Bir plakalı eşanjör, akışkanların aralarında akması için bir dizi kanalın oluşmasına izin verecek şekilde üst üste yerleştirilmiş bir dizi paralel plakadan oluşur.İki bitişik plaka arasındaki boşluk, akışkanın aktığı kanalı oluşturur.

 

Plakaların köşelerinde bulunan giriş ve çıkış delikleri, eşanjördeki alternatif kanallardan sıcak ve soğuk akışkanların geçişine izin verir, böylece bir plaka her zaman sıcak akışkan ve diğer tarafı soğukla temas halinde olur.

 

Bir plakanın boyutu birkaç santimetre kareden (100 mm x 300 mm kenar) 2 veya 3 metre kareye (1000 mm x 2500 mm kenar) kadar değişebilir. Tek bir eşanjördeki plaka sayısı sadece on ile birkaç yüz arasında değişmektedir, bu nedenle binlerce metrekareye kadar yüzey değişim alanlarına ulaşmaktadır.

 

Akışkanlar birkaç paralel akışa bölünür ve mükemmel bir karşı akım üretebilir.

Genellikle bu plakalar türbülansı arttırmak, ısıl değişim yüzeyini arttırmak ve eşanjöre mekanik rijitlik sağlamak için olukludur. Oluk, 0,3 mm ila 1 mm kalınlığındaki sacların soğuk dövülmesiyle elde edilir.

 

Plakalar için en sık kullanılan malzemeler paslanmaz çelik (AISI 304, 316), titanyum ve alüminyumdur.

 

Plakalar üzerindeki oluk, akışkanı dolambaçlı bir yola zorlayarak iki bitişik plaka 1 ile 5 milimetre arasında bir boşluk oluşturur.

 

Akışkanlar, karşı akım veya akım konfigürasyonları yaparak kanalları seri (daha az yaygın bir çözüm) veya paralel olarak geçebilir.

 

Seri konfigürasyon, her bir akışkan için küçük bir akış hızı olduğunda ancak yüksek ısı değişimi olduğunda kullanılır; en büyük sorun, yüksek basınç düşüşü ve kusurlu bir karşı akımdır.

 

Karşı akım kanallarına sahip paralel konfigürasyon, orta derecede sıcaklık düşüşleri olan yüksek akış hızları için kullanılır ve en yaygın kullanılanıdır.

 

İki akışkanın akış hızları (veya izin verilen maksimum basınç düşüşü arasında) arasında büyük bir fark olduğunda, eşanjör, basınç düşüşlerinin veya spesifik değerlerin değerlerini dengelemek için daha düşük akışlı (veya daha yüksek kayıplar) akışkan tarafından iki kez çalışabilir. 

 

Plakalı ısı eşanjörleri için en yaygın sorunlardan biri, tüm kanalların paralel olarak düzensiz beslenmesidir. Aslında akışkan, basınç düşüşünü dengelemek için son kanallardan ziyade ilk kanallarda daha büyük miktarlarda dağılma eğilimindedir.

 

Plaka sayısı arttıkça, eşit dağılım düşer ve bu da eşanjörün genel performansının düşmesine neden olur.

İki temel tip plakalı ısı eşanjörü vardır:

BPHE-Lehimli Plakalı Eşanjörler ve PHE-Plakalı Eşanjörler.

 

PLAKALI EŞANJÖR ÇEŞİTLERİ

 

Plakalı ve Çerçeveli Eşanjörler

 

PHE'de plakalar, başlıklar ve bağlantı çubukları ile plakaların preslendiği bir çerçeve oluşturur ve contalar tarafından garanti edilir. Contalar, sızdırmazlık etkilerine ek olarak, sıvıların akışını yönlendirmeye hizmet eder ve plakaların kenarlarındaki oluklar boyunca yerleştirilir.

​

Isı eşanjörlerini sızdırmaz hale getirmek için kullanılan maksimum sıcaklıklar 80°C ile 200°C arasındadır ve basınçlar 25 bara ulaşabilir.

Contalar, çeşitli bütil veya silikon kauçuk tiplerinde mevcuttur.

