Çapraz Akışlı Isı Geri Kazanım Eşanjörleri Tasarım Prensipleri

Tanım

Çapraz akış prensibine göre çalışırlar, plakalar yardımıyla soğuk ve sıcak hava birbirinden ayrılır ve sıcak taraftan soğuk tarafa ısı transferi sağlarlar. Bazı plakalı tip ısı geri kazanım eşanjörleri nem de iletirler.

Uygulamalar

Oda ve endüstriyel havalandırma, kış/yaz ısı geri kazanımı, taze ve atılan havanın ayrılması, egzoz havasının ısısından faydalanılması amacı ile kullanılır.

Çapraz Akışlı Isı Geri Kazanım Eşanjörlerinin Tasarımı

Mekanik Tasarım

Plakalar
Alüminyum, ön-kaplamalı alüminyum (korozyona dayanım için); plastik; reçineli kağıt; paslanmaz (yüksek sıcaklık kullanımı için) gibi malzemeler kullanılır.
Kabartmalı, ondüle vs. gibi değişik yüzey formları vardır.

Çerçeve Kapaklar
Galvaniz, alüminyum veya aluzinkdir.

Kenar Profiller
Köşegeni azaltma amaçlı pahlı, 900 köşeli, çıkıntılı vs. gibi çeşitli formlarda alüminyum ekstrüzyon profil veya bükümlü alu levha şeklinde olur. Genellikle profil kapağa vida ile bağlanır.

Plaka Kenar Sızdırmazlığı
Çok katlı kenar kenetleme (bazen kenet arasında yapışkanlı) şeklinde olur.

Ürün Kenar Sızdırmazlığı
Standart sıcaklıklarda (900 -100°C’a kadar) silikonsuz yapıştırıcı vs. gibi; yüksek sıcaklıklarda (200-250°C) yüksek sıcaklık silikonu gibi yapıştırıcılarla finler ve köşe profiller yapıştırılır.

Tek Parçalı Dizaynlar
200 mm’den 700 ila 1200 mm’ye kadar olur.

Modüler Dizaynlar
Tek parçalı dizaynların çoklu kullanımından oluşur.

Uygun kenar uzunluğunun seçilmesi
Hava debisine göre ürün kenar boyutu Şekil 2’den seçilebilir.
Taze hava ve atılan hava debileri eşit değilse ve fark büyükse paralel besleme uygulanabilir.

Basınç Kaybı
Ekonomik nedenlerden dolayı eşanjör içi basınç kaybı 150 ila 250 Pa arasında alınır. Plakalar arası mesafe (hatve) küçük ürünlerde 2 ila 6 mm arası, büyüklerde 4 ila 12 mm arası değişir.

Hız
Eşanjör alın hızı kabul edilir basınç kaybı seviyesine göre seçilir. Genelikle üreticiler alın hızını verirler. Plakalar içi kanal hızı alın hızının yaklaşık 2 katıdır.

Eşanjör Uzunluğu
Kenar uzunluğu ve hızı belirlenen eşanjörün uzunluğu da belirlenmiş demektir. Maksimum eşanjör uzunluğu, kenar uzunluğuna bağlı olarak üreticiler tarafından belirlenir. Verim, basınç kaybı ve kapasitenin farklı hızlarda ve değişik ürünlerdeki eğrileri aşağıda verilmiştir.
Eğrilerde sırasıyla ürün kenar kenar uzunluğu (cm), eşanjör uzunluğu (cm), hatve (mm) ve atılan hava kütlesel debisinin taze hava kütlesel debisine oranı (1 den farklı ise) ürün tanımında belirtilmiştir.

Hız azalınca, hatve azalınca, boyut büyüdüğünde, kütle oranı artınca verim artmaktadır. Hız artınca, hatve azalınca, ürün büyüdüğünde, kütle oranı arttığında kapasite artmaktadır.

Verim
Isıtmada verim % 50-65 civarında olur.
Malzemenin cinsinin ve kalınlığının verimliliğe etkisi azdır. Bu nedenle çok farklı malzemelerde plakalı eşanjör üretilmektedir. Yüzey formunun etkisi önemlidir.
Seri bağlı birden fazla plakalı eşanjörün toplam verimi üretici softwareleri ile hesaplanabilir.
Eşanjör içinde sıcak hava tarafında yoğuşma olması, kazanılan gizli ısı nedeniyle eşanjörün kışın veriminin artmasına neden olur.

Kuru verim (yoğuşma yoksa) şu şekilde hesaplanır:
E2 = m2 (t22-t21)/ (mmin (t11-t21)
E: Verim
m2 : soğuk taraf kütlesel debisi (kg/h)
mmin: kütlesel debisi az olan tarafın debisi (kg/h)
t: sıcaklık °C 1: sıcak hava 2: soğuk hava

indisler :

11: sıcak hava girişi ; 12: sıcak hava çıkışı
21: soğuk hava girişi ; 22: soğuk hava çıkışı

Yoğuşma varsa yaş termometre sıcaklıkları alınır.
Daha yüksek verim için 2 veya daha fazla plakalı eşanjör aşağıdaki şekilde arka arkaya (seri) sıralanabilir. Böylece örneğin tek eşanjör verimi %50 iken seri bağlı 2 eşanjör toplam verimi yaklaşık % 65 olur.

