Procés d'intercanviador de calor de placa-aleta - 5 tipus d'aletes

Les aletes tenen un paper crucial en els intercanviadors de calor de plaques-aletes, realitzant la funció principal de transferència de calor. Aquestes aletes solen estar fetes de paper d'alumini tipus 3003, amb gruixos que oscil·len aproximadament entre 0,15 i 0,3 mil·límetres, proporcionant eficaçment una superfície addicional per a l'intercanviador, millorant així l'eficiència de l'intercanvi de calor. La tecnologia de soldadura forta garanteix una connexió estreta entre les aletes i les plaques de separació, permetent que la calor es transfereixi de manera eficient a través de les aletes al transportador de fred, és a dir, el medi que es refreda. Com que aquest mode de transferència de calor no és directe, les aletes de vegades s'anomenen "superfícies secundàries".

A més, les aletes milloren la resistència estructural entre les plaques de partició. Malgrat la fragilitat del material, el disseny els permet suportar pressions més altes, cosa que és especialment crucial en aplicacions d'alta pressió. Mitjançant l'elecció de materials, gruixos i dissenys estructurals adequats, les aletes són capaços d'optimitzar el rendiment d'intercanvi de calor mantenint una alta resistència.

Senzillament bé

Les aletes planes, a causa de la seva estructura senzilla, tenen una resistència al flux de fluids i coeficients de transferència de calor relativament més baixos, cosa que les fa molt habituals en aplicacions d'enginyeria, especialment en sistemes amb menors requisits de resistència al flux. A causa de la seva gran superfície, poden millorar eficaçment la turbulència del fluid sobre la superfície de l'aleta, afavorint així la transferència de calor. Al mateix temps, a causa de la seva alta eficiència de transferència de calor, especialment durant els processos de transferència de calor del costat líquid o de canvi de fase (com la condensació o l'evaporació), les aletes planes poden absorbir o alliberar calor de manera més eficaç.

Quan flueix líquid, ja que la capacitat calorífica dels líquids és generalment més gran que la dels gasos, l'aplicació d'aletes planes al costat líquid pot aconseguir un intercanvi de calor eficient. A més, durant els processos d'intercanvi de calor de canvi de fase, com ara en evaporadors o condensadors, on el canvi de fase es produeix a la superfície de les aletes, aquest procés s'acompanya de l'absorció o alliberament de calor latent, que pot millorar molt l'eficiència de l'intercanvi de calor. Per tant, l'ús d'aletes planes en aquestes situacions pot garantir un bon rendiment de transferència de calor alhora que es controla la pèrdua de pressió del fluid.

Aleta offset

El disseny de l'aleta de dents de serra de fet millora l'eficiència de la transferència de calor augmentant la turbulència del fluid, intensificant així l'intercanvi de calor. Com que aquests segments curts estan disposats de manera discontínua, poden interrompre efectivament la capa límit tèrmica, la qual cosa redueix la resistència tèrmica i fa que la transferència de calor sigui més eficient. Tanmateix, aquest disseny també comporta un augment de la resistència al flux, ja que el fluid troba més resistència en passar per aquestes aletes irregulars.

Com que les aletes de dents de serra poden millorar significativament el rendiment de la transferència de calor, sovint s'utilitzen en situacions en què es requereix un intercanvi de calor molt elevat. Especialment en els processos de transferència de calor del costat del gas i del petroli, els intercanviadors de calor d'alta eficiència poden millorar significativament el rendiment de tot el sistema. Quan es dissenyen aquests intercanviadors de calor, s'ha de tenir en compte una delicada consideració entre l'eficiència i la caiguda de pressió per garantir que el rendiment global del sistema estigui optimitzat.

Aleta perforada

Les aletes poroses són un tipus d'aletes d'intercanviador de calor fabricades perforant el material de l'aleta i després formant-lo mitjançant estampació. Els petits forats a la superfície d'aquestes aletes poden interrompre eficaçment la capa límit tèrmica, augmentant així la turbulència del fluid i millorant l'eficiència de la transferència de calor. La presència d'aquests petits forats no només ajuda a la distribució uniforme del fluid a la superfície de l'aleta, optimitzant encara més la transferència de calor, sinó que també afavoreix els processos de canvi de fase, fent que la transferència de calor sigui més eficient. No obstant això, els forats també condueixen a una reducció de l'àrea efectiva de transferència de calor de les aletes i una disminució de la força global de les aletes.

A causa de les seves característiques úniques, les aletes poroses s'utilitzen sovint com a pales guia per millorar la uniformitat de la distribució de fluids dins dels intercanviadors de calor o per utilitzar les seves capacitats millorades de transferència de calor de canvi de fase en intercanviadors de calor de canvi de fase. Al mateix temps, alhora que garanteixen una alta eficiència de transferència de calor, també poden mantenir un nivell moderat de resistència al flux, fent que les aletes poroses siguin adequades per a aplicacions com els intercoolers, que requereixen un equilibri entre l'intercanvi de calor eficient i les caigudes de pressió moderades del flux. En el disseny, és necessària una consideració integral del rendiment de la transferència de calor i la força de l'aleta per garantir que l'intercanviador de calor pugui funcionar amb seguretat alhora que aconsegueix bons efectes d'intercanvi de calor.

