Plakalı ısı değiştiriciler ve plakalı ısı değiştiricilerde ısı transfer analizi

Abstract

ÖZET Endüstrinin her alanında plakalı ısı değiştiricileri gibi çok değişik tiplerde ısı değiştiricileri kullanılmaktadır. Bir çok proseste, özellikle hijyen sağlaması nedeniyle gıda ve kimya sanayiinde, farklı özellik ve tipte plakalı ısı değiştiricileri kullanılmasıyla, yeni plaka ve conta malzemeleri, plaka tipleri ve imalat teknolojilerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmuştur. Plakalı ısı değiştirici teknolojisinin gelişmesinin yam sıra üretici firmalar kendine özgü plaka tipleri üretmektedir; bu nedenle bu değiştiriciler için ısı transfer ve basmç düşümü bağıntıları genelleştirilememektedir. Bu nedenle bu zamana kadar yapılmış olan çalışmalar incelenmiş ve plakalı ısı değiştirici dizaynı için ortak parametreler belirlenmesine ihtiyaç duyulmuştur. Bu çalışmada plakalı ısı değiştirici tipleri ve conta-plakah ısı değiştirici mekanik özellikleri, çalışma karakteristikleri, avantaj lan, performans limitleri, plaka ve conta özellikleri ve tipleri, korozyon ve bakım gibi plakalı ısı değiştiriciler hakkında genel bilgiler verilmiştir ve de gövde-borulu ısı değiştiriciler ile karşılaştırma yapılmıştır. Ayrıca plakalı ısı değiştiriciler için günümüze kadar yapılmış, tek faz ve iki faz için çalışmalardan elde edilen ısı transfer ve basınç düşümü bağıntıları analiz edilmiştir ve bu bağıntılarda kullanılan parametrelere bilgisayar ortamında sayısal olarak değer verilmesiyle elde edilen sonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. Aynı zamanda plakalı ısı değiştirici ile türbülatörlü boru; yine aym yöntemle uygun parametrelere sayısal değerler verilmesiyle ısı taşınım katsayıları ve sürtünme basınç düşüm değerleri karşılaştırümıştır. Buna göre türbülatörlü boruda; boru çapı 5-65 mm için plakalı ısı değiştiriciye göre aym konveksiyon katsayısında daha fazla sürtünme basmç düşümü değeri görülmüştür. Türbülatörlü boruda; boru çapı 70-100 mm arasında aym konveksiyon katsayısında plakalı ısı değiştiriciye göre daha düşük sürtünme basmç düşümü görülmüştür. Anahtar Kelime: Plakalı ısı değiştiriciler, conta-plakah ısı değiştirici ısı transferi ve basınç düşümü bağıntıları. x

ABSTRACT Many different types of heat exchangers are used in every range in industry, such as plate heat exchangers. New plate and gasket materials, different types of plates and new manufacture technologies are needed to be developed as a result of using different feature and types of plate heat exchangers in many process; especially in food and chemical industry because of providing hygien. Besides the development in plate heat exchanger technology, the producer firms manufacture individual plate types; so that, heat transfer and pressure drop correlations can not be generalized for plate heat exchangers. Therefore previous studies were surveyed and common parametres are needed to be determined for plate heat exchangers design. In this work, general knowledge is given about plate heat exchangers such as mechanical features, operational characteristics, advantages, performance limits, plate and gasket features and types, corrosion and maintenance; also a comparasion is done with shell and tube heat exchangers. In addition; heat transfer and pressure drop correlations resulted from previous single and two phase studies are analized and parametres, which are used in these correlations, are given numeral values and results are presented with diagrams using computer area. At the same time, the heat transfer coefficients and frictional pressure drops of plate heat exchangers and tubes with tabulators are compared with same procedure by giving numeral values. In consequence, tubes with tabulator have higher frictional pressure drop than plate heat exchanger for tube diameter between 5 to 65 mm for same value of heat transfer coefficients. Tubes with tabulator, have lower frictional pressure drop than plate heat exchanger for tube diameter between 70 to 100 mm for same value of heat transfer coefficients. Keywords: Plate heat exchangers, heat transfer and press drop correlations for plate heat exchangers XI