1. Giriş

Su enerjisi, küresel enerji karışımında önemli ve yenilenebilir bir enerji kaynağıdır.Hidroelektrik santrallerinin çalışması sırasında, çeşitli bileşenler ısı üretir ve istikrarlı ve güvenilir bir işleyişi sağlamak için verimli ısı yönetimi gereklidir.Plaka ısı değiştiricileri, benzersiz özellikleri nedeniyle hidroelektrik santrallerinde ısı transferi uygulamaları için popüler bir seçim olarak ortaya çıktı.

2Plaka ısı değiştiricilerinin çalışma prensibi

Bir plaka ısı değiştiricisi, birbirine yığılmış bir dizi ince, dalgalanmış metal plakalardan oluşur.Bu plakalar sıcak ve soğuk sıvılar için alternatif kanallar oluşturmak için dikişler tarafından ayrılırSıcak sıvı (sıcak su veya yağ gibi) ve soğuk sıvı (genellikle soğutma suyu) kendi kanallarından aktığı zaman,Sıcak sıvıdan soğuk sıvıya ince levha duvarları üzerinden ısı aktarılır.Plakaların dalgalanmış tasarımı, ısı aktarımı için kullanılabilir yüzey alanını artırır ve sıvı akışında türbülansı teşvik ederek ısı aktarımı verimliliğini arttırır.

Matematik olarak, bir plaka ısı değiştiricisinde ısı transferi hızı (Q) şu formülle tanımlanabilir:

Q=U*A*δTlm

burada (U) toplam ısı transferi katsayısı, (A) ısı transferi alanı ve∆Tlm sıcak ve soğuk sıvılar arasındaki logaritmik ortalama sıcaklık farkıdır. Plaka ısı değiştiricisinin benzersiz yapısı (U) nispeten yüksek bir değere katkıda bulunur,verimli ısı aktarımını sağlayan.

3Hidroelektrik santrallerinde plaka ısı değiştiricilerinin uygulanması

3.1 Turbin yağlama yağı soğutma

Bir hidroelektrik santralindeki türbin kritik bir bileşendir.Türbin rulmanlarını ve diğer hareketli parçaları yağlamak için kullanılan yağlama yağı sürtünme nedeniyle çalışma sırasında ısıtabilir.Yüksek sıcaklıklar yağın yağlayıcı özelliklerini bozabilir ve türbin bileşenlerine zarar verebilirPlaka ısı değiştiricileri, yağlayıcı yağı soğutmak için kullanılır. Sıcak yağlayıcı yağı, uygun bir kaynaktan (örneğin bir nehir, bir su kaynağı gibi) soğutma suyu alırken, plaka ısı değiştiricisinin bir tarafından akmaktadır.gölSıcak yağdan soğutma suyuna ısı aktarılır, yağlama yağının sıcaklığını düşürür ve düzgün çalışmasını sağlar.

Örneğin, büyük bir hidroelektrik santralinde yüksek güçlü bir türbinle, büyük bir ısı aktarım alanına sahip bir plaka ısı değiştiricisi kurulabilir.Soğutma suyunun akış hızı, yağ sıcaklığını optimal aralıkta tutmak için yağ yağının sıcaklığına göre ayarlanabilirBu, türbinlerin kullanım ömrünü uzatmaya ve enerji üretim sürecinin genel verimliliğini artırmaya yardımcı olur.

3.2 Jeneratör Soğutması

Hidroelektrik santrallerindeki jeneratörler, çalışma sırasında önemli miktarda ısı üretir.Plaka ısı değiştiricileri jeneratör soğutma sistemlerinde kullanılabilirBazı durumlarda, jeneratör bileşenlerinden ısı emiyen sıcak soğutucu maddenin (genellikle iyonsuz su) plaka ısı değiştiricisi üzerinden aktığı su soğutmalı jeneratörler kullanılır..Dış bir kaynaktan (soğutma suyu devreyi gibi) gelen soğuk su, sıcak soğutma sıvısı ile ısı değişimi yapar.Daha fazla ısı emicilik için jeneratöre geri dönüştürülebilmesi için soğutma.

Su soğutmalı jeneratörlerin yanı sıra hidrojen soğutmalı jeneratörler de vardır.Hidrojen soğutma sisteminde plaka ısı değiştiricileri hala kullanılabilir.Örneğin, jeneratörden ısı emdikten sonra hidrojen gazını soğutmak için, bir plaka ısı değiştiricisi kullanılabilir.Sıcaklık değiştiricisindeki soğuk sıvı (su veya soğutucu gibi) sıcak hidrojen gazını soğutur, hidrojenin uygun sıcaklığını korumak ve jeneratörün verimli çalışmasını sağlamak.

