Plattenwärmetauscherverfahren – 5 Arten von Lamellen

Rippen spielen in Plattenwärmetauschern eine entscheidende Rolle und erfüllen die Hauptfunktion der Wärmeübertragung. Diese Lamellen bestehen typischerweise aus Aluminiumfolie des Typs 3003 mit einer Dicke von etwa 0,15 bis 0,3 Millimetern und bieten so effektiv zusätzliche Oberfläche für den Wärmetauscher und verbessern so die Effizienz des Wärmeaustauschs. Durch die Löttechnik wird eine dichte Verbindung zwischen den Lamellen und den Trennplatten gewährleistet, sodass die Wärme effizient über die Lamellen an den Kälteträger, also das zu kühlende Medium, übertragen werden kann. Da diese Art der Wärmeübertragung nicht direkt erfolgt, werden die Rippen manchmal als „sekundäre Oberflächen“ bezeichnet.

Darüber hinaus erhöhen die Rippen die strukturelle Festigkeit zwischen den Trennplatten. Trotz der Zerbrechlichkeit des Materials können sie aufgrund ihrer Konstruktion höheren Drücken standhalten, was besonders bei Hochdruckanwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Durch die Wahl geeigneter Materialien, Dicken und Strukturdesigns sind die Rippen in der Lage, die Wärmeaustauschleistung zu optimieren und gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufrechtzuerhalten.

Einfach gut

Flache Rippen weisen aufgrund ihrer einfachen Struktur tatsächlich einen relativ geringeren Flüssigkeitsströmungswiderstand und Wärmeübertragungskoeffizienten auf, weshalb sie in technischen Anwendungen sehr verbreitet sind, insbesondere in Systemen mit geringeren Anforderungen an den Strömungswiderstand. Aufgrund ihrer großen Oberfläche können sie die Flüssigkeitsturbulenz über der Rippenoberfläche wirksam verstärken und so die Wärmeübertragung fördern. Gleichzeitig können Flachrippen aufgrund ihrer hohen Wärmeübertragungseffizienz, insbesondere bei flüssigkeitsseitiger Wärmeübertragung oder Phasenwechselprozessen (wie Kondensation oder Verdampfung), Wärme besser aufnehmen oder abgeben.

Da beim Fließen von Flüssigkeiten die Wärmekapazität von Flüssigkeiten im Allgemeinen größer ist als die von Gasen, kann durch den Einsatz flacher Rippen auf der Flüssigkeitsseite ein effizienter Wärmeaustausch erreicht werden. Darüber hinaus geht dieser Prozess bei Phasenwechsel-Wärmeaustauschprozessen, beispielsweise in Verdampfern oder Kondensatoren, bei denen ein Phasenwechsel auf der Oberfläche der Rippen stattfindet, mit der Absorption oder Abgabe latenter Wärme einher, was die Effizienz des Wärmeaustauschs erheblich steigern kann. Daher kann die Verwendung flacher Rippen in diesen Situationen eine gute Wärmeübertragungsleistung gewährleisten und gleichzeitig den Druckverlust der Flüssigkeit kontrollieren.

Versetzte Flosse

Das Sägezahnrippendesign verbessert tatsächlich die Effizienz der Wärmeübertragung, indem es die Turbulenz der Flüssigkeit erhöht und dadurch den Wärmeaustausch intensiviert. Da diese kurzen Segmente diskontinuierlich angeordnet sind, können sie die thermische Grenzschicht effektiv zerstören, was den Wärmewiderstand verringert und die Wärmeübertragung effizienter macht. Allerdings führt diese Konstruktion auch zu einem erhöhten Strömungswiderstand, da die Flüssigkeit beim Durchströmen dieser unregelmäßigen Rippen auf mehr Widerstand stößt.

