Пластинчато-ребристый теплообменник

Пластинчато-ребристый теплообменник — это тип конструкции теплообменника , в которой пластины и ребристые камеры используются для передачи тепла между жидкостями, чаще всего газами. Его часто относят к категории компактных теплообменников, чтобы подчеркнуть его относительно высокое теплопередачи соотношение площади поверхности к объему.Пластинчато-ребристый теплообменник широко используется во многих отраслях промышленности, в том числе в аэрокосмической промышленности благодаря своим компактным размерам и легким свойствам, а также в криогенике , где используется его способность облегчать теплообмен при небольших перепадах температур. ^[1]

Пластинчато-ребристые теплообменники из алюминиевого сплава, часто называемые паяными алюминиевыми теплообменниками, использовались в авиационной промышленности более 75 лет и были внедрены в криогенную отрасль разделения воздуха примерно во время Второй мировой войны, а вскоре после этого и в криогенной промышленности. процессы на химических заводах, таких как переработка природного газа. Они также используются в железнодорожных двигателях и автомобилях. Пластинчатые ребра из нержавеющей стали используются в самолетах более 35 лет и в настоящее время все чаще применяются на химических заводах. ^[2]

Конструкция пластинчато-ребристых теплообменников

Первоначально он был разработан итальянским механиком Паоло Фрунчилло. Пластинчато-ребристый теплообменник состоит из слоев гофрированных листов, разделенных плоскими металлическими пластинами, обычно алюминиевыми, для создания ряда оребренных камер. Отдельные потоки горячей и холодной жидкости проходят через чередующиеся слои теплообменника и замыкаются по краям боковыми решетками.

Тепло передается от одного потока через интерфейс ребер к пластине сепаратора и через следующий набор ребер в соседнюю жидкость. Ребра также служат для повышения структурной целостности теплообменника и позволяют ему выдерживать высокое давление, обеспечивая при этом увеличенную площадь поверхности для теплопередачи.

Конструкция пластинчато-ребристых теплообменников обладает высокой степенью гибкости, поскольку они могут работать с любым сочетанием газа, жидкости и двухфазных жидкостей. ^[3] Также обеспечивается теплообмен между несколькими технологическими потоками. ^[4] с различными высотами и типами ребер в качестве разных точек входа и выхода, доступных для каждого потока.

Основными четырьмя типами плавников являются: простые , которые относятся к простым треугольным или прямоугольным конструкциям с прямыми ребрами; «елочка» , где плавники расположены вбок, образуя зигзагообразный путь; а также зубчатые и перфорированные , которые относятся к вырезам и перфорациям в ребрах для увеличения распределения потока и улучшения теплопередачи.

Недостатком пластинчато-ребристых теплообменников является то, что они склонны к загрязнению из-за маленьких каналов потока. Они также не подлежат механической очистке и требуют других процедур очистки и надлежащей фильтрации для работы с потенциально загрязняющими потоками.

Расположение потока

Существуют различные типы установок теплообменников, такие как параллельный поток, перекрестный поток и противоток. При параллельном потоке жидкости поступают в теплообменник через свои трубки и текут в одном направлении. В противотоке жидкости текут в противоположных направлениях. Противоток обеспечивает наиболее эффективную передачу тепла, так как способен передать большую часть тепла от теплоносителя. В поперечном потоке жидкости движутся перпендикулярно друг другу через теплообменник. В теплообменниках также могут использоваться гофры или ребра для изменения скорости теплопередачи путем направления жидкостей к определенным частям теплообменников или увеличения площади поверхности стенок. ^[5]

Повышение эффективности теплообменников также может быть достигнуто за счет увеличения площади поверхности стенки между двумя жидкостями. За счет увеличения количества точек контакта для теплопередачи скорость передачи увеличивается. Этот метод можно наблюдать в бытовых радиаторах, которые имеют изогнутое синусоидальное поперечное сечение, чтобы максимизировать поверхностный контакт между нагретой водой внутри и воздухом помещения.

В пластинчато-ребристом теплообменнике ребра можно легко переставлять. Это позволяет двум жидкостям создавать перекрестный, противоток, перекрестный противоток или параллельный поток. Если ребра спроектированы правильно, пластинчато-ребристый теплообменник может работать в идеальном противотоке. ^[6]

Расходы

Стоимость пластинчато-ребристых теплообменников обычно выше, чем у обычных теплообменников, из-за более высокого уровня детализации, требуемой при изготовлении. Однако эти затраты часто могут быть перевешены экономией средств, возникающей за счет дополнительной теплопередачи.

Пластинчато-ребристые теплообменники обычно применяются в отраслях, где вероятность загрязнения жидкостей мала. Изящная конструкция, а также тонкие каналы пластинчато-ребристого теплообменника затрудняют или делают невозможным очистку.

Применение пластинчато-ребристых теплообменников включает в себя:

Сжижение природного газа
Криогенное разделение воздуха
Производство аммиака
Морская обработка
Ядерная инженерия
синтез-газа Производство
Охлаждение отбираемого воздуха и воздуха в салоне самолета

См. также

Ссылки

^ Таборек Дж., Хьюитт Г.Ф. и Афган Н. (1983). Теплообменники: теория и практика . Издательская корпорация Hemisphere. ISBN 0-07-062806-8 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Грегори, EJ (7 февраля 2011 г.). ПЛАСТИНОЧНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ . Begel House Inc. ISBN 978-1-56700-456-4 .
^ Lytron Total Thermal Solutions
^ «Стандарты Ассоциации производителей паяных алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 сентября 2008 г. Проверено 19 марта 2008 г.
^ Админ. «Каково расположение потоков в наших теплообменниках?» . www.bendel.com . Проверено 12 января 2024 г.
^ Справочник по проектированию теплообменников.

Коулсон Дж. и Ричардсон Дж. (1999). Химическая инженерия - поток жидкости. Теплообмен и массоперенос - Том 1; Рид Образовательное и Профессиональное Издательство, ООО

[1] Таборек Дж., Хьюитт Г.Ф. и Афган Н. (1983). Теплообменники: теория и практика . Издательская корпорация Hemisphere. ISBN 0-07-062806-8 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[2] Грегори, EJ (7 февраля 2011 г.). ПЛАСТИНОЧНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ . Begel House Inc. ISBN 978-1-56700-456-4 .

[3] Lytron Total Thermal Solutions

[4] «Стандарты Ассоциации производителей паяных алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 сентября 2008 г. Проверено 19 марта 2008 г.

[5] Админ. «Каково расположение потоков в наших теплообменниках?» . www.bendel.com . Проверено 12 января 2024 г.

[6] Справочник по проектированию теплообменников.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]