Aleta ondulada

Les aletes corrugades, amb el seu disseny únic de forma d'ona estampada, milloren el rendiment de la transferència de calor alhora que ofereixen una excel·lent funcionalitat d'auto-neteja. Aquest disseny de forma d'ona altera el camí del flux del fluid, provocant canvis constants en la direcció del fluid dins dels canals, la qual cosa afavoreix significativament la formació de turbulències, augmenta l'energia cinètica del fluid i, per tant, interromp eficaçment la capa límit de resistència tèrmica, millorant la transferència de calor.

La densitat i l'alçada de les ondulacions determinen directament la intensitat de la transferència de calor. Com més denses i altes siguin les ondulacions, més oportunitats hi ha per a la formació de vòrtexs i més alta és la turbulència, que al seu torn augmenta l'eficiència de la transferència de calor. D'acord amb la informació que heu proporcionat, les aletes ondulades poden competir amb les aletes de dent de serra pel que fa al rendiment de la transferència de calor, amb dos dissenys d'aletes d'intercanviador de calor altament eficients.

A més, l'estructura de les aletes corrugades no s'obstrueix fàcilment amb deixalles, i fins i tot en cas d'obstruccions, les restes són relativament fàcils d'eliminar. Aquesta característica és especialment valuosa en el manteniment i la neteja dels intercanviadors de calor, ja que pot reduir el temps d'inactivitat i millorar la disponibilitat i fiabilitat dels equips. Els avantatges de les aletes corrugades són especialment destacats en la manipulació de fluids amb un alt contingut d'impureses o en ambients bruts. Quan es dissenyen intercanviadors de calor, optar per aletes corrugades no només pot aconseguir bons efectes d'intercanvi de calor, sinó que també pot reduir els costos de manteniment de l'operació a llarg termini.

Aleta amb persiana

El principi de disseny de les aletes de la persiana té com a objectiu formar formes d'aletes amb una superfície més gran per a l'intercanvi de calor, millorant així l'eficiència de la transferència de calor. En tallar les aletes per crear buits similars a les persianes, permet que el fluid generi turbulències relativament grans mentre passa per les aletes. Aquest disseny augmenta les possibilitats que la superfície d'intercanvi de calor entri en contacte amb el fluid, millorant així l'eficiència de la transferència de calor.

No obstant això, aquest disseny semblant a la reixa també significa que les zones de tall són més propenses a acumular pols i altres residus, que poden obstruir els passadissos, restringir excessivament el flux d'aire, afectant així la capacitat de transferència de calor i possiblement conduint a una disminució de l'eficiència del funcionament de l'equip. Per aquest motiu, departaments o aplicacions que posen especial èmfasi en la neteja i manteniment dels equips, com ara el departament d'Atlas Oilfree, poden especificar no utilitzar aquest tipus de disseny d'aleta.

Malgrat el risc potencial d'obstrucció, les aletes de reixeta tenen avantatges importants en termes d'eficiència de fabricació. En el procés de producció, aquestes aletes es poden produir ràpidament a través d'una màquina de laminació d'aletes, cosa que fa que les aletes de reixeta siguin especialment adequades per a la producció en massa, especialment en la fabricació d'intercanviadors de calor de la indústria de l'automòbil. Aquest tipus d'intercanviador de calor és econòmic i pràctic en situacions en què es necessita un gran nombre de productes estandarditzats amb requisits específics de rendiment de transferència de calor. Tenint en compte l'eficiència de la transferència de calor, el cost de producció i la facilitat de neteja, les aletes de reixeta presenten reptes i avantatges innegables en aplicacions específiques.

En resum

Cada tipus d'aleta té la seva singularitat i ofereix solucions optimitzades per a les diferents necessitats industrials. Les aletes rectes s'utilitzen àmpliament per la seva fiabilitat econòmica; Les aletes de dents de serra són adequades per a espais amb espai limitat que requereixen un alt rendiment de transferència de calor; les aletes poroses mostren avantatges particulars en l'intercanvi de calor de canvi de fase; les aletes corrugades tenen un avantatge per evitar l'obstrucció i el manteniment; mentre que les aletes de reixa amb alta eficiència de fabricació són adequades per a la producció en massa a nivell de consumidor. Els principis de disseny i les característiques funcionals d'aquests cinc tipus d'aletes ofereixen, sens dubte, una varietat d'opcions per crear sistemes d'intercanvi de calor més eficients i rendibles. Mitjançant un disseny i una aplicació precisos, cadascun demostra el seu valor i importància únics en el camp de la tecnologia d'intercanvi de calor.