Processo de trocador de calor de placas com aletas - 5 tipos de aletas

As aletas desempenham um papel crucial nos trocadores de calor de placas aletadas, desempenhando a função primária de transferência de calor. Estas aletas são normalmente feitas de folha de alumínio tipo 3003, com espessuras variando aproximadamente de 0,15 a 0,3 milímetros, proporcionando efetivamente área de superfície adicional para o trocador, aumentando assim a eficiência da troca de calor. A tecnologia de brasagem garante uma conexão firme entre as aletas e as placas divisórias, permitindo que o calor seja transferido de forma eficiente através das aletas para o transportador de frio, ou seja, o meio que está sendo resfriado. Como este modo de transferência de calor não é direto, as aletas são algumas vezes chamadas de “superfícies secundárias”.

Além disso, as aletas aumentam a resistência estrutural entre as placas divisórias. Apesar da fragilidade do material, o design permite-lhes suportar pressões mais elevadas, o que é particularmente crucial em aplicações de alta pressão. Ao escolher materiais, espessuras e projetos estruturais adequados, as aletas são capazes de otimizar o desempenho da troca de calor, mantendo ao mesmo tempo alta resistência.

Muito bem

Aletas planas, devido à sua estrutura simples, de fato possuem resistência ao fluxo de fluido e coeficientes de transferência de calor relativamente mais baixos, o que as torna muito comuns em aplicações de engenharia, especialmente em sistemas com requisitos mais baixos de resistência ao fluxo. Devido à sua grande área superficial, eles podem efetivamente aumentar a turbulência do fluido sobre a superfície da aleta, promovendo assim a transferência de calor. Ao mesmo tempo, devido à sua alta eficiência de transferência de calor, especialmente durante a transferência de calor no lado líquido ou processos de mudança de fase (como condensação ou evaporação), as aletas planas podem absorver ou liberar calor de forma mais eficaz.

Quando o líquido flui, uma vez que a capacidade térmica dos líquidos é geralmente maior que a dos gases, a aplicação de aletas planas no lado do líquido pode conseguir uma troca de calor eficiente. Além disso, durante processos de troca de calor de mudança de fase, como em evaporadores ou condensadores, onde a mudança de fase ocorre na superfície das aletas, este processo é acompanhado pela absorção ou liberação de calor latente, o que pode aumentar bastante a eficiência da troca de calor. Portanto, o uso de aletas planas nessas situações pode garantir um bom desempenho na transferência de calor e ao mesmo tempo controlar a perda de pressão do fluido.

Aleta de deslocamento

O design da aleta em dente de serra aumenta a eficiência da transferência de calor, aumentando a turbulência do fluido, intensificando assim a troca de calor. Uma vez que estes segmentos curtos estão dispostos de forma descontínua, podem efectivamente perturbar a camada limite térmica, o que reduz a resistência térmica e torna a transferência de calor mais eficiente. No entanto, este desenho também leva a um aumento na resistência ao fluxo, uma vez que o fluido encontra mais resistência ao passar através destas aletas irregulares.

Como as aletas dente de serra podem melhorar significativamente o desempenho da transferência de calor, elas são frequentemente usadas em situações onde é necessária uma troca de calor muito alta. Especialmente nos processos de transferência de calor do lado do gás e do lado do óleo, os trocadores de calor de alta eficiência podem melhorar significativamente o desempenho de todo o sistema. Ao projetar tais trocadores de calor, deve-se levar em consideração delicadamente a eficiência e a queda de pressão para garantir que o desempenho geral do sistema seja otimizado.

Barbatana perfurada

Aletas porosas são um tipo de aletas de trocador de calor fabricadas perfurando o material da aleta e formando-o por meio de estampagem. Os pequenos furos na superfície destas aletas podem efetivamente romper a camada limite térmica, aumentando assim a turbulência do fluido e melhorando a eficiência da transferência de calor. A presença desses pequenos orifícios não só auxilia na distribuição uniforme do fluido na superfície da aleta, otimizando ainda mais a transferência de calor, mas também promove processos de mudança de fase, tornando a transferência de calor mais eficiente. No entanto, os furos também levam a uma redução na área efetiva de transferência de calor das aletas e a uma diminuição na resistência global das aletas.

