فرآیند مبدل حرارتی باله صفحه ای - 5 نوع باله

باله ها نقش مهمی در مبدل های حرارتی پره صفحه ای ایفا می کنند و وظیفه اصلی انتقال حرارت را انجام می دهند. این پره‌ها معمولاً از فویل آلومینیومی نوع 3003 ساخته می‌شوند که ضخامت‌های آن تقریباً از 0.15 تا 0.3 میلی‌متر است که به طور موثر سطح بیشتری را برای مبدل فراهم می‌کند و در نتیجه کارایی تبادل حرارت را افزایش می‌دهد. فن آوری لحیم کاری اتصال محکم بین پره ها و صفحات جداکننده را تضمین می کند و اجازه می دهد گرما به طور موثر از طریق پره ها به حامل سرد منتقل شود، یعنی محیط در حال خنک شدن. از آنجایی که این حالت انتقال حرارت مستقیم نیست، گاهی اوقات از باله ها به عنوان "سطوح ثانویه" یاد می شود.

علاوه بر این، باله ها استحکام ساختاری بین صفحات پارتیشن را افزایش می دهند. با وجود شکنندگی مواد، طراحی به آنها اجازه می دهد تا فشارهای بالاتری را تحمل کنند، که به ویژه در کاربردهای فشار بالا بسیار مهم است. با انتخاب مواد، ضخامت و طرح‌های ساختاری مناسب، پره‌ها می‌توانند عملکرد تبادل حرارتی را با حفظ استحکام بالا بهینه کنند.

ساده خوب

باله های مسطح، به دلیل ساختار ساده خود، در واقع دارای مقاومت جریان سیال و ضرایب انتقال حرارت نسبتاً کمتری هستند، که باعث می شود در کاربردهای مهندسی، به ویژه در سیستم هایی با نیازهای کمتر در مقاومت جریان، بسیار رایج باشند. با توجه به سطح بزرگی که دارند، می توانند به طور موثری تلاطم سیال را روی سطح باله افزایش دهند و در نتیجه انتقال حرارت را ارتقاء دهند. در عین حال، به دلیل راندمان بالای انتقال حرارت، به ویژه در طی فرآیندهای انتقال حرارت از سمت مایع یا تغییر فاز (مانند تراکم یا تبخیر)، باله های مسطح می توانند گرما را به طور مؤثرتری جذب یا آزاد کنند.

هنگامی که مایع جریان می یابد، از آنجایی که ظرفیت گرمایی مایعات به طور کلی بیشتر از گازها است، استفاده از باله های صاف در سمت مایع می تواند تبادل حرارتی کارآمدی داشته باشد. علاوه بر این، در طی فرآیندهای تبادل حرارتی تغییر فاز، مانند اواپراتورها یا کندانسورها، که در آن تغییر فاز در سطح باله‌ها رخ می‌دهد، این فرآیند با جذب یا انتشار گرمای نهان همراه است که می‌تواند راندمان تبادل حرارت را تا حد زیادی افزایش دهد. بنابراین، استفاده از پره های تخت در این شرایط می تواند عملکرد خوب انتقال حرارت را در عین کنترل افت فشار سیال تضمین کند.

باله افست

طراحی باله اره ای در واقع با افزایش تلاطم سیال، کارایی انتقال حرارت را افزایش می دهد و در نتیجه تبادل حرارت را تشدید می کند. از آنجایی که این بخش های کوتاه به طور ناپیوسته چیده شده اند، می توانند به طور موثر لایه مرزی حرارتی را مختل کنند، که مقاومت حرارتی را کاهش می دهد و انتقال حرارت را کارآمدتر می کند. با این حال، این طراحی همچنین منجر به افزایش مقاومت جریان می شود، زیرا سیال در هنگام عبور از این باله های نامنظم با مقاومت بیشتری مواجه می شود.

