Από καιρό πιστευόταν ότι η σχεδίαση με σπειροειδή πτερύγια ήταν η μόνη επιλογή για χρήση σε περιβάλλοντα που απαιτούσαν βαριά υλικά, μεγάλη διάρκεια ζωής και συνολική στιβαρότητα. Τα πτερύγια πλάκας θεωρήθηκε ότι είναι πολύ εύθραυστα για τις ακαμψίες πολλών βιομηχανικών εφαρμογών. Αλλά τις τελευταίες δεκαετίες, έχει γίνει πιο συνηθισμένο να βλέπουμε εναλλάκτες θερμότητας τύπου πτερυγίων πλάκας που χρησιμοποιούνται για βούτυρο σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Αυτό δεν σημαίνει ότι τα πτερύγια πλάκας έχουν αντικαταστήσει το σπειροειδές πτερύγιο. Υπάρχουν ακόμη μυριάδες εφαρμογές όπου τα σπειροειδή πτερύγια είναι η καλύτερη επιλογή, αλλά νέες διαδικασίες που επιτρέπουν πράγματα όπως βαρύτερα μετρητές πτερυγίων έχουν ως αποτέλεσμα ότι οι επιλογές πτερυγίων πλάκας έχουν γίνει πιο δημοφιλείς για εφαρμογές όπου προηγουμένως λαμβάνονταν υπόψη μόνο οι κατασκευές σπειροειδών πτερυγίων.
Σε αυτήν την ανάρτηση, θα συζητήσουμε και τους δύο τύπους εναλλάκτη θερμότητας - μερικές λεπτομέρειες για τον τρόπο κατασκευής τους και τα πλεονεκτήματα του καθενός.
Πτερύγιο πλάκας
Σε έναν εναλλάκτη θερμότητας πλάκας πτερυγίων, οι σωλήνες εισάγονται μέσω μιας σειράς μεταλλικών «πτερυγίων». Αυτά τα πτερύγια κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας ένα συνεχές ρολό από μέταλλο (0,004" έως 0,032") - χαλκό ή αλουμίνιο, για παράδειγμα - το οποίο τροφοδοτείται μέσω μιας πρέσας που ανοίγει τρύπες για σωλήνες και κόβει το φύλλο στο μέγεθος. Για να επιτευχθεί αυτό, οι πρέσες χρησιμοποιούν αρκετούς διαφορετικούς τύπους καλουπιών, οι οποίοι επιτρέπουν μεταβλητές διαμορφώσεις πτερυγίων ανά ίντσα (FPI), απόσταση από σωλήνα σε σωλήνα και διάμετρο σωλήνα.
Στη συνέχεια, οι σωλήνες εισάγονται μέσα από τα πτερύγια. Στη συνέχεια, οι σωλήνες επεκτείνονται για να σχηματίσουν έναν ασφαλή δεσμό μέσα στο πακέτο πτερυγίων για να μεγιστοποιηθεί η μεταφορά θερμότητας μεταξύ των σωλήνων και των πτερυγίων. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί είτε μέσω μηχανικής διαδικασίας είτε με χρήση νερού υπό πίεση.
Φόντα
1. Ποικιλία επιλογών υλικών: Στα πτερύγια πλάκας, τα πτερύγια μπορούν να κατασκευαστούν από οποιοδήποτε αριθμό υλικών. Μερικά δημοφιλή παραδείγματα είναι ο χαλκός, το αλουμίνιο, ο ανθρακούχο χάλυβας και ο ανοξείδωτος χάλυβας, με υλικά όπως ο χαλκός-νικέλιο λιγότερο κοινά αλλά όχι πρωτόγνωρα.
2. Ποικιλία δυνατοτήτων διαμόρφωσης επιφάνειας πτερυγίων: Τα πτερύγια μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας μια ποικιλία μοτίβων και βελτιώσεων που κάνουν πράγματα όπως αυξάνουν τον στροβιλισμό του αέρα ή διευκολύνουν τον καθαρισμό του πηνίου, μεταξύ άλλων λειτουργιών. Μερικές δημοφιλείς επιφάνειες πτερυγίων είναι:
Επίπεδο πτερύγιο
Κυματοειδές πτερύγιο
Ημιτονικό πτερύγιο
Ανυψωμένο πτερύγιο λόγχης
Πτερύγιο με περσίδες
3. Απόδοση μεταφοράς θερμότητας: Τα πτερύγια πλάκας θα μπορούσαν να παρέχουν καλύτερο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας στην πλευρά του αέρα από αυτόν που παρέχουν τα πτερύγια με σπειροειδή κάλυψη λόγω της μεγαλύτερης δευτερεύουσας επιφάνειας, πράγμα που σημαίνει ότι η ενέργεια μεταφέρεται μέσω του πηνίου πιο αποτελεσματικά.
