Análisis en profundidad de las tecnologías y procesos clave de PCHE

¿Qué hace que un PCHE sea diferente?

El término “circuito impreso” se refiere a los canales con patrones, no a una placa de circuito electrónico en el intercambiador terminado. Las corrientes de agua caliente y fría pasan a través de capas de canales separadas, intercambiando calor a través del metal que las conecta.

Un intercambiador de calor de placas compactas (PCHE) es un tipo de intercambiador de canales compacto. Se diferencia de un paquete de juntas extraíble, un intercambiador de placas soldadas y un diseño de placas y carcasa soldadas por fusión tanto en su método de unión como en su ruta de mantenimiento.

Paso 1: definir el canal y el metal restante

El diseño térmico determina la carga requerida, el perfil de temperatura y la caída de presión admisible. La forma, la longitud y el trazado de los canales influyen en la transferencia de calor y la resistencia. El metal restante entre los canales y en los márgenes del núcleo también forma parte de la estructura de soporte de presión.

Por lo tanto, el diseño debe coordinar la geometría del canal con el material, la presión de diseño, la presión diferencial y las cargas transitorias. Un ancho nominal del canal o una alta densidad superficial no determinan por sí solos la capacidad de presión del núcleo.

Paso 2: formar los canales mediante grabado controlado

En un proceso fotoquímico, una resina fotosensible con un patrón específico controla la zona donde se elimina el metal. Se requiere control de proceso e inspección dimensional para lograr la forma y profundidad de canal deseadas, mientras que la limpieza elimina los residuos antes del apilamiento.

Las dimensiones del canal, los ligamentos sin grabar, la alineación de las placas y la distribución de la entrada son factores importantes. El grabado aporta flexibilidad al diseño, pero la geometría propuesta aún requiere criterios de fabricación e inspección.

Paso 3: apilar y unir por difusión las placas.

Las placas preparadas se apilan en la secuencia de fluido requerida y se unen bajo temperatura, presión y atmósfera controladas. La unión por difusión es un proceso de unión en estado sólido: no utiliza un material de aporte fundido para unir las superficies de las placas.

Los parámetros del proceso dependen de la aleación y del método de fabricación homologado. La limpieza, el estado de la superficie, la alineación y el control del proceso influyen en la calidad de la unión. Es erróneo inferir una resistencia ilimitada o una vida útil garantizada sin fugas simplemente con el término «unión por difusión».

Paso 4: completar los encabezados, la inspección y las pruebas.

Las distintas inspecciones abordan distintos modos de fallo. Una prueba de presión no sustituye la evaluación de la fatiga térmica, y una prueba de fugas no determina el rendimiento alcanzado en todas las condiciones de flujo.

Utilice los parámetros del producto con sus límites de diseño.

SHPHEintercambiador de calor de circuito impreso (PCHE)La documentación indica holguras entre canales de 0,4 a 4 mm, un rango de temperatura de diseño de la familia de -196 a 850 °C y una presión máxima de diseño de hasta 1000 bar. Estos valores son información de selección de la familia de productos. La aleación, la geometría del ligamento, el código y los ciclos de operación determinan la combinación aprobada para una unidad en particular.

No se debe combinar una presión máxima con una temperatura máxima para asumir un único punto de operación. Tampoco se debe considerar un rango criogénico que comience en −196 °C como prueba de aptitud para condiciones de hidrógeno líquido.

El mantenimiento se deriva de la construcción.

El núcleo unido no se divide en placas individuales. Por consiguiente, la limpieza del fluido aguas arriba y un método de limpieza compatible y validado son requisitos de selección importantes. Las aplicaciones con sólidos de gran tamaño, cristalización persistente o la necesidad de un cepillado mecánico sin restricciones pueden requerir otro tipo de construcción de intercambiador.

Qué información se debe proporcionar para una revisión técnica del PCHE.

Proporcione la composición y el comportamiento de fases, los casos de presión y temperatura, la carga térmica, las pérdidas de presión admisibles y los ciclos operativos previstos. Incluya los requisitos de limpieza, parada, inspección y mantenimiento. Esto permite evaluar las opciones de canal y fabricación como un diseño de ingeniería completo.

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