Οι εναλλάκτες θερμότητας με πτερύγια πλάκας αποτελούνται συνήθως από διαφράγματα, πτερύγια, σφραγίδες και πτερύγια οδήγησης. Τα πτερύγια, οι οδηγοί πτερύγια και οι σφραγίδες τοποθετούνται ανάμεσα σε δύο παρακείμενα διαφράγματα για να σχηματίσουν ένα σάντουιτς, που ονομάζεται κανάλι. Τέτοια σάντουιτς στοιβάζονται σύμφωνα με διαφορετικά μοτίβα ροής ρευστού και συγκολλούνται σε ένα σύνολο για να σχηματίσουν μια δέσμη πλάκας. Η δέσμη πλάκας είναι ο πυρήνας του εναλλάκτη θερμότητας πλάκας-πτερυγίου.
Χαρακτηριστικά των εναλλάκτη θερμότητας με πλάκες πτερυγίων
(1) Υψηλή απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Δεδομένου ότι τα πτερύγια διαταράσσουν το ρευστό, το οριακό στρώμα σπάει συνεχώς, επομένως έχει μεγάλο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας. Ταυτόχρονα, καθώς τα χωρίσματα και τα πτερύγια είναι πολύ λεπτά και έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα, ο εναλλάκτης θερμότητας πλάκας-πτερυγίου μπορεί να επιτύχει πολύ υψηλή απόδοση.
(2) Συμπαγές. Δεδομένου ότι ο εναλλάκτης θερμότητας με πτερύγια πλάκας έχει εκτεταμένη δευτερεύουσα επιφάνεια, η ειδική επιφάνεια του μπορεί να φτάσει τα 1000㎡/m3.
(3) Ελαφρύ. Ο λόγος είναι ότι είναι συμπαγής και κυρίως από κράμα αλουμινίου. Τώρα έχουν γίνει μαζική παραγωγή και χάλυβας, χαλκού, σύνθετων υλικών κ.λπ.
(4) Ισχυρή προσαρμοστικότητα. Ο εναλλάκτης θερμότητας πλάκας-πτερυγίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για: αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, υγρό-υγρό, ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ διαφόρων ρευστών και ανταλλαγή θερμότητας αλλαγής φάσης με συλλογικές αλλαγές κατάστασης. Μέσω της διάταξης και του συνδυασμού των καναλιών ροής, μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικές συνθήκες ανταλλαγής θερμότητας όπως αντίθετο ρεύμα, εγκάρσια ροή, ροή πολλαπλών ρευμάτων και ροή πολλαπλών διελεύσεων. Μέσω του συνδυασμού σειρών, παράλληλων και σειρών-παράλληλων μεταξύ των μονάδων, μπορεί να καλύψει τις ανάγκες ανταλλαγής θερμότητας μεγάλου εξοπλισμού. Στη βιομηχανία, μπορεί να τυποποιηθεί και να παραχθεί μαζικά για να μειωθεί το κόστος και η εναλλαξιμότητα μπορεί να επεκταθεί μέσω του συνδυασμού δομικών στοιχείων.
(5) Οι απαιτήσεις της διαδικασίας κατασκευής είναι αυστηρές και η διαδικασία είναι περίπλοκη.
(6) Είναι εύκολο να φράξει, δεν είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και δύσκολο να καθαριστεί και να επισκευαστεί. Ως εκ τούτου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε περιπτώσεις όπου το μέσο ανταλλαγής θερμότητας είναι καθαρό, μη διαβρωτικό, δεν είναι εύκολο να κλιμακωθεί, δεν εναποτίθεται εύκολα και δεν βουλώνει εύκολα.
