Пластинчато-ребристые теплообменники обычно состоят из перегородок, ребер, уплотнений и направляющих лопаток. Ребра, направляющие лопатки и уплотнения размещаются между двумя соседними перегородками, образуя сэндвич, называемый каналом. Такие сэндвичи складываются в стопку в соответствии с различными схемами потока жидкости и спаиваются в одно целое, образуя пучок пластин. Пакет пластин является сердцевиной пластинчато-ребристого теплообменника.
Особенности пластинчато-ребристых теплообменников
(1) Высокая эффективность теплопередачи. Поскольку ребра возмущают жидкость, пограничный слой постоянно нарушается, поэтому он имеет большой коэффициент теплопередачи. В то же время, поскольку перегородки и ребра очень тонкие и имеют высокую теплопроводность, пластинчато-ребристый теплообменник может достичь очень высокой эффективности.
(2) Компактный. Поскольку пластинчато-ребристый теплообменник имеет расширенную вторичную поверхность, его удельная поверхность может достигать 1000 м²/м3.
(3) Легкий. Причина в том, что он компактен и в основном изготовлен из алюминиевого сплава. Сейчас также серийно производятся сталь, медь, композиционные материалы и т.д.
(4) Сильная адаптируемость. Пластинчато-ребристый теплообменник может использоваться для: газ-газ, газ-жидкость, жидкость-жидкость, теплообмена между различными жидкостями, а также фазового теплообмена с коллективными изменениями состояний. Благодаря расположению и комбинации каналов потока он может адаптироваться к различным условиям теплообмена, таким как противоток, перекрестный поток, многопоточный поток и многоходовой поток. Благодаря сочетанию последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединения между блоками он может удовлетворить потребности в теплообмене крупного оборудования. В промышленности его можно стандартизировать и производить массово, чтобы снизить затраты, а взаимозаменяемость можно расширить за счет комбинации строительных блоков.
(5) Требования к производственному процессу строгие, а сам процесс сложен.
(6) Его легко засорить, он не устойчив к коррозии, его трудно чистить и ремонтировать. Следовательно, его можно использовать только в тех случаях, когда теплообменная среда чистая, некоррозионная, не подвержена образованию накипи, не легко откладывается и не легко засоряется.
С точки зрения механизма теплопередачи пластинчато-ребристый теплообменник по-прежнему относится к разделительным теплообменникам. Его главная особенность состоит в том, что он имеет протяженную вторичную поверхность теплопередачи (ребро), поэтому процесс теплопередачи осуществляется не только на первичной поверхности теплопередачи (перегородке), но и на вторичной поверхности теплопередачи. Помимо тепла от среды с высокотемпературной стороны, переливающейся в среду с низкотемпературной стороны от первичной поверхности, часть тепла также передается по направлению высоты поверхности ребра, то есть вдоль направления высоты ребра. ребро, перегородка отдает тепло, а затем тепло передается низкотемпературной боковой среде путем конвекции. Поскольку высота ребра значительно превышает толщину ребра, процесс теплопроводности по высоте ребра аналогичен теплопроводности однородного тонкого направляющего стержня. В это время нельзя игнорировать термическое сопротивление ребра. Самая высокая температура на обоих концах ребра равна температуре перегородки. Поскольку ребро и среда выделяют тепло за счет конвекции, температура продолжает снижаться до тех пор, пока температура среды не достигнет средней области ребра.
Применение пластинчато-ребристых теплообменников
Пластинчато-ребристые теплообменники находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своим превосходным характеристикам и отработанной технологии.
1. Оборудование для разделения воздуха. Использование пластинчато-ребристых теплообменников в основном теплообменнике, переохладителе, конденсаторе-испарителе и других низкотемпературных теплообменниках оборудования для разделения воздуха может сэкономить инвестиции в оборудование и затраты на установку, а также снизить удельное энергопотребление.
2. Нефтехимия. Пластинчато-ребристые теплообменники обладают преимуществами большой производительности обработки, хорошего эффекта разделения и низкого энергопотребления. Они использовались в таких процессах, как глубокая холодная сепарация этилена, промывка синтетическим аммиачным азотом, природного газа, сепарация и сжижение нефтяного газа.
3. Инженерное оборудование. После более чем 20 лет исследований и практики страны по всему миру начали массово производить и использовать пластинчато-ребристые теплообменники на автомобилях, радиаторах локомотивов, масляных радиаторах экскаваторов, радиаторах холодильников и радиаторах трансформаторов высокой мощности.
4. Сверхпроводимость и космические технологии. Развитие низкотемпературной сверхпроводимости и космических технологий открыло новый путь применения пластинчато-ребристых теплообменников. Пластинчато-ребристые теплообменники использовались как на американском космическом корабле «Аполлон», так и на китайском космическом корабле «Шэньчжоу».