از آنجایی که باله های دندانه اره ای می توانند عملکرد انتقال حرارت را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند، اغلب در شرایطی که نیاز به تبادل حرارت بسیار بالا است استفاده می شود. به خصوص در فرآیندهای انتقال حرارت از سمت گاز و سمت نفت، مبدل های حرارتی با راندمان بالا می توانند عملکرد کل سیستم را به طور قابل توجهی بهبود بخشند. هنگام طراحی چنین مبدل های حرارتی، باید ملاحظات ظریفی بین بازده و افت فشار در نظر گرفته شود تا عملکرد کلی سیستم بهینه شود.

باله سوراخ شده

باله های متخلخل نوعی باله مبدل حرارتی هستند که با سوراخ کردن مواد باله و سپس تشکیل آن از طریق مهر زنی تولید می شوند. سوراخ‌های کوچک روی سطح این باله‌ها می‌تواند به طور موثر لایه مرزی حرارتی را مختل کند، در نتیجه آشفتگی سیال را افزایش داده و راندمان انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. وجود این سوراخ های ریز نه تنها به توزیع یکنواخت سیال در سطح باله کمک می کند و انتقال حرارت را بیشتر بهینه می کند، بلکه فرآیندهای تغییر فاز را نیز ارتقا می دهد و انتقال حرارت را کارآمدتر می کند. با این حال، سوراخ ها همچنین منجر به کاهش ناحیه انتقال حرارت موثر پره ها و کاهش استحکام کلی پره ها می شود.

باله های متخلخل به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود اغلب به عنوان پره های راهنما برای بهبود یکنواختی توزیع سیال در مبدل های حرارتی یا استفاده از قابلیت های انتقال حرارت افزایش یافته تغییر فاز در مبدل های حرارتی تغییر فاز استفاده می شوند. در عین حال، در عین حصول اطمینان از راندمان انتقال حرارت بالا، می‌توانند سطح متوسطی از مقاومت در برابر جریان را نیز حفظ کنند، و باله‌های متخلخل را برای کاربردهایی مانند خنک‌کننده‌های اینترکولر مناسب می‌سازند، که نیاز به تعادل بین تبادل گرما کارآمد و افت فشار جریان متوسط ​​دارند. در طراحی، بررسی جامع عملکرد انتقال حرارت و استحکام باله ضروری است تا اطمینان حاصل شود که مبدل حرارتی می تواند ایمن عمل کند و در عین حال اثرات تبادل حرارت خوبی را به دست آورد.

باله مواج

باله های راه راه، با طراحی منحصر به فرد شکل موج مهر خود، عملکرد انتقال حرارت را افزایش می دهند و در عین حال عملکرد خود تمیز شوندگی عالی را ارائه می دهند. این طراحی شکل موج مسیر جریان سیال را تغییر می دهد و باعث تغییرات ثابت در جهت سیال در کانال ها می شود که به طور قابل توجهی باعث ایجاد تلاطم می شود، انرژی جنبشی سیال را افزایش می دهد و در نتیجه به طور موثر لایه مرزی مقاومت حرارتی را مختل می کند و انتقال حرارت را بهبود می بخشد.

چگالی و ارتفاع موج‌ها مستقیماً شدت انتقال حرارت را تعیین می‌کند. هرچه موج‌ها متراکم‌تر و بلندتر باشند، فرصت‌های بیشتری برای تشکیل گردابه‌ها و تلاطم بیشتر وجود دارد که به نوبه خود راندمان انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. بر اساس اطلاعاتی که ارائه کردید، باله های موجدار می توانند از نظر عملکرد انتقال حرارت با باله های دندانه اره ای رقابت کنند، زیرا هر دو از پره های مبدل حرارتی بسیار کارآمد هستند.

