Proceso de intercambiador de calor de placas-aletas - 5 tipos de aletas

Las aletas desempeñan un papel crucial en los intercambiadores de calor de placas y aletas, ya que llevan a cabo la función principal de transferencia de calor. Estas aletas suelen estar hechas de papel de aluminio tipo 3003, con espesores que varían aproximadamente de 0,15 a 0,3 milímetros, lo que proporciona efectivamente una superficie adicional para el intercambiador, mejorando así la eficiencia del intercambio de calor. La tecnología de soldadura fuerte garantiza una conexión estrecha entre las aletas y las placas divisorias, lo que permite que el calor se transfiera de manera eficiente a través de las aletas al portador frío, es decir, el medio que se está enfriando. Dado que este modo de transferencia de calor no es directo, a veces se hace referencia a las aletas como "superficies secundarias".

Además, las aletas mejoran la resistencia estructural entre las placas divisorias. A pesar de la fragilidad del material, el diseño les permite soportar presiones más altas, lo cual es particularmente crucial en aplicaciones de alta presión. Al elegir materiales, espesores y diseños estructurales adecuados, las aletas son capaces de optimizar el rendimiento del intercambio de calor manteniendo una alta resistencia.

bien simple

Las aletas planas, debido a su estructura simple, de hecho tienen una resistencia al flujo de fluido y coeficientes de transferencia de calor relativamente más bajos, lo que las hace muy comunes en aplicaciones de ingeniería, especialmente en sistemas con menores requisitos de resistencia al flujo. Debido a su gran superficie, pueden mejorar eficazmente la turbulencia del fluido sobre la superficie de la aleta, promoviendo así la transferencia de calor. Al mismo tiempo, debido a su alta eficiencia de transferencia de calor, particularmente durante los procesos de transferencia de calor del lado líquido o de cambio de fase (como condensación o evaporación), las aletas planas pueden absorber o liberar calor de manera más efectiva.

Cuando fluye líquido, dado que la capacidad calorífica de los líquidos es generalmente mayor que la de los gases, la aplicación de aletas planas en el lado del líquido puede lograr un intercambio de calor eficiente. Además, durante los procesos de intercambio de calor por cambio de fase, como en evaporadores o condensadores, donde se produce un cambio de fase en la superficie de las aletas, este proceso va acompañado de la absorción o liberación de calor latente, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia del intercambio de calor. Por lo tanto, el uso de aletas planas en estas situaciones puede asegurar un buen rendimiento de transferencia de calor mientras se controla la pérdida de presión del fluido.

Aleta compensada

De hecho, el diseño de aletas en forma de diente de sierra mejora la eficiencia de la transferencia de calor al aumentar la turbulencia del fluido, intensificando así el intercambio de calor. Dado que estos segmentos cortos están dispuestos de forma discontinua, pueden alterar eficazmente la capa límite térmica, lo que reduce la resistencia térmica y hace que la transferencia de calor sea más eficiente. Sin embargo, este diseño también conduce a un aumento de la resistencia al flujo, ya que el fluido encuentra más resistencia al pasar a través de estas aletas irregulares.

Dado que las aletas de dientes de sierra pueden mejorar significativamente el rendimiento de la transferencia de calor, a menudo se utilizan en situaciones donde se requiere un intercambio de calor muy alto. Especialmente en los procesos de transferencia de calor del lado del gas y del aceite, los intercambiadores de calor de alta eficiencia pueden mejorar significativamente el rendimiento de todo el sistema. Al diseñar dichos intercambiadores de calor, se debe realizar una consideración delicada entre la eficiencia y la caída de presión para garantizar que se optimice el rendimiento general del sistema.

Aleta perforada

Las aletas porosas son un tipo de aletas de intercambiador de calor que se fabrican perforando el material de las aletas y luego formándolo mediante estampado. Los pequeños orificios en la superficie de estas aletas pueden alterar efectivamente la capa límite térmica, aumentando así la turbulencia del fluido y mejorando la eficiencia de la transferencia de calor. La presencia de estos pequeños agujeros no sólo ayuda a la distribución uniforme del fluido en la superficie de las aletas, optimizando aún más la transferencia de calor, sino que también promueve los procesos de cambio de fase, haciendo que la transferencia de calor sea más eficiente. Sin embargo, los agujeros también conducen a una reducción del área efectiva de transferencia de calor de las aletas y a una disminución de la resistencia general de las aletas.