 

Bu tip ısı eşanjörlerinin temel özellikleri şunlardır:

 

• Temizlik ve kontrol işlemleri için hızlı ve kolay sökme

• Kurulu termal akışı değiştirmek için ısı plakaları ekleyerek veya çıkararak değişken çalışma koşullarına uyum

• Contaların mükemmel olmayan sızdırmazlığından kaynaklanan herhangi bir sıvı sızıntısı, diğer sıvıyı kirletmez, ancak yönlendirilir

• Titanyum gibi lehimlemeye uygun olmayan malzemeler kullanılabilir

• Contalar maksimum basınç ve sıcaklık değerlerini sınırlar

• Kalıpların, preslerin ve tüm üretim sürecinin tasarımı nedeniyle potansiyel olarak yüksek maliyetler

• Contaların yüksek maliyeti

 

Lehimli Plakalı Eşanjörler

 

Lehimli plakalı ısı eşanjörlerinde başlıklar, bağlantı çubukları veya sızdırmazlık contaları yoktur, çünkü plakalar 1100°C'lik sıcaklıklarda fırında lehimlenmiştir.

 

Montaj aşamasında, plakalar arasına bir lehim malzemesi tabakası (genellikle bakır ama aynı zamanda nikel) yerleştirilir, paket preslenir ve ardından birkaç saat pişirilir.

 

BPHE eşanjörü, contalı eşanjörden daha kompakt, daha hafif ve daha az hacimlidir.

 

Lehim malzemesi hem contaların hem de çerçevenin işlevini yerine getirir.

 

Bu eşanjörler genellikle bir kafes kontağı oluşturmak için oluk yönlerini değiştirerek monte edilen chevron oluklu plakalarla kullanılır.

 

Birleştirilmiş iki plakanın olukları arasındaki geçiş noktaları, basınç sızdırmazlığı sağlayan ve ısı alışverişini iyileştiren dönen akışları indükleyen yoğun bir temas noktaları ağı oluşturur.

 

Bu sayede düşük nominal giriş hızlarında bile akışkanların türbülansı yüksektir ve düşük akış hızlarında akış laminerden türbülansa geçer.

 

 Plakalı ısı eşanjörlerin avantajları

 

• Plakalı ısı eşanjörleri, 1°C'ye kadar yaklaşma sıcaklıkları ile gövde borulu tasarımlardan beş kata kadar daha verimlidir. Isı geri kazanımı, kompakt ısı eşanjörleri için mevcut gövde ve boruların basitçe değiştirilmesiyle önemli ölçüde artırılabilir. 

 

• Gövde ve borulu ısı eşanjörleri, plakalı ısı eşanjörleri olarak önemli ölçüde daha fazla taban alanı kullanır.

 

• Isı transfer yüzeylerine, kontrol veya mekanik temizlik için, sadece sıkma cıvatalarını çıkararak ve baskı plakasını geri döndürerek kolayca erişilebilir. 

 

• Çerçeveler standart aletler kullanılarak da açılabilir ve çekilecek boru demetleri yoktur.

 

• Plakalı ısı eşanjörleri, mevcut çerçeveyi korurken plakaları ekleyerek veya çıkararak değişen ihtiyaçları karşılamak için kapasiteyi ayarlamayı kolaylaştırır. 

 

Plakalı ısı eşanjörlerinin dezavantajları

 

• Zayıf sızdırmazlık ve sızdırması kolaydır. Contayı sık sık değiştirmek daha zahmetlidir.

Eşanjör içinde sızıntı bulmanın son derece zor olmasıdır. Bunun nedeni, basınç testlerinin yapılma sürecinin borulu eşanjörlerde olduğu kadar kolay olmamasıdır.

 

• Kullanım basıncı sınırlıdır, genellikle 1.5MPa'dan fazla değildir.

 

• Çalışma sıcaklığı, conta malzemesinin sıcaklık direnci ile sınırlıdır.

 

• Akış yolu küçüktür, gazdan gaza ısı değişimi veya buhar yoğuşması için uygun değildir.

 

• Kirlenme kolaydır. Askıda katı madde içeren sıvılar için uygun değildir.

 

• Basınç kaybı, gövde ve borulu eşanjöre göre daha fazladır. 

 

​