같은 재료와 면적의 껍데기 및 튜브 단위보다 40%~60% 저렴한 비용; 스탬핑을 통해 대량 생산 할 수 있습니다.
낮은 열 손실: 최소 노출 된 표면 면적 은 열 분산 을 감소 시키고, 방열 의 필요 를 제거 합니다.

단점:

제한된 압력 및 온도 내성이 (> 3 MPa 또는 극한 온도에서는 적합하지 않습니다.)
가스켓은 부식성 환경이나 고온 환경에서 분해되기 쉽다.
더 높은 압력 하락은 더 강한 펌프를 필요로 할 수 있습니다.

신청서:

저중압, 中小换热 면적 현장 (예를 들어, HVAC, 식품 처리, 가정용 뜨거운 물 시스템 및 의약품과 같은 빈번한 청소가 필요한 산업) 에 이상적입니다.

3.2 껍데기 및 튜브 열 교환기

장점:

고압/온도 저항성: 가혹한 조건 (30 MPa, 400°C까지) 에 적합하며 고압 산업 프로세스에 이상적입니다.
견고함: 실린더 모양의 껍질과 딱딱한 튜브 뭉치는 높은 펄스 및 큰 흐름 속도를 견딜 수 있습니다. 고 점착성 또는 입자로 가득 찬 유체와 호환됩니다.
장수기: 모든 스테인레스 스틸 구조 (또는 구리 튜브) 는 부식성 환경에서 내구성 (최고 20 년) 을 제공합니다.

단점:

열 전달 효율이 낮습니다. LMTD 수정 인수는 종종 교차 흐름 패턴으로 인해 <0.9입니다. 더 큰 발자국과 더 큰 무게.
유연성: 설치 후 열 전달 영역을 변경하는 것이 어렵습니다. 동등한 용량에 대한 초기 비용이 더 높습니다.

신청서:

고압/고온 산업 프로세스 (예를 들어, 석유화학, 발전, 광산) 및 대규모 열 교환 (예를 들어, 중앙 난방,중용 냉각 시스템).

요약

판 열 교환기는 저중압 애플리케이션에서 효율성, 컴팩트성 및 유연성에서 우위를 점하고 있으며, 셸 및 튜브 열 교환기는 고압, 고온,그리고 대규모 산업 시나리오선택은 운영 조건, 유지보수 요구 사항 및 확장성 요구 사항에 달려 있습니다.

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