Da Sägezahnrippen die Wärmeübertragungsleistung erheblich verbessern können, werden sie häufig in Situationen eingesetzt, in denen ein sehr hoher Wärmeaustausch erforderlich ist. Insbesondere bei den gasseitigen und ölseitigen Wärmeübertragungsprozessen können hocheffiziente Wärmetauscher die Leistung des Gesamtsystems deutlich verbessern. Bei der Konstruktion solcher Wärmetauscher muss eine sorgfältige Abwägung zwischen Effizienz und Druckabfall erfolgen, um sicherzustellen, dass die Gesamtleistung des Systems optimiert wird.

Perforierte Flosse

Poröse Rippen sind eine Art Wärmetauscherrippen, die durch Perforieren des Rippenmaterials und anschließendes Formen durch Stanzen hergestellt werden. Die kleinen Löcher auf der Oberfläche dieser Rippen können die thermische Grenzschicht effektiv zerstören, wodurch die Turbulenz der Flüssigkeit erhöht und die Effizienz der Wärmeübertragung verbessert wird. Das Vorhandensein dieser winzigen Löcher trägt nicht nur zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit auf der Rippenoberfläche bei und optimiert so die Wärmeübertragung weiter, sondern fördert auch Phasenwechselprozesse, wodurch die Wärmeübertragung effizienter wird. Allerdings führen die Löcher auch zu einer Verringerung der effektiven Wärmeübertragungsfläche der Rippen und einer Verringerung der Gesamtfestigkeit der Rippen.

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften werden poröse Rippen häufig als Leitschaufeln verwendet, um die Gleichmäßigkeit der Flüssigkeitsverteilung in Wärmetauschern zu verbessern oder um ihre verbesserten Phasenwechsel-Wärmeübertragungsfähigkeiten in Phasenwechsel-Wärmetauschern zu nutzen. Gleichzeitig gewährleisten sie eine hohe Wärmeübertragungseffizienz, können aber auch einen moderaten Strömungswiderstand aufrechterhalten, wodurch sich poröse Lamellen für Anwendungen wie Ladeluftkühler eignen, bei denen ein Gleichgewicht zwischen effizientem Wärmeaustausch und moderaten Strömungsdruckabfällen erforderlich ist. Bei der Konstruktion ist eine umfassende Berücksichtigung der Wärmeübertragungsleistung und der Rippenstärke erforderlich, um sicherzustellen, dass der Wärmetauscher sicher arbeiten und gleichzeitig gute Wärmeaustauscheffekte erzielen kann.

Gewellte Flosse

Wellrippen mit ihrem einzigartigen gestanzten Wellenformdesign verbessern die Wärmeübertragungsleistung und bieten gleichzeitig eine hervorragende Selbstreinigungsfunktion. Dieses Wellenformdesign verändert den Weg des Flüssigkeitsflusses und führt zu ständigen Änderungen der Flüssigkeitsrichtung innerhalb der Kanäle, was die Bildung von Turbulenzen erheblich fördert, die kinetische Energie der Flüssigkeit erhöht und dadurch die Grenzschicht des thermischen Widerstands wirksam zerstört und so die Wärmeübertragung verbessert.

Die Dichte und Höhe der Wellen bestimmen direkt die Intensität der Wärmeübertragung. Je dichter und höher die Wellen, desto mehr Möglichkeiten gibt es für die Bildung von Wirbeln und desto höher sind die Turbulenzen, was wiederum die Effizienz der Wärmeübertragung erhöht. Basierend auf den von Ihnen bereitgestellten Informationen können Wellrippen hinsichtlich der Wärmeübertragungsleistung mit Sägezahnrippen konkurrieren, da es sich bei beiden um Konstruktionen hocheffizienter Wärmetauscherrippen handelt.