4. Μεταβλητότητα πυκνότητας πτερυγίων: Ο σχεδιασμός των εναλλάκτη θερμότητας των πτερυγίων πλάκας επιτρέπει μια ευρεία γκάμα πυκνοτήτων πτερυγίων, με τυπικό εύρος από 1 έως 25 FPI. Τα πηνία με τυπικά σπειροειδώς τυλιγμένα πτερύγια τείνουν να είναι πιο περιορισμένα σε αυτήν την περιοχή, με 4 έως 13 FPI να είναι ένα τυπικό εύρος, αλλά ορισμένα πτερύγια με σπειροειδή τυλιγμένα πτερύγια με πολύ χαμηλό ύψος πτερυγίων μπορούν να επιτύχουν πολύ μεγαλύτερο FPI.
Σπιράλ πτερύγιο
Ονομάζεται επίσης σχέδιο ελικοειδή πτερύγια, τα σπειροειδώς τυλιγμένα πτερύγια είναι ουσιαστικά ακριβώς αυτό - ένα πτερύγιο σε σχήμα έλικας τυλιγμένο γύρω από έναν σωλήνα. Σε αντίθεση με τα σχέδια πτερυγίων πλάκας, τα οποία περιλαμβάνουν πολλαπλούς σωλήνες που περνούν μέσα από ένα κοινό πτερύγιο, τα πτερύγια με σπειροειδή περιτύλιξη περιλαμβάνουν κάθε σωλήνα που περιβάλλεται από σπειροειδή πτερύγια σε όλο το μήκος του.
Φόντα
1. Δυνατότητα εύκολης αντικατάστασης: Σε αντίθεση με τα σχέδια πτερυγίων πλάκας, όπου η αφαίρεση και η αντικατάσταση μεμονωμένων εξαρτημάτων μπορεί να είναι λιγότερο οικονομική από την αντικατάσταση ολόκληρου του πηνίου, ορισμένα σχέδια με σπειροειδή περιτύλιξη επιτρέπουν την εύκολη αντικατάσταση των σωλήνων σε περίπτωση ζημιάς.
2. Πολύ καλή επαφή και συγκόλληση πτερυγίου-σωλήνα (ειδικά όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος ενσωματωμένου πτερυγίου): Υπάρχουν μερικές διαφορετικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός σπειροειδούς τυλιγμένου πτερυγίου σωλήνα. Η μέθοδος ενσωματωμένου πτερυγίου δημιουργεί τον καλύτερο δεσμό πτερυγίου με σωλήνα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες, ενώ οι επιλογές περιέλιξης άκρης και ποδιού L είναι καλύτερα προσαρμοσμένες για εφαρμογές χαμηλότερης θερμοκρασίας.
• Περιέλιξη άκρου – μια λωρίδα υλικού πτερυγίου τυλίγεται πάνω στο σωλήνα σε κάθετο προσανατολισμό, δημιουργώντας ένα συνεχές σπειροειδές πτερύγιο κατά μήκος του σωλήνα. Το πτερύγιο και ο σωλήνας συνδέονται με τάση.
• Περιτύλιγμα ή με πέλμα «L» – μια λωρίδα από υλικό πτερυγίου τοποθετείται πάνω στον σωλήνα με τέτοιο τρόπο ώστε μέρος της λωρίδας πτερυγίου να κάμπτεται κατά 90° να απλώνεται παράλληλα με το σωλήνα, δημιουργώντας ένα «πόδι». Αυτό το πόδι αυξάνει την περιοχή επαφής του πτερυγίου με το σωλήνα, παρέχοντας πρόσθετη μεταφορά θερμότητας. Αυτή η μέθοδος βασίζεται επίσης σε έναν δεσμό τάσης.
• Ενσωματωμένο: Για αυτή τη μέθοδο, ένα αυλάκι οργώνεται στην επιφάνεια του σωλήνα και η λωρίδα του πτερυγίου τυλίγεται στην αυλάκωση. Οι άκρες του αυλακιού ωθούνται προς τα κάτω πάνω από την άκρη του πτερυγίου για να ασφαλίσουν το πτερύγιο στη θέση του. Αυτή η μέθοδος κάνει το ίδιο το υλικό του σωλήνα να συνδέεται με το πτερύγιο, ένας δεσμός που διατηρείται ακόμη και σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.
3. Περισσότερες επιλογές υλικών σε υψηλές θερμοκρασίες: Για εφαρμογές που περιλαμβάνουν θερμοκρασίες αέρα μεταξύ 400 και 700° F, είναι εφικτά πτερύγια σπειροειδώς τυλιγμένα από αλουμίνιο και χάλυβα, ενώ τα πτερύγια πλάκας πρέπει να κατασκευάζονται με χαλύβδινα πτερύγια και σωλήνες όταν λειτουργούν σε τέτοιες θερμοκρασίες.
