1. Aplicación de intercambiadores de calor de placa en aires acondicionados comerciales
(I) Aplicación en el ciclo de refrigeración En el sistema de refrigeración de aires acondicionados comerciales, los intercambiadores de calor de las placas se utilizan principalmente como condensadores y evaporadores. Cuando se usa como condensador, el refrigerante gaseoso se enfría y se condensa en líquido en el intercambiador de calor de la placa. Por ejemplo, en el sistema central de aire acondicionado de un gran centro comercial, el gas refrigerante de alta temperatura y alta presión descargada del compresor ingresa al condensador de la placa, y a través del intercambio de calor con el medio de enfriamiento (generalmente aire o agua), el Se quita el calor y el estado del refrigerante cambia, completando así un enlace clave en el ciclo de refrigeración. Cuando se usa como evaporador, el refrigerante líquido se evapora y absorbe el calor en el intercambiador de calor de la placa, reduciendo la temperatura del medio enfriado (como el aire). Tomando el sistema de aire acondicionado de un hotel como ejemplo, el refrigerante absorbe el calor del aire interior en el evaporador de la placa para lograr el enfriamiento del aire interior.
(Ii) Aplicación en el ciclo de calefacción en el proceso de calentamiento de los aires comerciales de la bomba de calor, los intercambiadores de calor de la placa también juegan un papel importante. Se puede usar como condensador para liberar el calor. Por ejemplo, cuando algunos centros comerciales en el norte usan sistemas de aire acondicionado de la bomba de calor para calentarse en invierno, el calor del refrigerante se transfiere al aire interior a través del intercambiador de calor de la placa para aumentar la temperatura interior. Al mismo tiempo, en la etapa de enfriamiento inversa del ciclo de calentamiento (para descongelar y otras funciones), el intercambiador de calor de la placa puede funcionar como evaporador.
(Iii) Aplicaciones para mejorar la eficiencia energética Dado que el intercambiador de calor de la placa tiene una alta eficiencia de transferencia de calor, puede hacer que el intercambio de calor entre el refrigerante y el medio de enfriamiento/calentamiento sean más completos. Esto ayuda a mejorar la relación de eficiencia energética (EER o COP) de todo el sistema de aire acondicionado comercial. Por ejemplo, en comparación con los intercambiadores de calor tradicionales de caparazón y tubo, los intercambiadores de calor de las placas pueden aumentar la eficiencia energética del sistema de aire acondicionado en aproximadamente un 10%-30%, reducir el consumo de energía y reducir los costos operativos.
II. Requisitos técnicos para intercambiadores de calor de placa en aires acondicionados comerciales
(I) El rendimiento de la transferencia de calor requiere un alto coeficiente de transferencia de calor: el intercambiador de calor de la placa debe tener un coeficiente de transferencia de calor alto para garantizar una transferencia de calor eficiente bajo una pequeña diferencia de temperatura. En general, se requiere que el coeficiente de transferencia de calor esté entre 2 0 00 y 8000W/(m² ・ k), y el valor específico varía según el refrigerante y las condiciones de trabajo. Esto se debe a que un coeficiente de transferencia de calor altos puede reducir el área de intercambio de calor del intercambiador de calor, reduciendo así el tamaño y el costo del equipo. Buena eficiencia de intercambio de calor: el factor de corrección de diferencia de temperatura media logarítmica (F) del intercambiador de calor de la placa debe estar lo más cerca posible de 1. Por ejemplo, en las condiciones de diseño, el valor F es mayor que 0.9, lo que significa que la diferencia de temperatura promedio real está muy cerca de la diferencia de temperatura media logarítmica teórica, lo que puede garantizar la alta eficiencia del proceso de intercambio de calor y reducir la pérdida de energía .
