Program: Dimensionering af vekslere. 11 April 2018 Fjernvarmenshus, Kolding

Transkript

1 Program: Hvor bruges vekslere i dag Lidt fysik Hvilke typer af vekslere findes der? Hvordan dannes en kanal i en veksler? Pladernes udformning High, Low og Mixed plader MICROPLATE veksler Dobbelt Wall veksler 1-slags og 2-slags vekslere Modstrøms-medstrøms princip Turbulent Laminar flow Dimensionering af en veksler og gennemgang af vekslerprogram Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 1

2 I dag bruger man pladevarmevekslere på mange forskellige områder: Fjernvarmesystemer Rumopvarmning Produktion af varmt vand Geotermi Solvarme Industri Svømmebassiner (Titanplader) Køl Glykolbesparelse Trykreduktion Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 2

3 Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 3

4 Fysikkens love gør at energien kan strømme fra et medium til et andet indtil der opstår balance i systemet. Energien vandrer fra det varmeste legeme eller væske til det koldere legeme eller væske, så længe der er en temperaturforskel på de 2 medier. Sagt populært vandrer energien fra varmt til koldt Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 2

5 Der findes mange forskellige arter af vekslere: 1-slags vekslere 2-slags vekslere Boltede vekslere Kobberloddede vekslere Svejsede vekslere Dobbelt wall vekslere Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 5

6 En pladevarmeveksler består af plader som er stablet ovenpå hinanden, som derved skaber kanalerne. Hvis en veksler har lige antal af plader, er der altid et ulige antal kanaler: Eksempel: Hvis en veksler har 20 plader, så vil det være 9 varme kanaler og 10 kolde kanaler. Man kan selvfølgelig også tilslutte veksleren således, at det bliver modsat. De fleste producenter af vekslere har et lige antal af plader. Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 6

7 Hvordan dannes én kanal af 2 plader Vandet kan ikke løbe igennem disse porte Vandet kan løbe igennem disse porte Den næste plade vendes modsat således, at der ikke kan løbe noget vand i porten til højre. Denne proces fortsættes til man har nået det antal plader, man ønsker Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 7

8 Loddet Veksler: Ved loddede vekslere er der en fordybning i forbindelse med porten, dette er medvirkende til, at man kan danne kanalerne. Den loddede veksler loddes i store ovne, med kobber som loddemiddel, i cirka 8 timer ved 1000 C, ved undertryk. Derefter bevirker kappilarkræfterne, at det smeltede kobber sætter sig på alle de berøringspunkter, som er i veksleren. Denne metode gør, at konstruktionen i veksleren er meget stærk. Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 8

9 Pladernes udformning: Der findes typisk 3 prægningsversioner af vekslerplader: High Theta Medium Theta Low Theta High Theta Low Theta Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 9

10 High Theta prægning: High Theta-pladen udmærker sig ved at vinklen på prægningen er meget skarp, med en turbulent gennemstrømning til følge og en god varmeoverførsel. Den negative side af high Theta-plader er, at tryktabet i veksleren også er forholdsvis stort. Denne type af vekslere er velegnet til brugsvandsanlæg, og hvor afkøling er vigtig. Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 10

11 Low Theta prægning: 2 low angels Low Theta-pladen udmærker sig ved, at vinklen på prægningen er blødere, med en mindre turbulent gennemstrømning til følge og dermed mindre varmeoverførsel. Den positive side af low Theta-plader er, at tryktabet i veksleren er forholdsvis lille. Denne type af vekslere er velegnet til gulvvarmeanlæg, 1-strengsanlæg, og hvor afkøling ikke er vigtig. Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 11

12 M Mixed Theta prægning: Dette er en blanding af low- og high Theta-pladen. Denne type af vekslere er velegnet til opgaver, der går ud på at have en blanding af tryktab og varmeoverførsel, som ligger i midten af skalaen. Oftest en kompromisløsning Mixed Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 12

13 Der findes en 4. type: MICROPLATE I stedet for det traditionelle fiskebensmønster er pladen udført i en masse små forhøjninger eller knopper. Det er Danfoss, som har opfundet denne type af vekslere, Danfoss hævder, at den skulle være bedre til at overføre energien, skabe bedre afkøling og mindre tryktab. Det mindre tryktab opstår til dels som følge af den forbedrede afkøling Microplate fås også som high-theta og low-theta plader, dette skabes ved at tilføje flere eller færre knopper Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 13

14 Forskel mellem traditionelt fiskebensmønster og Microplate mønster Traditionelt fiskebensmønster Microplate mønster Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 14

15 Dobbelt Wall vekslere: En af ulemperne ved traditionelle vekslere er, hvis der sker et brud på pladen, så det ene medium løber over i det medium hvor trykket er lavest. Vi har grønt vand i vandhanen I nogle lande, specielt i Holland er det et lovkrav at man bruger dobbelt Wall vekslere. Denne type vekslere er udformet således, at der ligger 2 plader ovenpå hinanden med atmosfærisk luft mellem de 2 plader, således at hvis der skulle ske et brud på pladen vil de 2 medier ikke blive blandet. Her i Danmark kommer der flere og flere dobbelt Wall vekslere på sygehusene. Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 15

16 1-slag og 2-slag vekslere: 1 slag vekslere i modstrømsprincip, den mest almindelige løsning Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 16

17 1-slag og 2-slag vekslere: 2 slag vekslere i modstrømsprincip Ved 2-slagsvekslere får man en dobbelt så lang termisk længde, og dermed en god afkøling, ulempen er at tryktabet i veksleren også er stort Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 17

18 Vekslere i modstrøms- eller med strøms princip Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 18

19 Turbulent /laminar flow i veksleren I et rør siger man at man har laminar flow hvis Re (Reynolds tal) er mindre end 2300 og turbulent, hvis Re er større end I en vekslere har man et turbulent flow allerede ved Re Når man dimensionerer en vekslere er det ønskeligt, at få et turbulent flow i denne for at få så god en varmeoverførsel som muligt. Laminar flow i en vekslere skal man altid undgå Turbulent Flow i rør Laminar Flow i rør Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 19

20 Turbulent /laminar flow i veksleren Generelt er det godt med en høj turbulent strømning gennem veksleren, fordi dette er med til at rense veksleren for belægninger og skidt. Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 20

21 Dimensionering af en veksler: Når man skal i gang med at dimensionere en vekslere skal man tage nogle valg/beslutninger om, hvad det for en opgave vi skal have løst. Hvad er det for en opgave hvilken løsning er den mest passende, 1-slag, 2- slag brugsvand, gulvvarme, etc. Hvilken effekt Primær temperatursæt Sekundær temperatursæt Hvad er det maksimalt tilladelige tryktab over veksleren, primær/sekundær Hvilke medier skal vi arbejde med: Vand/Vand, Vand/glykol eller evt. andre medier. Skal vi indregne en Fouling Faktor eller indregne et større areal af veksleren for at kompensere for evt. tilsmudsning med tiden. Er det udskiftning af en eksisterende veksler? eller er en given type vekslere bestemt? Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 21

22 Tak for Jeres opmærksomhed Er der nogle spørgsmål? Peter Hemmsen, Hoval A/S Hoval / Apr-18 Peter Hemmsen, Hoval 22