Um trocador de calor de circuito impresso é fabricado através da formação de canais em placas metálicas e da união de uma pilha controlada em um núcleo pressurizado. A corrosão fotoquímica define as passagens do fluido; a ligação por difusão cria a conexão em estado sólido entre as placas. O equipamento resultante ainda precisa ser projetado e qualificado para sua aplicação térmica e mecânica específica.
O termo "circuito impresso" refere-se aos canais padronizados, e não a uma placa de circuito eletrônico no trocador de calor final. Correntes quentes e frias passam por camadas de canais separadas, trocando calor através do metal entre elas.
Um PCHE é um tipo de trocador de calor de canal compacto. Ele difere de um conjunto removível com juntas, de um trocador de placas brasadas e de um projeto de placas e casco soldados por fusão, tanto em seu método de união quanto em sua forma de manutenção.
O projeto térmico define a carga térmica necessária, o perfil de temperatura e a queda de pressão admissível. O formato, o comprimento e o trajeto dos canais influenciam a transferência de calor e a resistência. O metal restante entre os canais e nas margens do núcleo também faz parte da estrutura de suporte de pressão.
O projeto deve, portanto, coordenar a geometria do canal com o material, a pressão de projeto, a pressão diferencial e as cargas transitórias. Uma largura nominal do canal ou uma alta densidade de área não estabelecem, por si só, a capacidade de pressão do núcleo.
Em um processo fotoquímico, um padrão de resina controla onde o metal é removido. O controle do processo e a inspeção dimensional são necessários para obter o formato e a profundidade desejados do canal, enquanto a limpeza remove os resíduos antes do empilhamento.
As dimensões do canal, os ligamentos não gravados, o alinhamento da placa e a distribuição da entrada são fatores importantes. A gravação proporciona flexibilidade de projeto, mas a geometria proposta ainda precisa atender aos critérios de fabricação e inspeção.
As placas preparadas são empilhadas na sequência de fluidos necessária e unidas sob temperatura, pressão e atmosfera controladas. A brasagem por difusão é um processo de união no estado sólido: não utiliza um material de brasagem fundido para unir as interfaces das placas.
Os parâmetros do processo dependem da liga e da rota de fabricação qualificada. Limpeza, condição da superfície, alinhamento e controle do processo afetam a qualidade da ligação. É incorreto inferir resistência ilimitada ou uma vida útil garantida sem vazamentos apenas com base no termo "ligação por difusão".
| Área | Evidências a serem definidas no projeto |
|---|---|
| Qualificação de materiais e vínculos | Rastreabilidade, procedimento qualificado e abordagem de verificação acordada |
| Geometria do canal e do núcleo | Dimensões, alinhamento e critérios de aceitação de fabricação |
| Cabeçalhos e conexões | Distribuição, requisitos de soldagem e interfaces mecânicas |
| Teste de integridade | Métodos de teste de pressão e vazamento com critérios de aceitação aprovados |
| Verificação térmica e hidráulica | Cálculos ou evidências de testes acordados para os casos operacionais relevantes. |
Diferentes inspeções abordam diferentes modos de falha. Um teste de pressão não substitui a avaliação da fadiga térmica, e um teste de vazamento não estabelece o desempenho em todas as condições de fluxo.
SHPHE'strocador de calor de circuito impresso (PCHE)A literatura lista folgas de canal de 0,4 a 4 mm, uma faixa de temperatura de projeto da família de −196 a 850 °C e pressão máxima de projeto de até 1.000 bar. Esses valores são informações de triagem da família de produtos. A liga, a geometria do ligamento, o código e os ciclos de operação determinam a combinação real aprovada para uma unidade específica.
Um valor máximo de pressão e um valor máximo de temperatura não devem ser combinados em um único ponto de operação presumido. Da mesma forma, uma faixa criogênica que começa em −196 °C não deve ser considerada como evidência de qualificação para condições de hidrogênio líquido.
O núcleo aglomerado não se abre em placas individuais. A limpeza do fluido a montante e uma abordagem de limpeza compatível e validada são, portanto, requisitos de seleção importantes. Aplicações com sólidos grandes, cristalização persistente ou necessidade de escovação mecânica irrestrita podem favorecer outra construção de trocador de calor.
Forneça as composições e o comportamento de fases, os casos de pressão e temperatura, a carga térmica, as perdas de pressão admissíveis e os ciclos operacionais esperados. Inclua os requisitos de limpeza, desligamento, inspeção e manutenção. Isso permite que as opções de canal e fabricação sejam avaliadas como um projeto de engenharia completo.
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