(Ii) El rendimiento de la resistencia a la presión requiere la capacidad de resistir la alta presión: durante la operación de los sistemas de aire acondicionado comercial, la presión del refrigerante cambiará. El intercambiador de calor de la placa debe poder soportar presiones más altas, y la presión de diseño general no debe ser inferior a 3. 0 MPA para garantizar la seguridad en diversas condiciones de trabajo (como comenzar, detener, cambios de carga, etc. ). Especialmente para sistemas de aire acondicionado que utilizan refrigerantes de alta presión como R41 0 A, es esencial una mayor resistencia a la presión. Control de caída de presión: si bien garantiza suficiente resistencia a la presión, también es necesario controlar la caída de presión del refrigerante y el medio en el intercambiador de calor de la placa. Por lo general, se requiere que la caída de presión en el lado del refrigerante no exceda 0. 05MPA, y la caída de presión en el lado del agua (si el agua se usa como medio de enfriamiento o calefacción) no excede 0.07MPA. La caída de presión más pequeña ayuda a reducir el consumo de energía del compresor y mejorar la eficiencia operativa del sistema.
(Iii) Requisitos de material Resistencia a la corrosión: Debido a las diferentes propiedades químicas del refrigerante y el medio de enfriamiento/calentamiento, el material del intercambiador de calor de la placa debe tener una buena resistencia a la corrosión. Por ejemplo, para un sistema con agua como medio de enfriamiento, el material de la placa del intercambiador de calor generalmente está hecho de acero inoxidable (como 316L) porque puede resistir la corrosión por componentes corrosivos como iones de cloruro en el agua. Para algunas combinaciones especiales de refrigerante medio, también se pueden requerir recubrimientos especiales o materiales de aleación para mejorar la resistencia a la corrosión. Buena conductividad térmica: la conductividad térmica del material afecta directamente la eficiencia del intercambio de calor del intercambiador de calor. La conductividad térmica del material de la placa generalmente se requiere entre 10-200 w/(m ・ k). Por ejemplo, las aleaciones de cobre y cobre son materiales comúnmente utilizados con buena conductividad térmica, pero considerando factores como el costo y la resistencia a la corrosión, los materiales compuestos a veces se utilizan para garantizar una cierta conductividad térmica y cumplir con otros requisitos de rendimiento.
(Iv) Requisitos de rendimiento de sellado para evitar fugas: el rendimiento de sellado del intercambiador de calor de la placa es crucial, porque la fuga de refrigerante no solo afectará el rendimiento del sistema de aire acondicionado, sino que también causará daños al medio ambiente y la salud humana. Generalmente se requiere que la velocidad de fuga del intercambiador de calor de la placa sea inferior a 1 × 10⁻⁶m³/(s ・ m) (fuga por metro de longitud de sellado en condiciones estándar) a la presión y temperatura de diseño. Para garantizar un buen sello, el material de la junta de sellado debe tener una buena compatibilidad con el refrigerante y el medio, y poder mantener la elasticidad y el rendimiento de sellado durante el uso a largo plazo. Resistencia a la temperatura y resistencia al envejecimiento: la junta de sellado debe poder resistir los cambios de temperatura durante la operación de aires acondicionados comerciales. Por lo general, se requiere poder trabajar normalmente en el rango de temperatura del grado -20 a 150 grados, y no envejecerá, endurecerá o perderá elasticidad en ambientes químicos y a largo plazo. Por ejemplo, las juntas de sellado de goma de nitrilo (NBR) son adecuadas para refrigerantes generales y rangos de temperatura, mientras que se pueden requerir materiales de sellado de alto rendimiento como Fluororubber (FKM) para entornos de alta temperatura.
(V) La compacidad y la facilidad de mantenimiento requieren un diseño estructural compacto: en los sistemas de aire acondicionado comercial, el espacio a menudo es limitado. El intercambiador de calor de la placa debe tener una estructura compacta, y su coeficiente de transferencia de calor por volumen (transferencia de calor por unidad de volumen) generalmente se requiere que esté por encima de 3000-10000 w/(m³ ・ k) para lograr una transferencia de calor más grande en una limitada espacio. Al mismo tiempo, la estructura compacta también ayuda a reducir la carga del refrigerante y el peso total del sistema. Fácil de limpiar y mantener: después del uso a largo plazo, la superficie del intercambiador de calor de la placa puede ser escalada o bloqueada por impurezas, lo que afecta la eficiencia del intercambio de calor. Por lo tanto, debe ser fácil de desmontar y limpiar, como usar una estructura de placa desmontable, lo cual es conveniente para que los usuarios inspeccionen, limpien y mantengan el interior del intercambiador de calor para garantizar su rendimiento operativo estable a largo plazo.