Από την άποψη του μηχανισμού μεταφοράς θερμότητας, ο εναλλάκτης θερμότητας πλάκας-πτερυγίου εξακολουθεί να ανήκει στον εναλλάκτη θερμότητας διαχωρισμού. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι ότι έχει μια εκτεταμένη δευτερεύουσα επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας (πτερύγιο), επομένως η διαδικασία μεταφοράς θερμότητας δεν πραγματοποιείται μόνο στην κύρια επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας (διαμέρισμα), αλλά και στη δευτερεύουσα επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας. Εκτός από τη θερμότητα από το πλευρικό μέσο υψηλής θερμοκρασίας που χύνεται στο πλευρικό μέσο χαμηλής θερμοκρασίας από την κύρια επιφάνεια, μέρος της θερμότητας μεταφέρεται επίσης κατά την κατεύθυνση ύψους της επιφάνειας του πτερυγίου, δηλαδή κατά την κατεύθυνση ύψους του το πτερύγιο, το διαχωριστικό χύνει θερμότητα και στη συνέχεια η θερμότητα μεταφέρεται στο πλευρικό μέσο χαμηλής θερμοκρασίας με μεταφορά. Δεδομένου ότι το ύψος του πτερυγίου υπερβαίνει κατά πολύ το πάχος του πτερυγίου, η διαδικασία αγωγής θερμότητας κατά μήκος της κατεύθυνσης του ύψους του πτερυγίου είναι παρόμοια με τη θερμική αγωγιμότητα μιας ομοιογενούς λεπτής ράβδου οδήγησης. Αυτή τη στιγμή, η θερμική αντίσταση του πτερυγίου δεν μπορεί να αγνοηθεί. Η υψηλότερη θερμοκρασία και στα δύο άκρα του πτερυγίου είναι ίση με τη θερμοκρασία διαχωρισμού. Καθώς το πτερύγιο και το μέσο απελευθερώνουν θερμότητα μέσω μεταφοράς, η θερμοκρασία συνεχίζει να μειώνεται μέχρι τη μέση θερμοκρασία στη μεσαία περιοχή του πτερυγίου.
Εφαρμογή εναλλάκτη θερμότητας πλάκας-πτερυγίου
Οι εναλλάκτες θερμότητας με πλάκες πτερυγίων χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε διάφορους βιομηχανικούς τομείς λόγω της ανώτερης απόδοσης και της ώριμης τεχνολογίας τους.
1. Εξοπλισμός διαχωρισμού αέρα: Η χρήση εναλλάκτη θερμότητας με πλάκες πτερυγίων στον κύριο εναλλάκτη θερμότητας, τον υποψύκτη, τον εξατμιστή συμπυκνωτή και άλλους εναλλάκτες θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας του εξοπλισμού διαχωρισμού αέρα μπορεί να εξοικονομήσει κόστος επένδυσης και εγκατάστασης εξοπλισμού και να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας μονάδας.
2. Πετροχημικά: Οι εναλλάκτες θερμότητας με πλάκες πτερυγίων έχουν τα πλεονεκτήματα της μεγάλης ικανότητας επεξεργασίας, της καλής επίδρασης διαχωρισμού και της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας. Έχουν χρησιμοποιηθεί σε διεργασίες όπως ο βαθύς ψυχρός διαχωρισμός αιθυλενίου, το πλύσιμο με συνθετικό άζωτο αμμωνίας, το φυσικό αέριο, ο διαχωρισμός αερίων πετρελαιοειδών και η υγροποίηση.
3. Μηχανικά μηχανήματα: Μετά από περισσότερα από 20 χρόνια έρευνας και πρακτικής, χώρες σε όλο τον κόσμο έχουν παραγάγει μαζικά και έχουν χρησιμοποιήσει εναλλάκτες θερμότητας με πλάκες πτερυγίων σε αυτοκίνητα, θερμαντικά σώματα ατμομηχανών, ψύκτες λαδιού εκσκαφέων, θερμαντικά σώματα ψυγείου και θερμαντικά σώματα μετασχηματιστών υψηλής ισχύος.
4. Υπεραγωγιμότητα και διαστημική τεχνολογία: Η ανάπτυξη της υπεραγωγιμότητας χαμηλής θερμοκρασίας και της διαστημικής τεχνολογίας έχει προσφέρει έναν νέο τρόπο για την εφαρμογή εναλλάκτη θερμότητας με πτερύγια πλάκας. Οι εναλλάκτες θερμότητας με πτερύγια πλάκας έχουν χρησιμοποιηθεί τόσο στο διαστημόπλοιο Apollo των ΗΠΑ όσο και στο κινεζικό διαστημόπλοιο Shenzhou.