علاوه بر این، ساختار باله های راه راه به راحتی توسط زباله مسدود نمی شود و حتی در صورت گرفتگی، زباله ها نسبتاً آسان است. این ویژگی به ویژه در نگهداری و تمیز کردن مبدل های حرارتی ارزشمند است، زیرا می تواند زمان خرابی را کاهش دهد و در دسترس بودن و قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود بخشد. مزایای باله های موجدار به ویژه در جابجایی مایعات با محتوای ناخالصی زیاد یا در محیط های کثیف برجسته است. هنگام طراحی مبدل‌های حرارتی، انتخاب باله‌های موجدار نه تنها می‌تواند به اثرات تبادل حرارتی خوب دست یابد، بلکه می‌تواند هزینه‌های نگهداری عملیات طولانی‌مدت را نیز کاهش دهد.

باله لووردار

هدف اصلی طراحی پره های لوور شکل دادن به اشکال باله با سطح بزرگتر برای تبادل حرارت است و در نتیجه راندمان انتقال حرارت را بهبود می بخشد. با بریدن باله‌ها برای ایجاد شکاف‌هایی مشابه پرده‌های لوور، به سیال اجازه می‌دهد تا در حین عبور از باله‌ها، تلاطم نسبتاً زیادی ایجاد کند. این طراحی شانس تماس سطح تبادل حرارت با سیال را افزایش می دهد و در نتیجه راندمان انتقال حرارت را افزایش می دهد.

با این حال، این طراحی لوور مانند همچنین به این معنی است که مناطق بریده شده بیشتر مستعد تجمع گرد و غبار و سایر زباله ها هستند، که می تواند گذرگاه ها را مسدود کند، جریان هوا را بیش از حد محدود کند، در نتیجه بر قابلیت انتقال حرارت تأثیر می گذارد و احتمالاً منجر به کاهش راندمان عملیات تجهیزات می شود. به همین دلیل، بخش‌ها یا برنامه‌هایی که تاکید ویژه‌ای بر تمیزی و نگهداری تجهیزات دارند، مانند بخش Atlas Oilfree، ممکن است مشخص کنند که از این نوع طراحی باله استفاده نمی‌کنند.

با وجود خطر بالقوه گرفتگی، پره های لوور از نظر کارایی ساخت دارای مزایای قابل توجهی هستند. در فرآیند تولید، این باله‌ها را می‌توان به سرعت از طریق دستگاه نورد باله‌ای تولید کرد که باعث می‌شود باله‌های لوور برای تولید انبوه، به‌ویژه در ساخت مبدل‌های حرارتی صنعت خودروسازی، مناسب باشند. این نوع مبدل حرارتی در شرایطی که تعداد زیادی از محصولات استاندارد شده با الزامات عملکرد انتقال حرارت خاص مورد نیاز است، مقرون به صرفه و کاربردی است. با توجه به راندمان انتقال حرارت، هزینه تولید و سهولت تمیز کردن، پره های لوور هم چالش ها و هم مزایای غیرقابل انکاری در کاربردهای خاص دارند.

به طور خلاصه

هر نوع باله منحصر به فرد خود را دارد و راه حل های بهینه ای را برای نیازهای صنعتی مختلف ارائه می دهد. باله های مستقیم به دلیل قابلیت اطمینان اقتصادی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. باله های دندانه دار برای فضاهایی با فضای محدود که به عملکرد انتقال حرارت بالا نیاز دارند، مناسب هستند. باله های متخلخل مزایای خاصی را در تبادل حرارت تغییر فاز نشان می دهند. باله های موجدار در جلوگیری از گرفتگی و نگهداری مزیت دارند. در حالی که پره های لوور با راندمان ساخت بالا برای تولید انبوه در سطح مصرف کننده مناسب هستند. اصول طراحی و ویژگی های عملکردی این پنج نوع باله بدون شک گزینه های مختلفی را برای ایجاد سیستم های تبادل حرارتی کارآمدتر و مقرون به صرفه تر ارائه می دهد. از طریق طراحی و کاربرد دقیق، هر کدام ارزش و اهمیت منحصر به فرد خود را در زمینه فناوری تبادل حرارت نشان می دهند.