Devido às suas características únicas, as aletas porosas são frequentemente usadas como palhetas guia para melhorar a uniformidade da distribuição de fluido dentro dos trocadores de calor ou para utilizar suas capacidades aprimoradas de transferência de calor de mudança de fase em trocadores de calor de mudança de fase. Ao mesmo tempo, ao mesmo tempo que garantem alta eficiência de transferência de calor, eles também podem manter um nível moderado de resistência ao fluxo, tornando as aletas porosas adequadas para aplicações como intercoolers, que exigem um equilíbrio entre troca de calor eficiente e quedas moderadas de pressão de fluxo. No projeto, é necessária uma consideração abrangente do desempenho da transferência de calor e da resistência das aletas para garantir que o trocador de calor possa operar com segurança e, ao mesmo tempo, obter bons efeitos de troca de calor.

Barbatana ondulada

As aletas corrugadas, com seu design exclusivo de forma de onda estampada, melhoram o desempenho da transferência de calor e proporcionam excelente funcionalidade de autolimpeza. Este design de forma de onda altera o caminho do fluxo do fluido, causando mudanças constantes na direção do fluido dentro dos canais, o que promove significativamente a formação de turbulência, aumenta a energia cinética do fluido e, assim, rompe efetivamente a camada limite de resistência térmica, melhorando a transferência de calor.

A densidade e a altura das ondulações determinam diretamente a intensidade da transferência de calor. Quanto mais densas e altas as ondulações, mais oportunidades existem para a formação de vórtices e maior a turbulência, o que por sua vez aumenta a eficiência da transferência de calor. Com base nas informações fornecidas, as aletas corrugadas podem competir com as aletas dente de serra em termos de desempenho de transferência de calor, sendo ambas designs de aletas de trocador de calor altamente eficientes.

Além disso, a estrutura das aletas corrugadas não é facilmente obstruída por detritos e, mesmo no caso de entupimentos, os detritos são relativamente fáceis de remover. Este recurso é particularmente valioso na manutenção e limpeza de trocadores de calor, pois pode reduzir o tempo de inatividade e melhorar a disponibilidade e a confiabilidade do equipamento. As vantagens das aletas corrugadas são particularmente proeminentes no manuseio de fluidos com alto teor de impurezas ou em ambientes sujos. Ao projetar trocadores de calor, optar por aletas corrugadas pode não apenas obter bons efeitos de troca de calor, mas também reduzir os custos de manutenção da operação a longo prazo.

Barbatana veneziana

O princípio de design das aletas louvre visa formar aletas com uma área de superfície maior para troca de calor, melhorando assim a eficiência da transferência de calor. Ao cortar as aletas para criar lacunas semelhantes às persianas, permite que o fluido gere turbulência relativamente grande ao passar pelas aletas. Este design aumenta as chances de a superfície de troca de calor entrar em contato com o fluido, aumentando assim a eficiência da transferência de calor.

No entanto, este design semelhante a uma grelha também significa que as áreas cortadas são mais propensas a acumular poeira e outros detritos, que podem obstruir as passagens, restringir excessivamente o fluxo de ar, afetando assim a capacidade de transferência de calor e possivelmente levando à diminuição da eficiência de operação do equipamento. Por esta razão, departamentos ou aplicações que colocam ênfase especial na limpeza e manutenção do equipamento, como o departamento Atlas Oilfree, podem especificar a não utilização deste tipo de design de aleta.

Apesar do risco potencial de entupimento, as aletas das venezianas apresentam vantagens significativas em termos de eficiência de fabricação. No processo de produção, essas aletas podem ser produzidas rapidamente por meio de uma máquina laminadora de aletas, tornando as aletas louvre particularmente adequadas para produção em massa, especialmente na fabricação de trocadores de calor para a indústria automotiva. Este tipo de trocador de calor é econômico e prático em situações onde é necessário um grande número de produtos padronizados com requisitos específicos de desempenho de transferência de calor. Considerando a eficiência da transferência de calor, o custo de produção e a facilidade de limpeza, as aletas louvre apresentam desafios e vantagens inegáveis ​​em aplicações específicas.

Resumindo

Cada tipo de aleta tem sua singularidade e oferece soluções otimizadas para diferentes necessidades industriais. As aletas retas são amplamente utilizadas devido à sua confiabilidade econômica; aletas dente de serra são adequadas para espaços com espaço limitado que exigem alto desempenho de transferência de calor; aletas porosas apresentam vantagens particulares na troca de calor por mudança de fase; aletas onduladas têm a vantagem de evitar entupimentos e manutenção; enquanto as aletas louvre com alta eficiência de fabricação são adequadas para produção em massa no nível do consumidor. Os princípios de design e as características funcionais destes cinco tipos de aletas oferecem, sem dúvida, uma variedade de opções para a criação de sistemas de troca de calor mais eficientes e econômicos. Através de design e aplicação precisos, cada um deles demonstra seu valor e importância únicos no campo da tecnologia de troca de calor.