Diğer Özellikler

Basınç Farkı
İç Basınç Farkı
Taze ve atık hava arasındaki farktır. Fanların pozisyonuna bağlı olarak değişik basınç farkları oluşur. Genillikle sınır 2000Pa -2500 Pa dır. Yüksek sıcaklık tipinde bu limit düşebilir. Sistemin tasarımında eşanjörün çeşitli noktalarında basınç farkı kontrol edilmelidir. İç basınç farkının yüksek olması halinde eşanjör basınç düşümü hesaplanandan fazla olur.
Dış basınç farkı
Eşanjörün içi ve dışı arasındaki farktır. Genelde 2000- 2500 Pa seviyesindedir.

Kaçak
Dışa karşı kaçak ve taze ile atık hava arasındaki iç kaçak şeklinde iki tiptedir. Dönüş havası ile taze hava arasındaki kaçak nedeniyle taze hava tarafı basıncı yüksek seçilir.

Korozyona Dayanım
Geri kazanım eşanjörünün fin, kapak, kenar profil ve yapıştırıcı gibi malzemelerinin kullanılan ortamdaki (atmosfer ve akışkan ) şartlarına dayanıklı olması gerekir. Uygun malzeme seçiminde üretici önerileri dikkate alınmalıdır.

Opsiyonlar
Standart tip, hijyenik, korozyondan korumalı ve yüksek sıcaklık tipleri mevcuttur.

Aksesuar
Performans kontrol için bypas, baypas damperi, damla tutucu

Sıcaklık Limitleri
Sıcaklık limitlerini belirlerken kullanılan sızdırmazlık malzemeleri (yapıştırıcılar), boya ve ön kaplamalı plaka kaplamasının sıcaklık sınırları dikkate alınmalıdır.
Standart uygulamada :-40/10°C; Yüksek sıcaklık uygulamasında -40/20°C

Montaj Konumu
Plakalar genel olarak yatay olacak şekilde monte edilmemelidir. Özellikle yoğuşan su ve kir plakaların üzerinde birikme problemi yaratır. Plakaların yatay konumda montajı istenirse siparişte imalatçıya bildirilmelidir.

Nem İletme
Genel olarak nem transferi mümkün değildir. Bu bazen kurutma prosesi, yüzme havuzu gibi proseslerde bir avantajdır.

Yoğuşma
Eşanjör yoğuşan suyun kolaylıkla atılabilmesini sağlayacak şekilde konumlanmalıdır. Dönüş havası girişi üstten yapılır. Eşanjörde atılan hava hızı 2.5 m/s den fazla ise ve havada fazla nem varsa, damlaların kanala iletilmesini önlemek için damla tutucu önerilir.

Donma, Önleme, Kontrol Etme
Sıcak hava tarafında yoğuşan nem soğuk hava tarafından donma sıcaklığına kadar düşürülebilir. Donma riskinin başladığı bölgeye “soğuk köşe” denir. Donma “soğuk köşe”de başlar. Üretici software ile soğuk köşede donma riski kontrol edilebilir.
Donmayı önlemek için tam veya kısmi taze hava bypassı yapılmalı (taze havanın eşanjörden geçen miktarı azaltılmalı) veya defrost eklenmelidir. Ayrıca eriyen defrost sularının akmasına imkan sağlanmalıdır. Veya donmayı önlemek için soğuk köşeden taze hava akışı önlenebilir, geçici olarak taze hava tam bypass edilebilir veya taze have “soğuk köşe” oluşmayacak şekilde ısıtılır.
Donma nedeniyle eşanjör zarar görmez ama performansı etkilenir.

Performans Kontrolü

Taze Havada Bypas
Taze havanın bir kısmı eşanjörden geçirilmeden bypas edilir. Böylece atılan havanın soğuması dolayısıyla eşanjör içinde donma önlenir.

Dönüş Havasında Bypas
Dönüş havasının bir kısmı eşanjörden geçirilmeden bypas edilir. Özellikle atılan havanın kirli olduğu durumlarda, özellikle yazın tamamen bypass edilerek uygulanır. Hijyenik uygulamalarda dönüş havasının taze havaya karışımı minimuma indirilmelidir.,

Ses Azaltma
Genellikle plaka boyutuna ve hatveye bağlı olarak plakalı eşanjörlerin ses azaltma etkileri vardır.

TAŞIMA

Eşanjörler imalatçının önerdiği biçimde, yapıştırıcıların açılmasını engelleyerek, plaka ve köşe profillerin deformasyona uğratmayacak şekilde kaldırılmalı ve taşınmalıdır.

MONTAJ

Eşanjörler imalatçısının önerdiği şekilde sistem yapılmalıdır.

Dreyn Bağlantısı
Taze hava ve atılan hava için ayrı ayrı düşünülmelidir.

Sıcaklık Sensörü
Bağlantı sırasında plakalar zedelenmemelidir.

Yerinde Montaj
Birden fazla eşanjör paket halinde kullanılacaksa uygun taşıyıcılar kullanılmalı ve sızdırmazlık sağlanmalıdır.

BAKIM

Zamanla, özellikle yüksek miktarda kir ve yoğuşma olduğunda ve finlerin üzerine tortu oluşabilir. Isı, transferi etkilediğinden düzenli temizlenmesi gerekir. Eşanjör fırça veya vakumla temizlenebilir, sıcak su veya üreticinin onayladığı temizleme maddeleri, alüminyuma uygun temizleme deterjanlarıyla yıkanabilir.