Debido a sus características únicas, las aletas porosas se utilizan a menudo como paletas guía para mejorar la uniformidad de la distribución del fluido dentro de los intercambiadores de calor o para utilizar sus capacidades mejoradas de transferencia de calor por cambio de fase en intercambiadores de calor de cambio de fase. Al mismo tiempo, si bien garantizan una alta eficiencia de transferencia de calor, también pueden mantener un nivel moderado de resistencia al flujo, lo que hace que las aletas porosas sean adecuadas para aplicaciones como intercoolers, que requieren un equilibrio entre un intercambio de calor eficiente y caídas de presión de flujo moderadas. En el diseño, es necesaria una consideración integral del rendimiento de la transferencia de calor y la resistencia de las aletas para garantizar que el intercambiador de calor pueda funcionar de manera segura y al mismo tiempo lograr buenos efectos de intercambio de calor.

aleta ondulada

Las aletas corrugadas, con su exclusivo diseño de forma de onda estampada, mejoran el rendimiento de la transferencia de calor y al mismo tiempo proporcionan una excelente funcionalidad de autolimpieza. Este diseño de forma de onda altera la trayectoria del flujo de fluido, provocando cambios constantes en la dirección del fluido dentro de los canales, lo que promueve significativamente la formación de turbulencias, aumenta la energía cinética del fluido y, por lo tanto, altera efectivamente la capa límite de resistencia térmica, mejorando la transferencia de calor.

La densidad y la altura de las corrugaciones determinan directamente la intensidad de la transferencia de calor. Cuanto más densas y altas son las corrugaciones, más oportunidades hay para la formación de vórtices y mayor es la turbulencia, lo que a su vez aumenta la eficiencia de la transferencia de calor. Según la información que proporcionó, las aletas corrugadas pueden competir con las aletas de dientes de sierra en términos de rendimiento de transferencia de calor, siendo ambos diseños de aletas de intercambiador de calor altamente eficientes.

Además, la estructura de las aletas corrugadas no se obstruye fácilmente con desechos, e incluso en el caso de obstrucciones, los desechos son relativamente fáciles de eliminar. Esta característica es particularmente valiosa en el mantenimiento y limpieza de intercambiadores de calor, ya que puede reducir el tiempo de inactividad y mejorar la disponibilidad y confiabilidad del equipo. Las ventajas de las aletas corrugadas son particularmente destacadas en el manejo de fluidos con alto contenido de impurezas o en ambientes sucios. Al diseñar intercambiadores de calor, optar por aletas corrugadas no sólo puede lograr buenos efectos de intercambio de calor sino que también puede reducir los costos de mantenimiento de la operación a largo plazo.

Aleta con persianas

El principio de diseño de las aletas de lamas tiene como objetivo formar formas de aletas con una mayor superficie para el intercambio de calor, mejorando así la eficiencia de la transferencia de calor. Al cortar las aletas para crear espacios similares a las persianas, se permite que el fluido genere una turbulencia relativamente grande al pasar a través de las aletas. Este diseño aumenta las posibilidades de que la superficie de intercambio de calor entre en contacto con el fluido, mejorando así la eficiencia de la transferencia de calor.

Sin embargo, este diseño tipo rejilla también significa que las áreas cortadas son más propensas a acumular polvo y otros desechos, lo que puede obstruir los conductos, restringir excesivamente el flujo de aire, afectando así la capacidad de transferencia de calor y posiblemente provocando una menor eficiencia operativa del equipo. Por esta razón, los departamentos o aplicaciones que ponen especial énfasis en la limpieza y el mantenimiento del equipo, como el departamento de Atlas Oilfree, pueden especificar que no se utilice este tipo de diseño de aleta.

A pesar del riesgo potencial de obstrucción, las aletas de lamas tienen ventajas significativas en términos de eficiencia de fabricación. En el proceso de producción, estas aletas se pueden producir rápidamente a través de una máquina laminadora de aletas, lo que hace que las aletas de rejilla sean particularmente adecuadas para la producción en masa, especialmente en la fabricación de intercambiadores de calor para la industria automotriz. Este tipo de intercambiador de calor es económico y práctico en situaciones donde se necesita una gran cantidad de productos estandarizados con requisitos específicos de rendimiento de transferencia de calor. Teniendo en cuenta la eficiencia de la transferencia de calor, el costo de producción y la facilidad de limpieza, las aletas de lamas presentan desafíos y ventajas innegables en aplicaciones específicas.

En resumen

Cada tipo de aleta tiene su singularidad y proporciona soluciones optimizadas para diferentes necesidades industriales. Las aletas rectas se utilizan ampliamente debido a su fiabilidad económica; las aletas dentadas son adecuadas para espacios con espacio limitado que requieren un alto rendimiento de transferencia de calor; las aletas porosas muestran ventajas particulares en el intercambio de calor por cambio de fase; las aletas corrugadas tienen la ventaja de evitar obstrucciones y mantenimiento; mientras que las aletas de lamas con alta eficiencia de fabricación son adecuadas para la producción en masa a nivel de consumidor. Los principios de diseño y las características funcionales de estos cinco tipos de aletas ofrecen sin duda una variedad de opciones para crear sistemas de intercambio de calor más eficientes y rentables. A través de un diseño y una aplicación precisos, cada uno de ellos demuestra su valor e importancia únicos en el campo de la tecnología de intercambio de calor.