Darüber hinaus wird die Struktur von Wellrippen nicht so leicht durch Ablagerungen verstopft, und selbst im Falle einer Verstopfung lassen sich die Ablagerungen relativ leicht entfernen. Diese Funktion ist besonders wertvoll bei der Wartung und Reinigung von Wärmetauschern, da sie Ausfallzeiten reduzieren und die Anlagenverfügbarkeit und -zuverlässigkeit verbessern kann. Die Vorteile von Wellrippen kommen besonders beim Fördern von Flüssigkeiten mit einem hohen Anteil an Verunreinigungen oder in schmutzigen Umgebungen zum Tragen. Bei der Auslegung von Wärmetauschern können durch die Wahl von Wellrippen nicht nur gute Wärmeaustauscheffekte erzielt werden, sondern auch die Wartungskosten im Langzeitbetrieb gesenkt werden.

Lamellenflosse

Das Konstruktionsprinzip von Lamellenlamellen zielt darauf ab, Lamellenformen mit einer größeren Oberfläche für den Wärmeaustausch zu bilden und dadurch die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern. Durch das Schneiden der Lamellen entstehen Lücken ähnlich wie bei Lamellenjalousien, sodass die Flüssigkeit beim Durchströmen der Lamellen relativ große Turbulenzen erzeugen kann. Dieses Design erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Wärmeaustauschoberfläche mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, und erhöht so die Effizienz der Wärmeübertragung.

Dieses jalousienartige Design bedeutet jedoch auch, dass sich in den Schnittbereichen eher Staub und andere Ablagerungen ansammeln, die die Durchgänge verstopfen, den Luftstrom übermäßig einschränken, dadurch die Wärmeübertragungsfähigkeit beeinträchtigen und möglicherweise zu einer verminderten Betriebseffizienz der Anlage führen können. Aus diesem Grund können Abteilungen oder Anwendungen, die besonderen Wert auf die Sauberkeit und Wartbarkeit der Ausrüstung legen, wie z. B. die Atlas Oilfree-Abteilung, vorschreiben, diese Art von Lamellenkonstruktion nicht zu verwenden.

Trotz der potenziellen Verstopfungsgefahr bieten Lamellen erhebliche Vorteile hinsichtlich der Fertigungseffizienz. Im Produktionsprozess können diese Lamellen durch eine Lamellenwalzmaschine schnell hergestellt werden, wodurch sich Lamellenlamellen besonders für die Massenproduktion eignen, insbesondere bei der Herstellung von Wärmetauschern für die Automobilindustrie. Diese Art von Wärmetauscher ist wirtschaftlich und praktisch in Situationen, in denen eine große Anzahl standardisierter Produkte mit spezifischen Anforderungen an die Wärmeübertragungsleistung benötigt wird. In Anbetracht der Effizienz der Wärmeübertragung, der Produktionskosten und der einfachen Reinigung stellen Lamellen bei bestimmten Anwendungen sowohl Herausforderungen als auch unbestreitbare Vorteile dar.

Zusammenfassend

Jeder Rippentyp hat seine Einzigartigkeit und bietet optimierte Lösungen für unterschiedliche industrielle Anforderungen. Gerade Lamellen werden aufgrund ihrer wirtschaftlichen Zuverlässigkeit häufig verwendet; Sägezahnlamellen eignen sich für Räume mit begrenztem Platzangebot, die eine hohe Wärmeübertragungsleistung erfordern; Poröse Rippen zeigen besondere Vorteile beim Phasenwechsel-Wärmeaustausch. Wellrippen bieten den Vorteil, dass sie Verstopfungen und Wartungsaufwand vermeiden. während Lamellenlamellen mit hoher Fertigungseffizienz für die Massenproduktion auf Verbraucherebene geeignet sind. Die Konstruktionsprinzipien und Funktionsmerkmale dieser fünf Rippentypen bieten zweifellos vielfältige Möglichkeiten zur Schaffung effizienterer und kostengünstigerer Wärmeaustauschsysteme. Durch präzises Design und Anwendung beweisen sie jeweils ihren einzigartigen Wert und ihre Bedeutung im Bereich der Wärmeaustauschtechnologie.