3.3 Mühürleme Su Soğutma

Hidroelektrik türbinlerinde, mühürleme suyu, türbin koşucularından suyun sızmasını önlemek için kullanılır.ve yüksek sıcaklığı mühürleme performansını etkileyebilirPlaka ısı değiştiricileri, mühürleme suyunu soğutmak için kurulur. Sıcak mühürleme suyu ısı değiştiricinin bir tarafından geçer ve soğutma kaynağından gelen soğuk su onunla ısı değiş tokuşu yapar.Mürekkep suyunu uygun sıcaklıkta tutarak, mühürün bütünlüğü korunur, su sızıntısı riskini azaltır ve türbin işleyiş verimliliğini arttırır.

3.4 Yardımcı ekipmanların soğutması

Hidroelektrik santrallerinde, transformatörler, pompalar ve kompresörler gibi çeşitli yardımcı ekipmanlar bulunur.Plaka ısı değiştiricileri, bu yardımcı cihazların yağlama yağını veya soğutma suyunu soğutmak için uygulanabilirÖrneğin, bir transformatörde, izolasyon yağı, transformatör çekirdeğindeki ve sargılarındaki kayıplar nedeniyle ısıtabilir.Transformörün güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamakBenzer şekilde, pompalar ve kompresörler için, plaka ısı değiştiricileri yağlama yağlarını veya işlem sıvısını soğutabilir ve bu yardımcı ekipmanların güvenilirliğini ve ömrünü artırabilir.

4Hidroelektrik istasyonlarında plaka ısı değiştiricilerinin kullanımının avantajları

4.1 Yüksek ısı transferi verimliliği

Daha önce belirtildiği gibi, levha ısı değiştiricilerinin dalgalanmış levha tasarımı, büyük bir ısı transferi yüzey alanı sağlar.Dalgalanmaların yarattığı türbülans ayrıca ısı transferi katsayısını da iyileştirirGeleneksel kabuk ve boru ısı değiştiricileri ile karşılaştırıldığında, plaka ısı değiştiricileri çok daha yüksek ısı transfer oranlarına ulaşabilir.Bu yüksek verimlilik, aynı ısı dağılımı seviyesine ulaşmak için daha az soğutma suyunun gerekli olduğu anlamına gelir., soğutma suyunu pompalamak için gereken su tüketimini ve enerjiyi azaltır.

Örneğin, bir jeneratör soğutma uygulamasında, bir plaka ısı değiştiricisi, 2000 - 5000 W/ ((m2·K) aralığında toplam ısı aktarım katsayısı ile ısı aktarabilir.bir kabuk ve boru ısı değiştiricisinin ise 1000 - 2000 W/ ((m2·K) bir katsayısı olabilir.Bu daha yüksek verimlilik, hidroelektrik santralinde daha kompakt ve enerji tasarruflu bir soğutma sistemine olanak sağlar.

4.2 Kompakt tasarım

Plaka ısı değiştiricileri diğer ısı değiştiricilerinden çok daha kompakttır.Yer kısıtlı olabilirseÖzellikle karmaşık ekipman düzenleri olan alanlarda, plaka ısı değiştiricilerinin kompakt tasarımı son derece avantajlıdır.Soğutma sisteminin genel ayak izini azaltmak.

Örneğin, mevcut bir hidroelektrik santralini soğutma kapasitesini artırmak için yeniden donatırken,Plaka ısı değiştiricilerinin kompakt doğası, mevcut altyapıya büyük değişiklik yapmadan yeni ısı değiştiricilerinin eklenmesini sağlar., hem zaman hem de maliyet tasarrufu.

4.3 Kolay Bakım

Plaka ısı değiştiricilerinin modüler tasarımı, bakımlarını nispeten kolaylaştırır. Plakalara kolayca erişilebilir ve temizlik veya değiştirme için çıkarılabilir.Soğutma suyunun ısı aktarım yüzeylerinde kirlenmeye neden olabilecek kirlilikler içerebileceği durumlarda, plakaların hızlı bir şekilde temizlenme yeteneği çok önemlidir. Eğer bir dikiş bozulursa veya bir plaka hasar görürse, ekipmanın durma süresini en aza indirerek bireysel olarak değiştirilebilir.

Hidroelektrik santrallerindeki plaka ısı değiştiricilerinin düzenli bakımı, genellikle plakaların korozyon veya kirlenme belirtileri için görsel olarak incelenmesini, dikişlerin bütünlüğünü kontrol etmeyi içerir.ve uygun temizlik maddeleri kullanarak plakaları temizlemekBu kolay bakım, ısı değiştiricilerinin ve genel hidroelektrik santralinin uzun vadeli güvenilir çalışmasını sağlamaya yardımcı olur.

