Plattenwärmetauscher als Verdampfer und Kondensator-2
Plattenwärmetauscher (PHEs) werden seit den 1980er Jahren in größeren Wärmepumpensystemen und Kühlsystemen installiert. Techniker, die sich mit diesen Systemen befassen, müssen einige spezifische Details ihrer Funktionsweise kennen.
Teil eins dieses Artikels befasste sich mit dem PHE-Design, der Montage und Wartung vor Ort, der Leckanzeige, dem Gefrierrisiko und dem Widerstand gegen Vibrationen, Druck und seismische Ereignisse. Diese Woche setzt der Artikel seine Diskussionen über den Plattenwärmetauscher als Verdampfer und Kondensator fort.
ÖL
In Ammoniaksystemen können sich am Einlass geringe Ölmengen ansammeln. Ölablass am tiefsten Punkt kann verwendet werden, ist jedoch nicht obligatorisch. Das Öl wird im Ammoniak mitgerissen und tritt dank der hohen Scherkräfte und der turbulenten Strömung auch bei niedrigen Geschwindigkeiten mit der teilweise verdampften Flüssigkeit aus.
Der Ölgehalt in FCKW-Verdampfern beeinflusst jedoch die Wärmeübertragung. Bei normalen Ölkonzentrationen von etwa 1% bis 2% wird eine maximale Wärmeübertragung bei einer Austrittsdampffraktion von etwa 0,7 erhalten. Geringe Ölkonzentrationen können sich positiv auf die Wärmeübertragung auswirken. Oberflächenspannungseffekte können dies erklären.
Plattenwärmetauscher als Tauchverdampfer mit Thermosiphon-Zirkulation.
DX-VERDAMPFUNG
Plattenwärmetauscher wurden bisher mit einer Leistung von bis zu etwa 500 kW unter Verwendung von Direktexpansion (DX) eingesetzt. Es sind hauptsächlich die gelöteten PHEs, die bei diesen kleinen Kapazitäten verwendet werden.
Ein reiner Gegenstrombetrieb sorgt für eine zuverlässige Überhitzung. Der Druckabfall kann niedrig gehalten werden, um den Temperaturabfall für das Kältemittel zu minimieren und das spezifische Volumen am Auslass so gering wie möglich zu halten.
Die Verteilung des CFCH-Mediums (normalerweise als Zweiphasengemisch vom Expansionsventil) auf die PHE-Kanäle ist gut, vorausgesetzt, die Anzahl der Kanäle ist nicht übermäßig. Bei der direkten Expansion ist dies wichtiger, da die Kanalverteilung eine Funktion der Beziehung zwischen den Druckabfällen von Kanal und Einlass / Auslass ist.
Eine zusätzliche Einschränkung am Einlass ermöglicht die Verwendung von mehr Kanälen bei gleichzeitig guter Verteilung. Eine feste Drosselung am Einlass kann jedoch zu Kontrollschwierigkeiten führen; Die Verdampfungstemperatur kann dann beim Herunterfahren nicht maximal ansteigen. Das elektronisch geregelte Expansionsventil kann die Temperatur am Verdampfereinlass nicht einfach einstellen, wenn eine feste Drossel verwendet wird.
Öl in den Kanälen wird mitgerissen und aus dem Verdampfer entfernt. Bei einem kleinen festen Turndown können kleine Mengen FCKW (H) / Öl im Einlasskrümmer verbleiben, der ein kleines Volumen hat.
Eine Kapazitätsregulierung bis zu einem Turndown von ca. 20% ist generell zulässig. Der Vorteil ist, dass die gesamte Wärmeübertragungsfläche beim Aufdrehen für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht. Die Verdampfungstemperatur kann dann über dem Auslegungspunkt liegen.
Wie bereits erwähnt, können bei kleinen Nenngeschwindigkeiten geringe Belastungen erzielt werden, aber die Scherkräfte und Turbulenzen führen dazu, dass das Öl immer noch aus dem Verdampfer gespült wird.
Die Auswahl der Verdampfertyp- und Konstruktionsberechnungen erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Konstrukteur der Kälteanlage.