4.4 Maliyet - etkinlik

Bir plaka ısı değiştiricisinin başlangıç maliyeti bazı temel ısı değiştiricilerinden biraz daha yüksek olsa da, uzun vadede maliyet etkinliği açıktır.Yüksek ısı transferi verimliliği soğutma ile ilişkili enerji tüketimini azaltır, daha düşük işletme maliyetleri ile sonuçlanır. Ayrıca, daha az yer gerektirdiği için kompakt tasarım, kurulum maliyetlerini de azaltır.Plaka ısı değiştiricilerinin kolay bakımı ve uzun kullanım ömrü, bir hidroelektrik santralinin işletmesinde genel maliyet tasarrufu sağlar..

5Hidroelektrik istasyonlarında plaka ısı değiştiricilerinin uygulanmasında zorluklar ve çözümler

5.1 Kirlenme

Sıcaklık değiştiricilerinde kirlenme yaygın bir sorundur ve hidroelektrik santralleri de istisna değildir.ve diğer kirliliklerBu maddeler, plaka ısı değiştiricisinin ısı transferi yüzeylerine çökerek ısı transferi verimliliğini azaltabilir.Soğutma suyunun önceden arıtılması gereklidir.Söküntü sistemleri süspansiyon katıları çıkarmak için kurulabilir ve mikroorganizmaların büyümesini kontrol etmek için kimyasal işlem kullanılabilir.

Ayrıca, plaka ısı değiştiricisinin düzenli olarak temizlenmesi gerekir.plaka yüzeylerinden birikimi çıkarmak için kullanılabilir.Kimyasal temizlik maddeleri de kullanılabilir, ancak plakalara veya dikişlere zarar vermemeleri için dikkat edilmelidir.

5.2 Korozyon

Hidroelektrik santrallerindeki soğutma suyu, özellikle çözünmüş tuzlar veya asitler içerirse, belirli bir derecede aşındırıcı olabilir.ömrünü ve performansını azaltmak. Korozyonun önlenmesi için, plaka ısı değiştiricisinin malzemeleri dikkatlice seçilir. Paslanmaz çelik plakaları iyi korozyon direnci nedeniyle yaygın olarak kullanılır.Titanyum gibi daha fazla korozyona dayanıklı malzemeler kullanılabilirÖzellikle soğutma suyunun çok koroziv olması durumunda.

Ayrıca, korozyona karşı ek bir koruma katmanı sağlamak için plaka yüzeylerine kaplamalar uygulanabilir.Korozyon riskini daha da azaltmak için soğutma suyu devresine katodik koruma sistemleri kurulabilirPlaka ısı değiştiricisinin korozyon oranının düzenli olarak izlenmesi, herhangi bir korozyon belirtilerini tespit etmek ve uygun önlemler almak için önemlidir.

5.3 Basınç düşüşü

Bir su santralinde, basınç düşüşü çok yüksekse,sıvıları dolaştırmak için kullanılan pompaların enerji tüketimini artırabilirBasınç düşüşünü optimize etmek için, plaka ısı değiştiricisinin tasarımı dikkatlice düşünülmelidir.ve akış düzeni (paralel veya karşı akış) hepsi basınç düşüşünü etkileyebilir.

Hesaplama sıvı dinamik (CFD) simülasyonları, basınç düşüşünü tahmin etmek ve tasarım parametrelerini optimize etmek için tasarım aşamasında kullanılabilir.Sıcak ve soğuk sıvıların akış hızları, ısı transferi performansını ve basınç düşüşünü dengelemek için ayarlanabilirGerekirse, basınç düşüşünü telafi etmek için ek pompalar kurulabilir, ancak bu sistemin genel enerji verimliliğini göz önünde bulundurarak yapılmalıdır.

6Sonuç.

Plaka ısı değiştiricilerinin hidroelektrik santrallerinde çok çeşitli uygulamalar vardır ve yüksek ısı transferi verimliliği, kompakt tasarım, kolay bakım,ve maliyet etkinliğiOnlar hidroelektrik santrallerinde çeşitli bileşenlerin soğutulmasında, elektrik üretim sürecinin istikrarlı ve verimli çalışmasını sağlamakta hayati bir rol oynarlar.korozyon, ve basınç düşüşü uygun tasarım, su arıtma ve bakım stratejileri ile ele alınmalıdır.Sıcaklık değiştiricisi teknolojisinde sürekli gelişmeler ve temiz ve verimli enerjiye artan talep ile, plaka ısı değiştiricilerinin gelecekte hidroelektrik santrallerinin geliştirilmesinde ve çalışmasında önemli bir rol oynamaya devam etmesi bekleniyor.